Эндопротезы с аналогом ligamentum capitis femoris как свидетельства смены парадигмы в артропластике: Систематический обзор
Часть 3. Дискуссия и заключение
Архипов С.В., независимый исследователь, Йоенсуу, Финляндия
Содержание
1 Предпосылки эндопротезирования тазобедренного сустава
2 Заря эндопротезирования тазобедренного сустава
3 Вывих эндопротеза тазобедренного сустава
4 Первые эндопротезы с LCF
5 Материал и методы исследования
6 Список литературы (Часть 1)
7 Результаты
8 Список 1. Патентные публикации, включенные в обзор
9 Список 2. Публикации об имплантации эндопротезов с аналогом LCF
9.1 Патентные публикации
9.2 Непатентные публикаци
9.3 Неизученные публикации
10 Список 3. Описание прототипов эндопротеза с аналогом LCF
10.1 Механическая модель образца 2001 года
10.2 Механическая модель образца 2005 года
10.3 Механическая модель образца 2009 года
11 Дискуссия
Нами изучены
публикации описывающие конструкции эндопротезов с нативной ligamentum capitis
femoris (LCF) и ее аналогом, а
также модели тазобедренных суставов с искусственным связочным аппаратом. Кроме
этого, рассмотрены источники, обсуждающие способы хирургических вмешательств, при
которых установка внутрисуставных имплантов сопровождалась сохранением или
реконструкцией LCF. Всего выявлено 216 патентных документов, повествующих о 45
конструкциях. Большинство материалов опубликовано патентным органом Соединенных
Штатах Америки 59, Европейской патентной организацией 26, Всемирной
организацией интеллектуальной собственности 23, патентным органом Российской
Федерации 16. Нами идентифицировано 64 изобретателя, внесших вклад в разработку
эндопротезов тазобедренного сустава с LCF и ее аналогом (Часть 2, Таблица 1).
 |
| Субтотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции В.Д. Перепичка (из SU1572603А1, без изменений). |
Мы проанализировали информацию об эндопротезах тазобедренного сустава с LCF, ее аналогом и их прототипов во временном разрезе (Часть 2, Диаграмма 1). Самая первая публикация о подобном искусственном суставе датируется 1956 годом (US2765787A). Сведения об эндопротезах тазобедренного сочленения начинают фигурировать в печати только с 1890 года (1890aGluckT). Стремительное увеличение количества предложенных конструкций с искусственной LCF приходится на 90-е годы 20-го века. В последующие десятилетия наблюдалось постепенное снижение интереса к разработке указанных эндопротезов. Первоначальное воодушевление, возможно, было связано с распространением в 80-90-х годах магнитно-резонансной и компьютерной томографии, а также артроскопии тазобедренного сустава. Это значимо увеличило количество публикаций, упоминающих LCF. Не малую роль сыграл общий прогресс эндопротезирования суставов, расширение перечня применяемых конструкций и прирост имплантаций. Следствием стал закономерный прирост осложнений артропластики, в том числе вывиха. Нам видится, означенное подвигло врачей и инженеров к созданию более совершенных искусственных суставов. Отсутствие безоговорочного положительного эффекта от внедрения первых эндопротезов с аналогом LCF, гипотетически явилось причиной угасания внимания к их совершенствованию. Тому также способствовала разработка вариаций искусственных суставов с неразъемным шарниром и вкладышей для установки головки с натягом (1996VoydevilleG; 2000HarrisWH_HoeffelDP; 2002LambertR_KelmanD; 2009MeridewJD_WhiteJR; 2012GrostefonJD_BlockMT).
Наибольшее число конструкций эндопротезов и моделей (прототипов искусственных суставов) предложена в Соединенных Штатах Америки 38% и Российской Федерации 33% (Часть 2, Диаграмма 2). В иных государствах наблюдался меньший энтузиазм в разработке имплантов с LCF.
 |
| Первый вариант трехмерной механической модели тазобедренного сустава сконструированный в 2001 году (фотография автора). |
К настоящему
моменту есть сведения только о двух субтотальных эндопротезах тазобедренного
сустава с аналогом LCF, которые использовались в клинической практике. Их
применение освещено в девяти публикациях. Эти конструкции заявили, как
изобретения Г.Е. Дудко в 1986 году (SU1551366А1), а в 1990 году – В.А. Неверов
и В.А. Шильников (SU1743595А1). Первую установку однополюсного искусственного
сустава с аналогом LCF произвел Г.Е. Дудко в 1984 году. Конструкция изготовлялась
промышленно, имела металлическую головку и металло-полимерную ножку. К ней прикреплялся
проксимальный конец аналога LCF из лавсана, а дистальный фиксировался в
отверстии дна ямки вертлужной впадины посредством гантелеобразного упора
(SU1551366А1). Эндопротез В.А. Неверова, В.А. Шильникова имел металлическую
ножку. Во время операции на ней закреплялась головка, что формировалась из
полимера по слепку с удаленной нативной головки бедра. Искусственная LCF из
лавсановой ленты одним концом присоединялась к поперечной связке вертлужной
впадины. Другой конец вводился в сквозное отверстие в искусственной головке и прикреплялся
снаружи в области шейки бедренной кости (SU1743595А1).
 |
| Второй вариант трехмерной механической модели тазобедренного сустава образца 2005 года (фотография автора). |
В доступных нам публикациях описывались только удовлетворительные результаты хирургических вмешательств по установке однополюсных эндопротезов с аналогом LCF (SU1551366А1; 1989,1990aДудкоГЕ; 1991СергеевСВ; SU1743595А1; 1993ДудкоГЕ_БородайЭА; 1993НеверовВА_ШильниковВА). Например, сообщалось о пациенте пенсионного возраста, который спустя два года после операции свободно обслуживал себя, самостоятельно передвигался, а на дальние расстояния ходил с дополнительной опорой (SU1551366А1). По прошествии семи лет с начала имплантаций авторы хорошо оценивали перспективу дальнейшего применения конструкции (1993ДудкоГЕ_БородайЭА). Сообщений о более длительных наблюдениях за прооперированными пациентами выявить не удалось. В личной беседе один из пионеров эндопротезирования с LCF профессор С.В. Сергеев (2020) рассказал о единственном в его практике осложнении при установке конструкции Г.Е. Дудко. У пациента после операции сформировалась внутритазовая гематома. Предположительно причиной явилось непреднамеренное повреждение запирательной вены, проходящей в области размещения проксимального элемента крепления аналога LCF.
 |
| Третий вариант трехмерной механической модели тазобедренного сустава сконструированный в 2009 году (RU2009124926A, фотография автора). |
В качестве основы представленных в обзоре моделей тазобедренного сустава с искусственной LCF, избран однополюсной эндопротез проксимального отдела бедра, что разработал Frederick Röeck Thompson (1907-1983) (1952,1953ThompsonFR). В соответствие ним была промышленно изготовлена металлическая модель вертлужной впадины с аналогом ямки и вырезки вертлужной впадины. Компоненты моделей соединялись аналогами связок тазобедренного сустава – гибкими нерастяжимыми элементами. Один из них находился внутри конструкций, имитируя LCF. Все модели содержали аналог отводящей группы мышц, снабженный устройством для измерения силы. Первая модель собрана в 2001 году (2018АрхиповСВ). Она упомянута в шести публикациях. Две работы, как наиболее содержательные, использованы для анализа. В означенном изделии, явившимся первым прототипом тотального эндопротеза тазобедренного сустава со связочным аппаратом, тазовая часть располагалась так, что плоскость наружного края модели вертлужной впадины ориентировалась близко к вертикали. Нагрузка прилагалась медиальнее узла подвижности на длинной оси модели вертлужной впадины. В качестве аналога LCF использовался скрученный капроновый шнур (2004Архипов-БалтийскийСВ; 2018АрхиповСВ).
 |
| Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Robert McCandliss, заявленный в 1996 году (из US5702474A, без изменений). |
Вторая модель изготовлена в 2005 году и описана в сборнике научных работ, увидевшем свет на следующий год (2006Архипов-БалтийскийСВ). Данная конструкция стала модификацией первой модели и обсуждалась в семи публикациях. Три наиболее содержательные работы приняты к анализу. В экспериментах тазовая часть модели уже устанавливалась с наклоном наружного края аналога вертлужной впадины вниз и наружу как в норме, а точка приложения нагрузки находилась выше и медиальнее центра шарнира. Искусственная LCF воспроизводилась плетеным армированным капроновым тросом для уменьшения спонтанного удлинения под нагрузкой (2012,2018АрхиповСВ; 2008ArkhipovSV). Третья модель тазобедренного сустава заявлена как изобретение в 2009 году (RU2009124926A). Изучение данного изделия освещалось в двух публикациях, которые проанализированы в рамках настоящего обзора. Гибкий элемент, замещающий LCF, выполнялся из металлического троса, а функцию двух групп мышц воспроизводили два электромеханических привода, содержащих динамометры (2018АрхиповСВ; 2019ArkhipovSV_SkvortsovDV).
 |
| Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Douglas A. Dennis и Richard D. Komistek, заявленный в 1996 году (из WO1998000076A1, без изменений). |
Большинство проанализированных нами эндопротезов имеет максимальную оценку риска предвзятости представлений о применимости и рациональной технической сущности (Часть 2, Таблица 2). Это связано с тем, что значимая часть предложенных искусственных суставов существует лишь в виде описаний. Выпускаемые крупносерийно конструкции, сочетающиеся с нативной LCF или имеющие ее аналог, не выявлены. Известно о мелкосерийном производстве одного эндопротеза с аналогом LCF (SU1551366А1). Он классифицирован как имеющий риск предвзятости «2». Другая конструкция эндопротеза с искусственной LCF изготавливалась в единичных экземплярах (SU1743595А1). Ее риск предвзятости представлений о применимости нами оценен в три единицы. Оба эндопротеза использовались в клинической практике.
 |
| Вариант минимальноинвазивного эндопротеза тазобедренного сустава конструкции Mrugesh K. Shah, заявленный в 1998 году (из US6010535A, без изменений). |
Три механические модели тазобедренного сустава с аналогом LСF, изучены в экспериментах (2004a.b,2005a.b.cАрхипов-БалтийскийСВ; 2006Архипов-БалтийскийСВ; 2006АрхиповСВ; 2008,2012,2018,2023АрхиповСВ; 2008ArkhipovSV; 2019ArkhipovSV_SkvortsovDV; RU2009124926A). Опытов на животных и клинических испытаний не проводилось, что стало основанием для определения их риска предвзятости представлений о применимости и рациональной технической сущности, равным «4». Прочие 42 конструкции имеют наибольший риск предвзятости представлений о применимости и рациональной технической сущности «5» (Часть 2, Таблица 2).
 |
| Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Amit Mor, заявленный в 2003 году (из US20050131546A1, без изменений). |
Малое число документов,
освещающих имплантацию эндопротезов тазобедренного сустава с аналогом LCF, не
позволил всесторонне оценить их положительные и отрицательные качества. Из
известных искусственных суставов, в которых предлагалось использовать нативную
LCF и/или ее аналог, 42 никогда не устанавливались, а их лабораторного
тестирования не проводилось. Вместе с тем они уникальный корпус технических
идей и проектов, важных для дальнейшего развития эндопротезирования с
искусственным связочным аппаратом.
 |
| Поверхностный субтотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Walther Batsberg Pedersen и соавт., заявленный в 2000 году (из WO2001045595A2, без изменений). |
В настоящее время известен широкий перечень разнообразных типов эндопротезов тазобедренного сустава. Зачастую их предназначение обусловлено принципами индивидуальности и патогенетической целесообразности. Конструкции искусственных суставов с нативной LCF и ее аналогом также могут быть аналогичных типов (Часть 2, Таблица 3). Патентная документация позволяла авторам заявлять имплантат как относящийся к нескольким типам. В большинстве случаев в изобретениях тип конструкции не указывался. Мы их классифицировали по собственному усмотрению. Выявлены эндопротезы спейсеры (Spacer prosthesis) – 4, поверхностные (Surface replacement arthroplasty, Mould Arthroplasty) – 10, парциальные или частичные (Partial endoprosthesis) – 8, субтотальные или однополюсные (Unipolar partial hip endoprosthesis) – 10, тотальные или двухполюсные (Total hip endoprosthesis) – 24, и 3 модели, то есть прототипа тотальных и субтотальных эндопротезов с аналогом LCF. Конструкций ревизионных (Revision endoprosthesis) и онкологических эндопротезов (Tumor endoprosthesis, pelvis tumor-prosthesis) с искусственной LCF не обнаружено.
 |
| Поверхностный тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Scott Taylor, заявленный в 2004 году (из US20050261776A1, без изменений). |
Мы полагаем, развитие эндопротезирования тазобедренного сустава со связочным аппаратом рано или поздно приведет к созданию и этих узкоспециализированных изделий. Тем более что повторное (ревизионное) эндопротезирование и удаление опухолей сопровождаются высоким риском последующего вывиха импланта. Такая опасность побуждает дополнять подобные конструкции специальными фиксирующими элементами, например, чехлами или искусственными наружными связками (2011ШаталовАМ; 2012AllingtonNJ_RondaJ; 2015СикилиндаВД_МкртычанОХ; 2018DuZ_GuoW; 2018КапринАД_ИлуридзеГД). Отдельные типы эндопротезов с аналогом LCF до сих пор не предложены. Есть надежда, что в недалеком будущем мы увидим эти конструкции на бумаге, а затем в реальной жизни, что позволит заполнить пустые клетки Таблицы 3 (Часть 2). Это будет происходить постепенно, подобно уточнению периодической таблицы химических элементов.
 |
| Частичный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Patrick Birmingham, заявленный в 2016 году (из US20160262897A1, без изменений). |
Некоторые конструкции для поверхностной артропластики и временные эндопротезы обосновываются предназначением для сохранения LCF (WO2001045595A2; US20050261776A1; US8900320B2; US20160262897A1; US20060149389A1; US8979935B2; US20090048679A1; DE102007018341A1; WO2012162571A1; WO2006133711A2; US20040133276A1) (Часть 2, Таблица 4). Вышеперечисленные импланты представляют собой часть суставной поверхности головки бедренной кости или полулунной поверхности вертлужной впадины. Однако известен ряд подобных конструкций, близких по форме (С-образная, U-образная, полулунная), при описании которых LCF не упоминается. В отдельных случаях подковообразная форма, по задумке авторов, нужна для обеспечения оптимального равномерного распределения нагрузки (EP0187881A1; US6638311B2; US6758864B2; US20050060040A1; US5609646A; US20070038304A1). Другие изобретатели указывают, что избранная форма и тонкостенность позволяет уменьшить объем резекции кости наряду с частичной заменой хрящевой поверхности головки бедра или вертлужной впадины (DE4211347A1; EP0051729A1; US20080195221A1; US20110015752; WO1994026211).
| Частичный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Ralph Howald и соавт., заявленный в 2006 году (из US20090048679A1 без изменений). |
Придание компоненту эндопротеза формы полумесяца некоторые новаторы мотивируют потребностью контроля за процессом установки конструкции (FR2598908A1; FR2668056A1). Полулунность, по техническому замыслу прочих авторов, сохраняет жировую клетчатку вертлужной впадины, кровоснабжение вертлужной впадины, обеспечивает нормальное функционирование и естественное смазывание (WO2006030392A1; US2910978A). Между тем иногда при описании специфической С-образной формы компонента ее предназначение не уточняется (FR2478462A1). Перечисленные конструкции в связи с особой конфигурацией мы рассматриваем в качестве прообразов новых эндопротезов с нативной LCF или ее аналогом. Предложенные технические решения в дальнейшем могут найти применение при воссоздании связочного аппарата субтотального искусственного тазобедренного сустава. В двухполюсной вариации отдельные изобретатели предусматривают фасонную выемку для перемещения воссозданной LCF при артикуляциях (RU96119857A; RU96120312A).
 |
| Поверхностный субтотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Antony J. Lozier и соавт., заявленный в 2008 году (из US8979935B2, без изменений). |
У подавляющего большинства предложенных эндопротезов с нативной LCF и ее аналогом предполагается использование металлических головок, реже полимерных и керамических (Часть 2, Таблица 4). Зачастую изобретатели допускают все известные варианты исполнения пары трения и не отвергают в качестве одной из них естественный хрящ (US20050131546A1; DE102007018341A1; US20060149389A1; US20090048679A1). Новаций в отношении материала трущихся поверхностей не обнаружено. Исключением можно назвать экзотический имплант, где пара трения отсутствовала, а узел, обеспечивающий подвижность, напомнил нам комплекс гибких растяжек (WO2010146039A1).
 |
| Узел подвижности с "внутренними связками" тотального эндопротеза тазобедренного сустава конструкции Roelof Marissen заявленного в 2010 году (из WO2010146039A1, без изменений). |
В качестве изобретений заявлялись варианты искусственных суставов с неразъемным шарниром в виде индустриально изготовленного моноблока (RU94040447A; RU96110296A; RU96120703А; US20180289492A1; WO2010146039A1; US9060862B2). В некоторых эндопротезах пару трения предполагается закрыть аналогом суставной сумки, например, манжетой из синтетического материала Dacron (US5702474A; RU94040447A; RU96110296A; RU96120703А). В отдельных изделиях узел подвижности, изолированный чехлом (манжетой, рукавом), планируется заполнять антифрикционной средой: минеральным или вазелиновым маслом (RU94040447A; RU96110296A; RU96120703А). В качестве альтернативы смазки предлагается производная гиалуроновой кислоты, включенная в материал, из которого изготовлена сама пара трения (US20180289492A1).
 |
| Некоторые варианты соединения компонентов тотального эндопротеза тазобедренного сустава конструкции Miguel Linares, заявленного в 2008 году (из WO2009039164A1, без изменений). |
В моделях тазобедренного сустава (прототипах эндопротезов) для снижения трения при проведении экспериментов, использовалось минеральное масло (RU2009124926A; 2004Arkhipov-БалтийскийСВ; 2012,2018АрхиповСВ; 2019ArkhipovSV_SkvortsovDV). Наличие смазки в шарнире опытного устройства также позволило продемонстрировать эффект «прилипания» трущихся поверхностей, что впервые подметили врачи 19-го века: E. Rose (1861), Fr. Schmidt (1876), Chr. Aeby (1876) (1968ЛесгафтПФ). Специфическое «склеивание» пары трения, по-нашему мнению, дополнительно сможет понизить риск вывиха головки эндопротеза при артикуляциях. Значение упомянутого явления существенно возрастет при герметизации узла подвижности, как в естественном тазобедренном суставе (1836WeberW_WeberE). В связи с этим силу сцепления подвижных поверхностей в эндопротезах тоже предложено увеличить путем герметизации искусственной «суставной щели» аналогом вертлужной губы (RU94040447A; RU96110296A; RU96110298A; RU96120703А).
 |
| Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Miguel Linares, впервые заявленный в 2009 году (из US8211182B2, без изменений). |
Для обозначения LCF – многоликой и малоизученной анатомической структуры в научной литературе используется множество синонимов. Чаще фигурируют: ligamentum teres, ligament of head of femur, ligamentum rotundum, round ligament of femur, связка головки бедра, круглая связка, а ее наиболее ранние названия: גִּיד (gid), νεῦρον, nervus, sinew (2006,2012,2018АрхиповСВ; 2019ArkhipovSV_SkvortsovDV; 2020ArkhipovSV_ProlyginaIV). Разнообразие терминов, примененных для обозначения как нативной LCF, так и ее аналога, отмечено и в проанализированном пласте патентных документов (Часть 2, Таблица 5, 6). Выявленные нами синонимы LCF позволят эффективнее проводить поиск информации в электронных базах по ключевым словам. Однако мы надеемся, что исследователи, конструкторы и врачи, наконец, станут придерживаться единого термина для обозначения этого уникального морфологического элемента.
 |
| Формирование костного блока с естественной LCF для введеня в эндопротез тазобедренного сустава конструкции Richard D. Komistek, заявленный в 2011 году (из US9023112B2, без изменений). |
Отдельные авторы искусственных суставов предлагают использовать естественную LCF. Другие подразумевают только ее сохранение, а третьи модифицируют или замещают специально созданным аналогом. LCF планируется сохранять при поверхностном эндопротезировании и при установке спейсеров (WO2001045595A2; US20060149389A1; US20050261776A1; US20090048679A1; DE102007018341A1; US8979935B2; WO2012162571A1; US8900320B2; US20160262897A1). Ряд изобретателей полагают возможным применить как нативную, так и синтетическую LCF в конструкциях субтотальных и тотальных эндопротезов (US20050131546A1; US9023112B2; US20050261776A1). Прочие новаторы для увеличения прочности патологически измененной LCF предложили размещать снаружи или внутри синтетические компоненты (US9023112B2).
 |
| Временный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Phillip Frederick и соавт., заявленный в 2010 году (из US8900320B2, без изменений). |
В подавляющем числе изобретений в качестве материала для замещения данной структуры избираются полимеры. Обнаружена конструкция, где автор заявил аналог LCF, изготовленный из металла в виде цепи или кабеля (US2765787A). Металлическим тросом искусственная LCF воспроизведена в одной из моделей тазобедренного сустава (RU2009124926A). В большинстве эндопротезов воссозданная LCF гибкая, как и ее прототип. Имеются импланты, в которых изобретатели LCF воспроизводят жесткими металлическими стержнями, подвижно соединенными с одним или обоими компонентами (US4092741A; US5702474A; US6010535A).
 |
| Вариант тотального эндопротеза тазобедренного сустава конструкции Albert Stinnette, заявленного в 2007 году (из US20080177395A1, без изменений). |
Интересным предложением явилось снабжение аналога LCF в эндопротезе защитным слоем (WO2010146039A1; US20180289492A1). Известна идея сделать искусственную LCF c покрытием, являющимся носителем лекарственного средства, в частности антибиотика (DE202015006363U1). Заявлено сочетание вышеизложенного: наружная деформируемая оболочка, например, уретановая, а внутри аналога LCF помещается антибиотик (WO2009039164A1). Предполагая возможность повреждения гибкого элемента в процессе эксплуатации виртуально предусмотрены варианты ремонта (US20180289492A1). Об этом врачи задумались еще в 1890 году, после первых докладов об эндопротезировании суставов (1890DrGluck's_method).
 |
| Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Peter Forsell, заявленный в 2010 году (из US20180289492A1, без изменений). |
Основная часть
выявленных нами эндопротезов подразумевает создание одного аналога LCF. Некоторые
конструкции виртуально дополняются искусственными наружными связками
(RU94038343A; RU94040447A; WO1998000076A1, RU96120703А; RU2006145748A;
US8211182B2; WO2010146039A1; US9023112B2). Уместно отметить, что методика
создания аналогов связок при эндопротезировании для профилактики вывихов ранее
опробована на практике и продемонстрировала целесообразность (1996NichollJE_BintcliffeIWL; 2003FujishiroT_KurosakaM;
2004BarbosaJK_AndrewJG; 2012AllingtonNJ_RondaJ; 2012HardesJ_StreitbürgerA;
2018DuZ_GuoW). Указанное свидетельствует в пользу дополнения эндопротеза
тазобедренного сустава аналогами наружных связок.
 |
| Вариант тотального эндопротеза тазобедренного сустава конструкции Floyd Franklin Castro и соавт., заявленного в 2012 году (из US9060862B2, без изменений). |
Важными узлами изученных искусственных суставов явились элементы крепления аналога LCF (Часть 2, Таблица 7). Предложено фиксировать его к костям, компонентам эндопротеза, а также к тем и другим одновременно. В отдельных патентных документах на элементах крепления LCF не заостряется внимание. Есть вариация субтотального эндопротеза, у которого проксимальный конец аналога LCF присоединялся к поперечной связке вертлужной впадины (SU1743595А1), к тазовой кости (RU96120500A; RU96120542A; BR102015006381A2) или в области запирательного отверстия (RU96110383А). Иногда непосредственно вертлужный компонент, заодно с LCF зацепляется за запирательное отверстие таза (RU96118874A; RU96118782A; RU96120828A).
 |
| Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции 张海宁 (Чжан Хайнин), заявленный в 2015 году (из CN105105873B, без изменений). |
Большинство изобретателей видят рациональным механическое крепление. В единичных конструкциях предусматривается физико-химический процесс – приклеивание (SU1743595А1; RU94040447A; US20050131546A1; US20080177395A1). Часть авторов предполагает, что аналог LCF может закрепляться биологически, а именно посредством прорастания соединительной ткани (SU1572603А1; US20050131546A1). В тотальных эндопротезах искусственная LCF обычно присоединяется к головке бедренного компонента и вертлужному компоненту (CN105105873A).
 |
Тотальный эндопротез тазобедренного сустава конструкции Benedito De Moraes Purquerio и соавт., заявленный в 2015 году (из BR102015006381A2, без изменений). |
 |
| Вариация тотального эндопротеза тазобедренного сустава конструкци Boroumand Sara и Halwai Iman, заявленного в 2015 году (из DE202015006363U1, без изменений). |
12 Заключение
Нам удалось выявить 45 эндопротезов тазобедренного
сустава, в конструкцию которых авторы вводили нативную LCF или ее аналог. Подобные
промышленно выпускаемые искусственные суставы в настоящий момент отсутствуют.
Об их разработках фирмами-изготовителями изделий для ортопедии и травматологии
в открытой печати не сообщается. В патентных документах, описывающих
конструкции для воссоздания LCF, предлагается использовать: имеющуюся нативную
связку, ауто- , алло- или ксенотрансплантаты, синтетические полимеры в виде
лент и шнуров, а также металлические элементы: стержни, цепи и корды. Не все
предложенные эндопротезы функциональны и анатомичны. Отдельные из них сложно
установить, другие нелегко изготовить. Вместе с тем заметно, что изобретатели стремятся
создать искусственный сустав, близкий к устройству естественного, имеющего связочный
аппарат.
Опробованные в клинике эндопротезы с аналогом LCF продемонстрировали свою жизнеспособность. Они способны функционировать более пяти лет. Опыт их применения показывает, что использование в конструкции искусственной LCF придает дополнительные положительные свойства. О дислокациях означенных эндопротезов не сообщалось. Мы полагаем, что внедрение искусственного тазобедренного сустава с аналогом LCF позволит не только предотвратить вывих, но и уменьшить скорость износа верхнемедиальных поверхностей пары трения.
 |
| Иллюстрации износа трущихся поверхностей эндопротезов тазобедренного сустава; слева – субтотальный эндопротез с полиэтиленовой головкой; справа – полиэтиленовый вкладыш вертлужного компонента тотального эндопротеза (наблюдения автора). |
В связи с важными функциями LCF и опираясь на нормальную анатомию, нами сформулированы критерии, которым должны соответствовать искусственные тазобедренные суставы нового поколения. С нашей точки зрения, при разработке эндопротезов с аналогом LCF необходимо учитывать геометрию, механические характеристики, топографию, конструктивные особенности и условия функционирования. Искусственную LCF следует изготавливать: короткой, округлой формы, прочной, гибкой, окруженной смазкой, циклостойкой, износостойкой, с высоким модулем упругости, химически и биологически инертной, стерильной, апирогенной, ремонтопригодной, снабженной защитным покрытием, особенно в местах контакта с компонентами, соответствующей их габаритам, имеющей собственную область функционирования, надежно прикрепленную к компонентам и костям, ориентированную подобно нативной связке. Основные нагрузки, которые нужно предусмотреть: растяжение, изгиб, кручение. Особое внимание надлежит уделять участками прямого механического воздействия в местах фиксации. Максимальное скручивание и изгиб аналога LCF ожидается в области дистального закрепления. Здесь предполагается наибольшая вероятность повреждения и истирания.
 |
| Истирание и повреждение аналога LCF из металлического троса в модели тазобедренного сустава RU2009124926A; красной стрелкой указан поврежденный дистальный конец аналога LCF, желтой стрелкой указана часть аналога LCF, располагавшаяся в ямке фасонной выточки, зеленой стрелкой указана область контакта неповрежденного проксимального конца аналога LCF с моделью вертлужной впадины (наблюдение автора). |
После установки эндопротеза хирург обязан предвидеть следующие критические события, связанные с аналогом LCF: разрыв на протяжении, отсечение у места дистального крепления, износ в местах контакта с компонентами, разрушение элементов крепления, эпизодическое ущемление (стопорение), спонтанное демонтирование и расшатывание фиксаторов, ограничение амплитуды движений в узле подвижности, неустранимое заклинивание, истирание поверхностей пары трения, накопление продуктов износа, инфицирование шарнира, вывих головки эндопротеза, расшатывание компонентов. В связи с указанным должны проводиться эпизодические малоинвазивные ремонтные и регламентные работы. Могут потребоваться хирургические вмешательства: регулировка, ревизия узла подвижности и аналога LCF, санация шарнира, ремонт аналога LCF и элементов крепления, замена аналога LCF и смазки, реконструкция либо эндопротезирование наружных связок и мышц, остеопластика, имплантация иного типа искусственного сустава.
 |
| Полный (тотальный) эндопротез тазобедренного сустава, предложенный автором в 2006 году; слева – чертеж импланта, содержащего аналоги: LCF, наружных связок и наружной группы мышц; справа – вид после установки и прикрепления аналогов связок и наружной группы мышц (из RU2006145748A). |
По нашему мнению, эндопротезирование с искусственной
LCF следует осуществлять поэтапно. Изначально показана имплантация простых,
немассивных конструкций с минимальным удалением естественных тканей, с
последующим постепенным переходом к более сложным и крупным эндопротезам. На
всех этапах обязательно восстановление связочного аппарата тазобедренного
сустава посредством: шва, реинсерции, транспозиции, лигаментопластики и
замещения протезами. В линейке искусственных суставов с нативной LCF или ее
аналогом нам видятся: спейсеры, сегментарные эндопротезы, конструкции для
поверхностной артропластики, различные виды субтотальных и тотальных
эндопротезов, ревизионные и онкологические. Наиболее востребованы искусственные
суставы с реконструированной LCF для ревизионной артропластики и гемипротезы.
RU96118874A%20%201996(g)RU96120312A.jpg) |
| Концепция этапного субтотального замещения вертлужной впадины, предложенная автором в 1996 году; слева – эндопротез полулунной поверхности с аналогом LCF (из RU96118874A); справа – эндопротез вертлужной впадины с аналогом вертлужной губы и LCF (из RU96120312A). |
Субтотальный эндопротез тазобедренного сустава с аналогом LCF обязан максимально полно восстанавливать нормальную анатомию проксимального отдела бедра и связочный аппарат. Дистальный конец воссозданной LCF нужно прочно соединять с бедренным компонентом или с головкой эндопротеза, а в ряде случаев дополнительно прикреплять к бедренной кости. Проксимальный конец искусственной LCF следует надежно фиксировать в ямке вертлужной впадины, а именно в области ее границы с вырезкой вертлужной впадины. Аналог LCF необходимо создавать как минимум: гибким, нерастяжимым, циклостойким, прочным. Длина элемента не может превышать диаметр ямки вертлужной впадины, а толщина должна быть не больше глубины ямки вертлужной впадины. В противном случае реконструированная LCF при артикуляциях начнет истираться и ущемляться, повреждать анатомические элементы ямки вертлужной впадины, ее стенки и дно.
RU94038343A%20%201996i)RU96120542A%20%201996(c)RU96110383A%20%201996(h)RU96120500A.jpg) |
Концепция этапного субтотального замещения головки бедренной кости, предложенная автором в 1994 – 1996 годах; слева на право: сегментарный эндопротез суставной поверхности головки бедра с аналогом LCF (из RU96110383А), поверхностный эндопротез суставной поверхности головки бедра с аналогом LCF (из RU96120500A), эндопротез головки бедра с аналогом LCF (из RU96120542A), эндопротез головки бедра с аналогом связочного аппарата (из RU94038343A). |
Тотальный эндопротез тазобедренного сустава с аналогом
LCF обязан максимально точно воспроизводить нормальную анатомию, включая
капсульно-связочный аппарат. В вертлужном компоненте необходимо предусмотреть
аналог ямки вертлужной впадины, например, специальную фасонную выточку. Именно
в ней следует первично закреплять проксимальный конец искусственной LCF.
Дистальный ее конец нужно соединять с головкой искусственного сустава. Минимальные
требования к аналогу LCF: гибкость, нерастяжимость, циклостойкость, прочность,
надежность прикрепления к бедренному и вертлужному компоненту, а желательно к
тазовой и бедренной кости. Длина воссозданной LCF не может превышать диаметр аналога ямки вертлужной
впадины вертлужного компонента, а толщина – ее глубину. Иначе при артикуляциях воссозданная
LCF повредится и застопорит пару трения. Узел подвижности эндопротеза должен
допускать поступательное перемещение головки вдоль поперечной оси. Конструкцию
искусственного сустава целесообразно снабдить аналогом вертлужной губы: гибким,
упругим, стойким к износу элементом. Желательна изоляция пары трения от
окружающих тканей эластичной герметичной манжетой. В идеале ее надо располагать
внутрикапсулярно и заполнять биоинертной антифрикционной средой с
антисептическими свойствами. При патологии наружных связок эндопротезы с
аналогом LCF требуется дополнять внешними искусственными связками
или аутотрансплантатами.
RU96120703A%201996k)RU96120828A%201996b)RU96110298A.jpg) |
| Концепция этапного тотального замещения тазобедренного сустава, предложенная автором в 1996 году; слева на право: эндопротез полулунной поверхности + сегментарный эндопротез головки бедра с аналогом LCF (из RU96120828A), частичный эндопротез вертлужной впадины + полный эндопротезом головки бедра с аналогом LCF (из RU96110298A), полный эндопротез тазобедренного сустава с аналогом LCF, наружных связок, вертлужной губы, суставной сумки и синовиальной жидкости (из RU96120703А). |
Имплантируя эндопротезы с искусственной LCF, нельзя забывать принципы, что впервые изложил Themistocles Glück: асептика, атравматичность, долговечность, биоинертность, функциональность (1890aGluckT). Искусственные суставы с аналогом LCF необходимо устанавливать с минимальным удалением кости, сохранением и восстановлением наружных связок, сухожилий и мышц. Конструкция эндопротеза должна предполагать разборность, предусматривать возможность замены компонентов по отдельности и составляющих их деталей. Целесообразно конструктивно обеспечить малотравматичную смену искусственной LCF и санацию узла подвижности, например, посредством артроскопических технологий с использованием нижнего подхода (портала) к тазобедренному суставу (см. Нижний портал. Часть 1, Часть 2).
 |
| Нижний подход к тазобедренному суставу (разработка автора), основа схемы косопоперечный разрез тазобедренного сустава, нами показано положение артроскопа, введенного в сустав через нижний портал (отклонение вперед в сагиттальной плоскости 10º). Разрез проведен тотчас ниже пупартовой связки, параллельно ей, а головка бедренной кости выведена из вертлужной впадины и частично удалена (из 1963КовановВВ_ТравинАА, художник Т.В. Беляева, с нашими дополнениями). |
Без сомнения при эндопротезировании с аналогом LCF надо учитывать: возраст, соматический статус пациента, биологические особенности и механические свойства скелетных тканей, сопутствующие заболевания опорно-двигательной системы. До установки искусственного сустава желательно рассмотреть изолированную реконструкцию LCF. Для этого можно использовать ауто- либо аллопластический материал, полимерные, металлические или композитные эндопротезы LCF. На всех последующих этапах воссоздание поврежденных и патологически измененных костно-хрящевых элементов тазобедренного сустава должно сопровождаться либо сохранением, либо реконструкцией капсульно-связочного аппарата, прежде всего LCF и вертлужной губы. Указанное обусловлено тем, что наружные и внутренние связки в нормальном тазобедренном суставе функционируют содружественно. Кроме обеспечения стабильности и ограничения движений, связки шунтируют нагрузку на мышцы и способствуют равномерному распределению давления на суставные поверхности.
 |
| Взаимодействие связок тазобедренного сустава при поддержании стойки на одной ноге в норме (схемы автора). |
Эндопротезы с аналогом LCF позволят предотвратить вывих,
снизят скорость износа трущихся поверхностей, уменьшат вероятность
послеоперационных гипостатических осложнений, тромбозов и связанных с этими
смертельных исходов, сократят: продолжительность пребывания в стационаре,
расходы здравоохранения, социальных служб и семьи. Наличие искусственной LCF в
конструкции понизит: суммарную нагрузку на отводящую группу мышц и мышцы
пронаторы бедра; расходы энергии на единицу пути при ходьбе и беге; удельное
давление на поверхности шарнира и подлежащую компонентам костную ткань.
Эндопротезы с аналогом LCF нормализуют стереотип походки и вертикальной стойки.
Это явится профилактикой перегрузки смежных биокинематических цепей, а
следовательно, предотвратит развитие в них патологических изменений.
В настоящее время все основные компоненты и материалы для новой генерации эндопротезов с искусственными связками существуют, а технологии их изготовления и установки апробированы. Несомненно, потребуются дальнейшие экспериментальные и клинические исследования, углубленная разработка теории биомеханики эндопротезов с аналогами связок. Авторы, упомянутые в нашем обзоре: профессиональные ученые, конструктор и врачи значительно продвинулись на этом пути (см. ФИКСАТОРЫ И ЭНДОПРОТЕЗЫ). Продумав и описав отдельные конструкции искусственных суставов со связочным аппаратом, они заложили фундамент для плодотворной деятельности современных и будущих исследователей, инженеров и дизайнеров. Изобретатели вольно или невольно воспользовались теоретическим наработками проницательных анатомов и физиологов, которым посвящен отдельный раздел нашего сайта (см. Механика LCF). Нами также внесен скромный экспериментальный вклад в развитие эндопротезирования тазобедренного сустава с аналогами связок (см. Экспериментальные исследования; Эндопротезы конструкции Архипова С.В.).
 |
| Иллюстрированное резюме автора |
Первые удачные имплантации искусственных суставов с аналогом LCF и наши эксперименты позволяют высказаться в пользу применимости подобных конструкций. Эндопротезы с искусственной LCF востребованы, необходимы клиницистам и пациентами. Они улучшат биомеханику локомоций, увеличат срок безотказного функционирования импланта, снизят риск развития осложнений и, главным образом вывиха. Аналогами связок целесообразно дополнять эндопротез не только тазобедренного сустава, но также коленного и плечевого. Для создания совершенных искусственных суставов нами сформирован творческий коллектив – Website JointsX.
 |
| Команда создателей эндопротезов нового поколения (иллюстрация сайта: https://simonburmistrov.wixsite.com/jointsx). |
Приглашаем вас к участию в проекте! Стремление к
открытости науки и всеобщему благо есть залог заслуженного вознаграждения каждого
члена команды. Совместные усилия и разносторонний опыт, то есть «количество»,
по закону диалектики неизбежно преобразуется в «качество» результата. Смена
парадигмы в артропластике тазобедренного сустава уже происходит. Оставайтесь с
нами на гребне волны инноваций!
13 Список литературы (Часть 3)
Allington NJ, Ronda J. Use of synthetic ligament in
reconstruction after massive bone tumour removal. Acta Orthopædica Belgica,
2012;78(2)263-6. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Arkhipov SV, Prolygina IV. Ancient Textual Sources on
Ligamentum Teres: Context and Transmission. MLTJ. 2020;10(3):536-46. mltj.online , researchgate.net
Arkhipov SV, Skvortsov DV. Ligamentum capitis femoris: first written mentions. MLTJ. 2019;9(2)156-64. researchgate.net , mltj.online
Arkhipov SV, Zagorodny NV, Skvortsov DV. Ligamentum capitis femoris a
pilot an experimental study. Am J Biomed Sci & Res. 2019;5(2)92-4. researchgate.net , biomedgrid.com
Auxepaules A., Deloge N., Raugel P. Prosthetic
acetabular cup and prosthetic femoral joint incorporating such a cup.
US20050060040A1 September 15, 2003. 2005.
patents.google
Barbosa JK, Khan AM, Andrew JG. Treatment of recurrent
dislocation of total hip arthroplasty using a ligament prosthesis. The Journal
of arthroplasty. 2004;19(3)318-21. sciencedirect.com
Botha PJ. Joint prosthesis component. WO2006030392A1
September 17, 2004. 2006. patents.google
Dambreville AАРА. Acetabular prosthesis with cementless impacting-screwing into the
acetabulum. FR2598908A1 May 21, 1986. 1987.
patents.google
Dr Gluck's method
of inserting ivory joints as a substitute for excised ones. Brit. Med. J. Lond.
1890;2:643-5 jstor.org
Du Z, Tang S, Yang R, Tang X, Ji T, Guo W. Use of an
artificial ligament decreases hip dislocation and improves limb function after
total femoral prosthetic replacement following femoral tumor resection. The
Journal of arthroplasty. 2018;33(5)1507-14.
drive.google , sciencedirect.com
Dumont P, Braud G, Schiffrine P, Bost J, Machet P.
Revel J-J. Implant cotylouidien. FR2668056A1 October 22, 1990. 1992. patents.google
Field R.E., Nuijten P., Rushton N. Acetabular cup for
a total hip prosthesis. US5609646A
January 23, 1992. 1997. patents.google
Fujishiro T, Nishikawa T, Takikawa S, Saegusa Y,
Yoshiya S, Kurosaka M. Reconstruction of the iliofemoral ligament with an
artificial ligament for recurrent anterior dislocation of total hip
arthroplasty. The Journal of arthroplasty. 2003;18(4)524-7. sciencedirect.com
Gebauer HKD, Schelhas K-D. Hüftpfanne (Hip cap).
EP0187881A1 August 30, 1983. 1986. patents.google
Gluck T. [a] Die
Invaginationsmethode der Osteo- und Arthroplastik. Berlin. Klin. Woch.
1890;32:752-7. archive.org , wellcomecollection.org
Gross U. Articular surface prosthesis. WO1994026211A1
May 19, 1993. 1994. patents.google
Grostefon JD, Block MT. Constrained mobile bearing hip
assembly. US8858645B2 June 6, 2012. 2013.
patents.google
Hardes J, Ahrens H, Nottrott M, Dieckmann R, Gosheger
G, Henrichs MP, Streitbürger A. Attachment tube for soft tissue reconstruction
after implantation of a mega-endoprosthesis. Operative Orthopadie und
Traumatologie. 2012;24(3)227-34. europepmc.org
Harris WH, Burroughs BR, Hoeffel DP. Acetabular
components that decrease risks of dislocation. WO2002009615A2 July 31, 2000.
2002. patents.google
Howald R., Frohlich M., Bruderer C. Implant and a
method for partial replacement of joint surfaces. US20080195221A1 Janruary 22,
2007. 2008. patents.google
Judet R. Artificial joint component securing system -
uses parallel lugs pressed into holes previously bored in bone with openings in
lugs for osseous invasion. FR2478462A1 March 19, 1980. 1981. patents.google
Keller A. Joint surface substitute. EP0051729A1
November 10, 1980. 1982. patents.google
Lambert R, McLean T, Kelman D. Hip prostheses. US8603182B2
September 13, 2002. 2008. patents.google
Meridew J.D. System and Method for Acetabular Cup.
US20110015752A1, Jul. 7 2009. 2011. patents.google
Meridew JD, White JR. Acetabular Cartilage Implant.
US20120109331A1 October 29, 2010. 2012. patents.google
Nicholl JE, Bintcliffe IWL. Recurrent dislocation of a
hemiarthroplasty stabilized with an ABC ligament. Injury. 1996;27(6)447-8. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Pellet LL. Hip arthroplasty with flexible
securing means. US2765787A August 2, 1954. 1956. patents.google
Raugel P., Jones E. Flexible acetabular cup and method of manufacture thereof. US20070038304A1 April 19, 2005. 2006. patents.google
Schug M. Pfanne für eine Hüftgelenk-Endoprothese (Socket for hip joint endoprosthesis - has outer shell of metal with plastics inner shell and has meridional slots in both shells). DE4211347A1 April 4, 1992. 1994. patents.google
Storer J.A., Field R.E., Rushton N. Cementless
prosthetic bearing element. US6758864B2 November 7, 2000. 2004. patents.google
Thompson FR. Experiences with a vitallium
intramedullary hip prosthesis. Texas state journal of medicine.
1953;49(10)749-56. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Thompson FR. Vitallium hip intramedullary prosthesis,
preliminary report. NY State J Med. 1952;52(24)3011-20. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Urist MR. Hip socket means. US2910978A March 28, 1955,
1959. patents.google
Voydeville G. Protese de
hanche nonuxable et peu usable [Prothese not dislocate hip and little usable].
FR2744357B1 February 2, 1996. 1998. patents.google
Wang A., Jones E., Stark C.F., Dumbleton J.H., Lin R.
Prosthesis bearing component. US6638311B2 November 7, 2000. 2002. patents.google
Weber W, Weber E. Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge: eine anatomisch-physiologische Untersuchung. Gottingen: Dietrichsche Buchhandlung, 1836.
Архипов-Балтийский СВ(a). Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004.
Архипов
СВ. Связка головки бедренной кости: функция и роль в патогенезе коксартроза;
2-ое изд., испр. и доп. Йоэнсуу: Издание Автора, 2023. books.google
Архипов СВ.
Биомеханика пингвинов: заметки к вопросу о причинах ковыляющей походки и
перспективах ее ремоделирования во имя обретения грациозности, сочиненные
врачом, к.м.н. Сергеем Васильевичем Архиповым, в бытность им с 1992-го по
2017-й год хирургом и травматологом-ортопедом, по вдохновению в 1991-ом году
его сестрою Еленой Васильевной, со светлой любовью к ней и благодарностью!
Манускрипт в 5 т. Напечатано Автором во граде Королев при попечении его супруги
Людмилы Николаевны, ММXVIII A.D. [2018], bonum factum! [на благо и счастье]. independent.academia.edu
Архипов СВ. Роль связки головки бедренной кости в патогенезе коксартроза: дис. … канд.
мед. наук. Москва, 2012. repository.rudn.ru
Архипов СВ. Клинико-экспериментальное обоснование эндопротеза тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости. Нижегородский мед. журн. (приложение) 2006:346-8.
Каприн АД, Карпенко ВЮ, Державин ВА, Бухаров АВ, Ядрина АВ, Илуридзе ГД. Способ фиксации бедренной части модульного эндопротеза к вертлужной впадине. RU2018141788A, Ноябрь 27, 2018. Бюл. №01, 09.01.2019. patents.google
Лесгафт ПФ.
Избранные труды по анатомии. Москва: Медицина, 1968. tlib.gbs.spb.ru
Сикилинда ВД, Алабут АВ, Дубинский АВ,
Чуйко ДС, Фурдей ДС, Мкртычан ОХ. Способ профилактики рецидивирующих вывихов
эндопротеза тазобедренного сустава. RU2598059C1, Март 5, 2015. Бюл. №26, 20.09.2016. patents.google
Адрес для переписки: Сергей Архипов, эл. почта: archipovsv@gmail.com
Предпочтительное цитирование:
Архипов СВ. Эндопротезы с аналогом ligamentum capitis femoris как свидетельства смены парадигмы в артропластике: Систематический обзор. Часть 3. Дискуссия и заключение. О круглой связке бедра. 22.02.2025.
Ключевые слова:
ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, эндопротезирование, артропластика, модель, имплант, эндопротез
NB! Добросовестная практика использования: копирование для целей критики, обзора, комментариев, исследований и частного изучения в соответствии с Законами об авторском праве: Copyright Laws of the US: 17 U.S.C. §107; Copyright Law of the EU: Dir. 2001/29/EC, art.5/3a,d; Copyright Law of the RU: ГК РФ ст.1274/1.1-2,7.