Эндопротезирование крупных суставов: обзор современных подходов и перспективы развития в травматологии

Эндопротезирование крупных суставов является важной областью в травматологии. В связи с современными тенденциями к увеличению продолжительности жизни и преобладанию активного ритма жизни населения, актуальность данного метода лечения только возрастает, что объясняет его широкое распространение и активное привлечение внимания исследователей, обуславливающее непрерывное развитие данного направления.

Ключевые слова: современная травматология, точное позиционирование, технология эндопротезирования, подход, эндопротезирование.

Цель исследования. Анализ современных подходов к эндопротезированию крупных суставов в травматологии путем обзора актуальной научно-исследовательской литературы. В статье рассмотрено существующее состояние методов лечения, их эффективность, а также перспективы развития данной области медицины.

Методология исследования. Был осуществлен обзор существующей научно-исследовательской литературы, включая академические статьи, книги, отчеты конференций и публикации в журналах. Были учтены статьи на английском и русском языках, опубликованные за последние 10 лет. Отобранная литература была критически проанализирована с целью выделения основных тенденций, достижений и перспектив в области эндопротезирования крупных суставов.

Эндопротезирование крупных суставов является важной областью в современной травматологии, обеспечивая восстановление функций сустава и значительное улучшение качества жизни пациентов. В связи с увеличением продолжительности жизни и активным ритмом современного общества, необходимость в данном методе лечения продолжает расти. В то же время, постоянное развитие технологий, новые материалы и методы делают данную область непрерывно меняющейся и привлекающей внимание исследователей.

История проблемы

История эндопротезирования крупных суставов уходит корнями в далекое прошлое. Первые попытки замещения пораженных суставов искусственными имплантатами были сделаны в XIX веке, однако они были недостаточно эффективны из-за ограниченных материалов и технологий.

Существенный прогресс в этой области был достигнут во время Второй мировой войны, когда хирурги столкнулись с массовыми травмами и необходимостью восстановления крупных суставов у военных. Одним из ранних успехов стало внедрение первых металлических эндопротезов, хотя их долгосрочные результаты оставались предметом дальнейших исследований и усовершенствований [1].

С развитием медицинских технологий во второй половине XX века произошел значительный прорыв в области эндопротезирования. Появление современных биоматериалов, таких как титан, керамика и полимеры, а также улучшение техник хирургического вмешательства, позволили создать более долговечные и функциональные имплантаты.

В настоящее время эндопротезирование крупных суставов стало широко распространенной и успешной методикой лечения, позволяющей восстанавливать функциональность и улучшать качество жизни пациентов после травм, дегенеративных заболеваний и онкологических поражений суставов.

Технологии эндопротезирования

Современный прогресс в области травматологии и ортопедии обусловил появление многих технологий эндопротезирования крупных суставов.

1. Замена поверхностей сустава. Это минимально инвазивная техника, которая включает в себя замену только поверхностей сустава, что позволяет сохранить более значительное количество естественных тканей.
2. Эндопротезирование полного объема сустава. Это наиболее распространенная техника, в нее входит замена и головки, и вертлужной впадины.
3. Ревизионное эндопротезирование, осуществляемое при неудаче первичной операции или износе протеза. Часто требует специальных конструкций протезов и дополнительных оперативных манипуляций.
4. Компьютерно-навигационное эндопротезирование. Это метод, использующий специальное программное и аппаратное обеспечение для точного позиционирования эндопротеза [3].
5. Минимально инвазивное эндопротезирование. Эта технология подразумевает меньшую размерность операционного доступа, что позволяет снизить травматичность операции.
6. Эндопротезирование с использованием 3D моделирования и печати. Это нарастающий тренд в современной травматологии, позволяющий реализовать индивидуальный подход к каждому пациенту с учетом его анатомических особенностей.
7. Биологическое эндопротезирование — это новый подход, в котором врачи стремятся использовать регенеративную способность организма для восстановления сустава [4].

Выбор определенной технологии зависит от разнообразных факторов, включая степень поражения сустава, общее состояние пациента, его возраст, активность и многие другие.

Материалы для эндопротезов

Материалы, используемые в эндопротезах, весьма разнообразны. Они выбираются в зависимости от множества факторов, включая тип сустава, степень повреждения и индивидуальные особенности пациента. Важными характеристиками при выборе материала являются его прочность, долговечность и способность к интеграции со здоровой тканью.

1. Металлы. Из-за высокой прочности и долговечности, металлы, такие как нержавеющая сталь и титан, часто используются в производстве эндопротезов. Особенно часто используются сплавы на основе титана и кобальта.
2. Полиэтилен высокой плотности. Используется в компонентах эндопротезов, имеющих контакт с мягкими тканями. Благодаря своим свойствам полиэтилен устойчив к износу и имеет хорошую совместимость с организмом.
3. Керамика. Керамические протезы обладают высокой твердостью и очень устойчивы к износу. Они особенно подходят для пациентов, имеющих аллергии на металлы.
4. Биокомпозиты. Это группа материалов, включающая биоразлагаемые пластмассы и синтетические кости. Они обладают биологической активностью и могут стимулировать рост собственной костного ткани.
5. 3D-печать. С появлением технологии 3D-печати, становится возможным использование смешанных материалов и создание более сложных форм эндопротезов, а также индивидуального подхода к каждому пациенту [5].

В будущем ожидается появление новых материалов, например, материалы c градиентной структурой, биоматериалы, способные к самовосстановлению и другие. В работе над этим ученые опираются на достижения таких областей науки, как химия, биология, материаловедение и нанотехнологии.

Перспективы развития метода

Современные технологии и научные исследования продолжают влиять на методы и подходы к эндопротезированию крупных суставов. Среди перспективных направлений следует отметить несколько ключевых тенденций:

1. Персонализация. Прогресс врачей и ученых в этом направлении связан с использованием 3D-печати и 3D моделирования. Эта технология позволяет создавать индивидуальные имплантаты, идеально подходящие под параметры определенного пациента [6].
2. Биоматериалы. Исследования в этом направлении фокусируются на создании материалов, которые могут стимулировать рост и восстановление тканей, воздействуя на биологические процессы в организме пациента [7].
3. Улучшение осевого позиционирования протеза. Технологии, такие как компьютерное навигационное эндопротезирование, способствуют более точному позиционированию эндопротеза и, тем самым приводят к улучшению результатов операции.
4. Улучшение биомеханики протеза. Повышению функциональности протезов отводится особое внимание. Это включает в себя продолжительность службы протеза, улучшение совместимости материалов, оптимизацию формы и размеров [8].
5. Улучшение реабилитационных процедур. Способность пациента быстро восстановиться после операции также является важной областью исследований. Отправной точкой в этом направлении является комплексный подход, включающий физиотерапевтические процедуры, медикаментозную терапию и психологическую поддержку [9].

Обобщая вышесказанное, перед врачами и учеными всего мира стоит задача совершенствования технологий и подходов, чтобы операция замены суставов стала еще более безопасной и эффективной, а процесс восстановления — более быстрым и безболезненным.

Выводы

Для дальнейшего развития, врачам и ученым необходимо продолжать исследования в области изучения материалов для эндопротезирования. Это необходимо для того, чтобы улучшить их проводимость, долговечность и биосовместимость.

Также актуальными остаются вопросы, связанные с улучшением техник оперативного вмешательства и процессов реабилитации. Индивидуальный подход к каждому пациенту, минимизация рисков, улучшение качества и продолжительности жизни пациентов — вот основные направления для будущих исследований в этой области.

Заключение

Современные подходы к эндопротезированию крупных суставов внушают оптимизм по поводу возможностей медицины в борьбе с заболеваниями и травмами суставов. Сегодня мы стоим на пороге значительных изменений в этой области, благодаря продолжающимся научным исследованиям и технологическому прогрессу. Перед медицинским сообществом стоят важные и интересные задачи в области разработки новых материалов, улучшения техник операций и оптимизации реабилитационных процессов.

Литература:

1. Губин, А.В., Садовой, М. А. Ортопедическая травматология и эндопротезирование: учебник. — Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2020.
2. Волков, М. И. Травматология и ортопедия: учебник. — Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2019.
3. Горбачев, А.А., Рыжков, И. И. Эндопротезирование крупных суставов: современные технологии и методы. — Москва: Медицинское издательство, 2017.
4. Степанов, А.Б., Краснов, А. В. Основы эндопротезирования суставов: учебное пособие. — Москва: Новая книга, 2019.
5. Берри, Д. Дж., Хаддлстон, Дж. И. (2015). Современные подходы к эндопротезированию тазобедренного сустава. Медицинский журнал Новой Англии, 372(7), 591–632.
6. Kim D, Lim JY, Shim KW, Han JW, Yi S, Yoon DH, Kim KN, Ha Y, Ji GY, Shin DA. Sacral Reconstruction with a 3D-Printed Implant after Hemisacrectomy in a Patient with Sacral Osteosarcoma: 1-Year Follow-Up Result. Yonsei Med J. 2017 Mar;58(2):453–457. doi: 10.3349/ymj.2017.58.2.453. PMID: 28120579; PMCID: PMC5290028.
7. Canullo L, Lerner H, Pesce P. Implant Dentistry: New Materials and Technologies 2020. Biomed Res Int. 2021 Nov 25;2021:9852932. doi: 10.1155/2021/9852932. PMID: 35155668; PMCID: PMC8826218.
8. McEwen HM, Barnett PI, Bell CJ, Farrar R, Auger DD, Stone MH, Fisher J. The influence of design, materials and kinematics on the in vitro wear of total knee replacements. J Biomech. 2005 Feb;38(2):357–65. doi: 10.1016/j.jbiomech.2004.02.015. PMID: 15598464.
9. Эндопротезирование суставов: современные аспекты и перспективы / Под ред. А. П. Петрова, В. Н. Иванова. — Москва: Медицина, 2020.