СПОСОБ ВЫБОРА РЕЖИМА ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ПОСЛЕ РЕЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА У ПАЦИЕНТОВ С ОБШИРНЫМИ КОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ В ОБЛАСТИ ВЕРТЛУЖНОЙ ВПАДИНЫ
METHOD FOR CHOOSING MODE OF POSTOPERATIVE REHABILITATION AFTER HIP REPLACEMENT IN PATIENTS WITH EXTENSIVE BONE DEFECTS IN ACETABULUM

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для выбора режима послеоперационной реабилитации после ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с обширными костными дефектами в области вертлужной впадины.
Данные эпидемиологических исследований указывают на рост количества операций ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава в последние годы [1,2]. Это обусловлено увеличением ожидаемой продолжительности жизни, а также ростом абсолютного числа первичного эндопротезирования ТБС у молодых пациентов [3,4].
Ревизионные операции представляют большую сложность и сопровождаются высокой частотой послеоперационных осложнений, одной из причин которых являются различной выраженности костные дефекты [5,6]. Рост числа операций в условиях выраженных костных дефектов ставит перед ортопедами новые задачи, среди которых важное место занимает послеперационная реабилитация пациентов.
Реабилитационные мероприятия снижают риск ранних послеоперационных осложнений, способствуют уменьшению болевого синдрома, позволяют добиться лучших функциональных результатов, а также увеличивают удовлетворенность пациентов от выполненной операции [7]. Одним из ключевых моментов реабилитации является восстановление двигательной активности, а также осевой нагрузки на оперированную конечность, которые позволяют вернуться к нормальной ходьбе и укрепить мышечную манжету бедра, за счет которой сустав находится в физиологическом положении.
На сегодняшний день для реабилитации пациентов после эндопротезирования используются рекомендации Общероссийской Общественной Организации «Ассоциация травматологов-ортопедов России» (АТОР) [8]. Однако не существует четкого методического руководства по реабилитации пациентов после ревизионных операций и, в частности, после реэндопротезирования в условиях обширных костных дефектов в области вертлужной впадины, где высокую роль в обеспечении первичной надежной стабильности имплантата и дальнейшей остеоинтеграции играет площадь контактной поверхности вертлужной конструкции с костным ложем [9,10]. В данных ситуациях режим реабилитации выбирается с учетом собственного опыта врача и в большинстве случаев включает в себя ходьбу с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 3 месяцев (4 недели с помощью 2 костылей, 2-4 недели - с помощью одного костыля и 2-4 недели с тростью), что не всегда ведет к положительному результату, после ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава.
Известен способ оценки площади контактной поверхности типового полусферического вертлужного компонента эндопротеза с костным ложем области вертлужной впадины при первичном эндопротезировании у пациентов с диспластическим коксартрозом с использованием данных компьютерной томографии [11].  При данном способе, с использованием идентично установленных точек в области подвздошной, седалищной и лонной костей, выполняется совмещение 3D предоперационной модели таза и 3D постоперационной модели таза с имплантированным полусферическим компонентом, для визуализации расположения установленного вертлужного компонента относительно предоперационной модели таза. Затем с помощью трехмерного графического редактора на основании формулы площадь поверхности непокрытой части / общая площадь поверхности модели полусферы вертлужного компонента × 100% определяется площадь поверхности вертлужного компонента, которая не контактирует с костью области вертлужной впадины. Далее на основании формулы общая площадь поверхности модели полусферы вертлужного компонента - площадь поверхности вертлужного компонента не контактирующая с костью области вертлужной впадины определяется площадь фактической контактной поверхности вертлужного компонента с костным ложем.
Однако данный способ не предусматривает определение площади контактной поверхности вертлужной конструкции с костным ложем в предоперационном периоде, в связи с этим отсутствует возможность сравнения запланированной и фактической площади контактной поверхности, установленного в ходе операции вертлужного компонента, что является важным для возможности определения тактики послеоперационной реабилитации пациентов обсуждаемого профиля.
Влияние площади контактной поверхности установленного в ходе операции вертлужного компонента с костным ложем на выбор режима послеоперационной реабилитации, а именно на дозирование нагрузки на прооперированную нижнюю конечность, не изучено и соответствующие научные публикации отсутствуют.
Соответственно, задача настоящего изобретения состоит в разработке способа выбора режима послеоперационной реабилитации пациентов на основании оценки площади контактной поверхности вертлужного компонента с костным ложем в условиях обширных костных дефектов в области вертлужной впадины.
Для решения поставленной задачи мы выполнили анализ площади контактной поверхности в группе пациентов, которым было выполнено ревизионное эндопротезирование в условиях обширных дефектов области вертлужной впадины. Площадь контактной поверхности была определена у 20 пациентов, при этом у 2 пациентов площадь контактной поверхности составила 39% и 56% от возможной запланированной площади контакта имплантата с костным ложем области вертлужной впадины, а у 18 пациентов площадь контакта составила 60% и более от запланированной.  Всем пациентам был выбран стандартный режим реабилитации: ходьба с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 3 месяцев (4 недели с помощью 2 костылей, 2-4 недели с помощью одного костыля, 2-4 недели с тростью). У пациента с площадью контактной поверхности 39% от возможной запланированной, в течение первого года после операции наблюдалось асептическое расшатывание вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава.
Мы провели статистический анализ частоты случаев асептического расшатывания вертлужного компонента в течение первого года после операции при выборе стандартного режима послеоперационной реабилитации, в зависимости от площади контактной поверхности имплантата с костным ложем. В случае если площадь контактной поверхности составляла менее 60% от запланированной, и врач назначал стандартный режим послеоперационной реабилитации, асептическое расшатывание в течение первого года после операции, наблюдалось у 1 пациентов из 2, а в случае если контактная поверхность составляла более 60% от запланированной, у 0 пациента из 18 (<0,05).   Таким образом, было установлено, что назначение стандартного режима послеоперационной реабилитации пациентам, у которых площадь контактной поверхности составила менее 60 % от запланированной, увеличивает риск возникновения ранних послеоперационных осложнений в виде асептического расшатывания вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава.
Оптимальный режим реабилитации был определен исходя из собственных наблюдений за группой пациентов, которым было выполнено реэндопротезирование конструкций в условиях обширных дефектов вертлужной впадины.
Для примера приводим клиническое наблюдение
2
Пациентка Р. 66 лет, в 2016 г. поступила для оперативного лечения с жалобами на боли и ограничение движений в правом тазобедренном суставе. Диагноз при поступлении: Асептическое расшатывание компонентов эндопротеза правого тазобедренного сустава. Миграция вертлужного компонента. По данным рентгенографии и трехмерной реконструкции таза и тазобедренного сустава (фиг.1, фиг. 8) выявлено наличие дефекта передней, задней колонн и медиальной стенки вертлужной впадины (3В дефект по классификации Paprosky).  Из анамнеза известно, что в 2016 году пациентке было выполнено ревизионное эндопротезирование правого тазобедренного сустава и в послеоперационном периоде был выбран стандартный режим реабилитации, который включал в себя ходьбу с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 3 месяцев (4 недели с помощью 2 костылей, 2-4 недели с помощью одного костыля, 2-4 недели с тростью).  Через 6 месяцев после ревизионного эндопротезирования пациентка повторно обратилась в стационар с жалобами на боли и чувство укорочения правой нижней конечности. Для выявления причины раннего асептического расшатывания была выполнена оценка контактной поверхности имплантированного вертлужного компонента с костным ложем с помощью предложенного способа. Площадь контактной поверхности составила 1305 мм, что составило 39% от возможной запланированной площади контактной поверхности в области вертлужной впадины.
С учетом наличия группы из 18 пациентов, которым ранее выполнялось ревизионное эндопротезирование в условиях обширных дефектов вертлужной впадины, у которых минимальная площадь фактической контактной поверхности вертлужного компонента с костным ложем составила 60% и в послеоперационном периоде им был выбран стандартный режим послеоперационной реабилитации, и на сроке наблюдения не менее 1 года,  наблюдалась стабильная фиксация вертлужного компонента, был сделан вывод о том, что пациентам которым было выполнено ревизионное эндопротезирование в условиях обширных дефектов вертлужной впадины, с площадью фактической контактной поверхности вертлужного компонента с костным ложем менее 60% необходимо корректировать режим реабилитации в сторону более щадящей нагрузки - ходьба с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 6 месяцев (8 недель с помощью 2 костылей, 8 недель с помощью одного костыля, 8 недель с тростью).
Технический результат изобретения состоит в профилактике развития асептического расшатывания ревизионного вертлужного компонента высокой сложности геометрии контактной поверхности путем выбора щадящего режима реабилитации при недостаточной поверхности достигнутого контакта, а также в повышении эффективности реэндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с обширными костными дефектами в области вертлужной впадины посредством определения рационального режима реабилитации на основании оценки площади фактической контактной поверхности установленного вертлужного компонента с костным ложем.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что на сформированной предоперационной модели костей таза пациента, учитывающей индивидуальные особенности его вертлужной впадины, проектируют виртуальную модель вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава с обеспечением желаемого центра ротации,  углов фронтальной инклинации и антеверсии; после совмещения предоперационной модели костей таза и модели вертлужного компонента, производят удаление модели вертлужного компонента c получением отпечатка площади запланированной контактной поверхности индивидуального вертлужного компонента на костном ложе области вертлужной впадины, далее определяют площадь полученного отпечатка в квадратных миллиметрах, которая определяется как сумма общих поверхностей вертлужного компонента и воспринимающего костного ложа в области вертлужной впадины. Далее в послеоперационном периоде формируют трехмерную виртуальную модель костей таза с имплантированным вертлужным компонентом, затем выполняют совмещение предоперационной модели костей таза и послеоперационной модели костей таза с имплантированным вертлужным компонентом с использованием идентично установленных точек в области подвздошной, седалищной и лонной костей, а после совмещения выполняют удаление послеоперационной модели таза, оставляя имплантированный вертлужный компонент в прежнем положении, это позволяет определить области контакта между установленным вертлужным компонентом и предоперационной моделью костей таза.  Затем из предоперационной модели таза удаляют модель вертлужного компонента и таким образом получают модель таза с отпечатком фактической контактной поверхности вертлужного компонента, что позволяет определить фактическую площадь контакта вертлужного компонента с воспринимающим костным ложем. Затем вычисляют процентное соотношение площади отпечатка фактической контактной поверхности к площади отпечатка запланированной контактной поверхности. При этом, после сравнения запланированной и фактической контактной поверхности, выбирают оптимальный режим послеоперационной реабилитации: у пациентов с фактической контактной поверхностью более 60% от запланированной выбирают стандартный режим послеоперационной реабилитации - ходьба с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 3 месяцев, из которых 4 недели с помощью двух костылей, 2-4 недели с помощью одного костыля, 2-4 недели с тростью, а у пациентов с фактической контактной поверхностью менее 60% от запланированной выбирают щадящий режим послеоперационной реабилитации - ходьба с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 6 месяцев, из которых 8 недель с помощью двух костылей, 8 недель с помощью одного костыля, 8 недель с тростью.
На фигурах изображены:
Фиг.1. Предоперационная 3D модель костей таза пациента.
Фиг.2. Предоперационная 3D модель костей таза пациента, где 1 – запланированная контактная поверхность вертлужного компонента эндопротеза ТБС с костным ложем (вид с медиальной стороны).
Фиг.3. Сегментированная послеоперационная 3D модель костей таза пациента с имплантированным вертлужным компонентом, где 2 - имплантированный индивидуальный вертлужный компонент.
Фиг.4. Совмещенные предоперационная и послеоперационная 3D модели костей таза пациента с имплантированным вертлужным компонентом.
Фиг.5. Предоперационная 3D модель костей таза с имплантированным вертлужным компонентом после удаления послеоперационной 3D модели костей таза пациента.
Фиг.6. Предоперационная 3D модель костей таза после удаления имплантированного вертлужного компонента, где 3 – фактическая контактная поверхность вертлужного компонента эндопротеза ТБС с костным ложем (вид с медиальной стороны).
Фиг.7. Предоперационная модель костей таза после удаления имплантированного вертлужного компонента, где 3– фактическая контактная поверхность вертлужного компонента эндопротеза ТБС с костным ложем (вид с аксиальной стороны).
Фиг. 8. Рентгенограмма правого тазобедренного сустава пациентки Р. 66 л. Асептическое расшатывание эндопротеза правого тазобедренного сустава. Миграция вертлужного компонента.
Фиг. 9. Рентгенограмма правого тазобедренного сустава пациентки Р. 66 л. после оперативного вмешательства: реконструкция вертлужной впадины трехфланцевым компонентом.
Фиг. 10 - Рентгенограмма правого тазобедренного сустава пациентки Р. 66 л.  через 12 месяцев после оперативного вмешательства и назначения режима послеоперационной реабилитации в соответствии с предложенным способом.
Способ осуществляется следующим образом.
На основании данных многосрезовой спиральной компьютерной томографии таза с помощью программы трехмерного графического редактора, поддерживающего форматы, используемые для хранения и обработки данных компьютерной томографии, формируют трехмерную модель таза пациента в истинном масштабе в предоперационном периоде (фиг. 1).
2
Исходя из построенной модели таза с дефектом области вертлужной впадины, проектируют виртуальную модель вертлужного компонента, далее проводят совмещение виртуальных моделей вертлужного компонента и таза с определением области контакта между моделью вертлужного компонента и моделью таза, затем производят удаление виртуального вертлужного компонента, таким образом получают отпечаток запланированной контактной поверхности вертлужного компонента на костном ложе области вертлужной впадины (фиг. 2), затем с использованием программного обеспечения определяют площадь отпечатка запланированной контактной поверхности в мм. Устанавливают виртуальные точки на подвздошной, седалищной и лонной костях.
Далее с использованием данных многосрезовой спиральной компьютерной томографии таза и с помощью программы трехмерного графического редактора формируют модель таза в послеоперационном периоде с имплантированным вертлужным компонентом, таким образом, чтобы визуализировать расположение установленного вертлужного компонента относительно послеоперационной модели таза (фиг. 3). Устанавливают виртуальные точки на подвздошной, седалищной и лонной костях, идентичные установленным на предоперационной модели таза.
Затем с использованием идентично установленных точек совмещают предоперационную модель таза и послеоперационную модель таза с имплантированным вертлужным компонентом, таким образом, чтобы визуализировать расположение установленного вертлужного компонента относительно предоперационной модели таза (фиг. 4).
Далее в программе трехмерного графического редактора удаляют послеоперационную модель таза, оставляя имплантированный вертлужный компонент в прежнем положении, для определения областей контакта между установленным вертлужным компонентом и предоперационной моделью таза (фиг. 5).
2
2
2
Затем из предоперационной модели таза удаляют модель имплантированного вертлужного компонента, таким образом получают модель таза с отпечатком фактической контактной поверхности вертлужного компонента, затем с использованием программного обеспечения определяют площадь отпечатка фактической контактной поверхности в мм (фиг. 6, фиг. 7). Затем вычисляют процентное соотношение полученной площади фактической контактной поверхности в мм к площади запланированной контактной поверхности в мм по формуле:
ф %
ф мм
з мм
S= S× 100% / S., где
ф % -
Sплощадь фактической контактной поверхности в процентах;
ф мм -
2
Sплощадь фактической контактной поверхности  в мм;
з мм -
2
Sплощадь запланированной контактной поверхности в мм.
Если  площадь фактической контактной поверхности составляет более 60% от запланированной, то выбирают стандартный режим послеоперационной реабилитации: ходьба с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 3 месяцев (4 недели с помощью двух костылей, 2-4  недели с помощью одного костыля, 2-4  недели с тростью), в то же время у пациентов с фактической контактной поверхностью менее 60% от запланированной, исходя из выполненного анализа результатов операций у 20 пациентов, выбирают щадящий режим послеоперационной реабилитации: ходьба с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 6 месяцев (8 недель с помощью двух костылей, 8 недель с помощью одного костыля, 8 недель с тростью), позволяющий обеспечить выживаемость вертлужного компонента в отношении асептического расшатывания  в раннем периоде наблюдения.
Разработанный способ позволяет выбрать оптимальный режим послеоперационной реабилитации пациентов после реэндопротезирования тазобедренного сустава в условиях обширных костных дефектов в области вертлужной впадины на основании оценки запланированной и фактической контактной поверхности вертлужного компонента с костным ложем.
Клинический пример
2
После повторного реэндопротезирования пациентке Р. 66 лет (фиг. 9) выполнена оценка фактической площади контактной с помощью предложенного способа. Площадь контакта равна 1404мм, что составило 47% от запланированной площади. С учетом вышеизложенных данных пациентке был выбран щадящий режим реабилитации, который включал в себя ходьбу с дозированной нагрузкой на оперированную конечность до 6 месяцев (8 недель с помощью двух костылей, 8 недель с помощью одного костыля, 8 недель с тростью).
При контрольном обследовании через 12 месяцев на рентгенограммах (Фиг. 10) отмечается стабильная фиксация вертлужного компонента, функция тазобедренного сустава восстановлена, жалоб на боли в области правого тазобедренного сустава нет.
Список литературы
1.  S. Kurtz, K. Ong, E. Lau, F. Mowat, M. Halpern. Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030. J. Bone Joint Surg. Am. 2007. Vol. 89, No 4. P. 780-785. DOI: 10.2106/JBJS.F.00222.
2.  A. Patel, G. Pavlou, R. Mújica-Mota, A. Toms. The epidemiology of revision total knee and hip arthroplasty in England and Wales: a comparative analysis with projections for the United States. A study using the National Joint Registry dataset.  J. Bone Joint Surg. Am. 2015. Vol. 97, No 8. P. 1076-1081. DOI: 10.1302/0301-620X.97B8.35170
3.  Р.М. Тихилов, И.И. Шубняков, А.Н. Коваленко, З.А. Тотоев, Б. Лю, С.С. Билык. Структура ранних ревизий эндопротезирования тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2014. Т. 72, № 2. С. 5-13. DOI: 10.21823/2311-2905-2014-0-2-5-13.
4.   B. Bashinskaya, R. Zimmerman, B. Walcott, V. Antoci. Arthroplasty Utilization in the United States is Predicted by Age-Specific Population Groups. ISRN Orthopedics. 2012. P. 1–8. DOI:10.5402/2012/185938
5.  Jafari S.M., Coyle C., Mortazavi S.M., Sharkey P.F., Parvizi J. Revision hip arthroplasty: infection is the most common cause of failure. Clin Orthop Relat Res. 2010; Vol. 468, No 8. P. 2046- 2051. Doi: 10.1007/s11999-010-1251-6
6.  Badarudeen S., Shu A.C., Ong K.L., Baykal D., Lau E., Malkani A.L. Complications after revision total hip arthroplasty in the medicare population. J Arthroplasty. 2017; Vol. 32, No 6. P. 1954-1958. Doi: 10.1016/j. arth.2017.01.037
7. Lübbeke, A., Katz, J. N., Perneger, T. V., & Hoffmeyer, P. . Primary and revision hip arthroplasty: 5-year outcomes and influence of age and comorbidity. Journal of Rheumatology. 2007; Vol. 34, No 2. P. 394–400.
8. https://ator.su/storage/app/media/КР%20Коксартроз.pdf
9.   Faizan, A., Black, B. J., Fay, B. D., Heffernan, C. D., & Ries, M. D. Comparison of Head Center Position and Screw Fixation Options Between a Jumbo Cup and an Offset Center of Rotation Cup in Revision Total Hip Arthroplasty: A Computer Simulation Study. The Journal of Arthroplasty. 2016; Vol 31, No 1. P. 307–311. doi:10.1016/j.arth.2015.06.066
10. Newman, M., & Barker, K.  Rehabilitation of revision total hip replacement: A multi-centre survey of current practice. Musculoskeletal Care. 2017; Vol. 15, No 4. P. 386–394. doi:10.1002/msc.1187
11. Xu J., Qu X., Li H., Mao Y., Yu D., Zhu Z. Three-Dimensional Host Bone Coverage in Total Hip Arthroplasty for Crowe Types II and III Developmental Dysplasia of the Hip. The Journal of Arthroplasty. 2017; Vol 32, No 4. P. 1374–1380. doi:10.1016/j.arth.2016.11.017