Керамические эндопротезы тазобедренного сустава: насколько долговечны, хрупки и дороги?

Впервые керамические эндопротезы тазобедренного сустава были использованы в Европе еще в 1980-х годах, но в США они получили одобрение на имплантацию пациентам не так давно. Керамические материалы являются неплохой альтернативой разного рода сплавам. У керамики есть свои уникальные свойства, особо ценные при создании протезов, продлевающие срок их службы и улучшающие функциональные характеристики.

Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.

Узнать подробнее

Виды керамики

Разные виды керамики.

Типы материала тела сустава:

• инертная. Не дает костным тканям врастать и сохраняет свою форму;
• биоактивная. Ассимилируется с костными тканями, но форма остается прежней;
• биодеградируемая. Полностью растворяется и замещается.

Типы керамики:

1. На оксидах алюминия, цинка и титана. Такие протезы относятся к биоинертным. Они прочные, характеризуются высокой степенью биосовместимости. Обычно идут в узлах трения керамика-полиэтилен и керамика-керамика.
2. Циркониевая. Диоксид циркония не уступает металлу по прочности. Однако в компании с примесью иттрия несколько токсичен для организма.
3. Карбоновая (C-Si, С). Биоинертный материал повышенной прочности, обладающий отличной биологической совместимостью. Часто используется при изготовлении вкладышей в ацетабулярные чашки, стержней имплантатов.
4. На основе фосфатов кальция и алюминатов. Биоактивный, но не деградируемый материал. Изделия из него могут выступать посредниками между костью, имплантатами и другими биоматериалами. А также используются в качестве носителей различных активных веществ с быстрым поверхностным высвобождением.
5. На основе сульфатов кальция, фосфатов и алюминатов. Биодеградируемый материал. Может быть носителем активных веществ с медленным поверхностным высвобождением.
6. Композитный керамический материал BIOLOX delta. Представляет собой инновационный сплав из оксида алюминия (82%), диоксида циркония (17%) и прочих элементов. Оксид алюминия обладает очень высокой плотностью за счет мелкозернистой структуры матрицы. Изделия отличаются высокой биосовместимостью, износостойкостью, химической и гидротермальной стабильностью.

Пара трения на основе керамики

Узел трения образуется головкой и имплантатом вертлужной впадины – модульной чашей (ацетабулярный компонент). Ацетабулярная чаша состоит из металлической полусферы, которая выпуклой частью фиксируется в вертлужной впадине (на цемент или методом пресс-фит), а также керамического вкладыша, который крепится внутри чаши с помощью специального механизма блокировки (конус Морзе). Именно внутри этого ложа будет скользить головка при движении.

Также есть моноблочные ацетабулярные чаши, в которых вкладыш изначально закреплен на заводе. При установке такого имплантата риск расколоть прокладку отсутствует.

Вкладыши из керамики обладают очень высокой прочностью, поэтому значительно тоньше остальных. Могут идти в паре с головками больших размеров, что означает повышенную стабильность сустава.

Многие западные хирурги сходятся во мнении, что при имплантации тазобедренных суставов у пациентов в возрасте до 75 лет следует использовать монокерамическую пару трения. Поскольку такая совместимость почти не подвержена стиранию и образованию дебриса в отличие от металла, где частички, попадая в кровоток, могут вызвать аллергию и различные патологии почек. В зависимости от состава керамики, компоненты протеза могут быть цветными: если использована алюмиевая (Al2O3) керамика −  желтые, а если композитная (смесь алюминия и циркония) −  розовые.

Преимущества имплантатов с монокерамической парой трения

• высокая биоинертность;
• повышенная износостойкость;
• антикоррозийность;
• подходят для беременных;
• керамические головки более гладкие, чем металлические;
• можно изготавливать головки больших диаметров;
• высокая чистота обработки поверхности.

Недостатки керамики

Раскол чашки Biolox.

• жесткость;
• иногда в процессе эксплуатации появляется характерный скрип;
• возможность разрушения либо по причине неправильной техники установки, либо сама по себе из-за нарушенной технологии производства имплантата;
• колкость (преимущественно в монокерамической паре, но в последнем поколении материалов почти не случается);
• продукты трения (дебрис) еще больше увеличивают скорость износа протеза. Также их наличие может спровоцировать растворение костной ткани в ложе имплантата. При ревизионных операциях полностью удалить все частицы довольно тяжело. Поэтому применение биоактивных видов керамики при изготовлении эндопротезов спорно.

Примеры износа керамических головок.

Еще одним недостатком эндопротезов из керамики является их высокая стоимость. Однако узел трения керамика-полиэтилен не во многом уступает монокерамическому, но цена значительно ниже.

Исследования 83-х монометаллических (46) и монокерамических (37) узлов трения на коррозийную устойчивость показали, что керамические головки существенно снижают коррозию конуса, в котором крепится ножка.

Производители керамических имплантатов

Сама технология производства керамики достаточно сложна. По этой причине большинство производителей (Zimmer, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap, B. Braun, DePuy, Stryker) закупают материал на единственном в своем роде заводе компании немецкой компании CeramTec (выпускает керамику с 1974 года, владеет 93% рынка). За все время существования компания сменила 3 поколения и в данный момент специализируется на 4-м поколении материала − Biolox delta, из которого изготавливаются все инновационные серии имплантатов.

Особое внимание следует уделить недавней разработке российских ученых – нанокерамике. Это уникальный аналог Biolox delta, ни в чем ему не уступающий. Исследования в этой области начались в 2011 году ЗАО «НЭВЗ-керамикс», а в 2015 был имплантирован первый нанокерамический тазобедренный протез. Продукцию уже оценил такой крупный производитель как концерн Johnson&Johnson (DePuy), предложив совместное участие в проекте.

Изделие из нанокерамики может прослужить от 20 лет без замены. Отличается высокой биоинертностью и прочностью. Благодаря достаточно низкой цене в скором времени эти протезы будут широко использоваться при проведении операций по замене тазобедренных суставов в составе государственной программы выдачи квот.

Срок службы эндопротезов

На срок службы влияет не только материал изготовления и мастерство врача, но и различные заболевания типа хронического полиартрита, а также уровень физической активности, состояние костной ткани и вес пациента. Средний срок для тазобедренного имплантата – 10-25 лет. Но это только расчетное время.

Металлические головки в паре с полиэтиленом изнашиваются примерно через 10 лет, а керамические служат гораздо дольше. Керамические эндопротезы тазобедренного сустава самые прочные, со сверхнизким темпом износа (0,0001 мм в год). При благоприятных условиях могут прослужить не одно десятилетие.

Но большинство ревизионных операций проводится не из-за износа, а по причине расшатывания конструкции и дестабилизации сустава.