Исследование индивидуального эксплуатационного ресурса эндопротеза тазобедренного сустава
Автор: Белокрылов Н.М., Скрябин В.Л., Сотин А.В., Миллер Г.В., Шарова Л.В., Шмурак М.И.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 4 (98) т.26, 2022 года.
Бесплатный доступ
В большинстве клинических случаев эксплуатационная долговечность эндопротеза тазобедренного сустава ограничена физиологическими изменениями в костной ткани, сопровождающимися потерей стабильности фиксации имплантата в костном ложе. Задача долговечности самой конструкции эндопротеза считается решенной, однако существующие стандарты тестирования прочности и изностостойкости имплантата гарантируют его безотказность лишь в ограниченном промежутке времени. Возможности современного диагностического оборудования позволяют определить индивидуальные физиологические нагрузки на тазобедренный сустав и обеспечить контроль за индивидуальным эксплуатационным ресурсом искусственного сустава. Для определения реальных значений параметров эксплуатационных нагрузок на искусственный сустав было проведено экспериментальное исследование параметров физической активности двух пациентов с установленным эндопротезом тазобедренного сустава. После операции пациенты прошли курс послеоперационной реабилитации, вышли на работу и эксплуатировали эндопротез в режиме естественного распорядка дня и выполнения своих профессиональных обязанностей. Проведенное исследование показало, что «гарантированный» эксплуатационный ресурс эндопротеза ограничен сроком в 2-5 лет. Предложенный алгоритм определения индивидуальных функциональных нагрузок на искусственный сустав может быть использован при выработке стратегии послеоперационного ведения больного, планирования сроков ревизионного вмешательства, а также при разработке и внедрении персонализированных протоколов доклинических испытаний имплантатов.
Физиологические нагрузки, эксплуатационный ресурс, эндопротез тазобедренного сустава
Короткий адрес: https://sciup.org/146282614
IDR: 146282614 | УДК: 531/534: | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2022.4.08
Investigation of the individual operational resource of the hip joint endoprosthesis
In most clinical cases the operational durability of the hip endoprosthesis is limited by physiological changes in the bone tissue accompanied by stability loss of the implant fixation in the bone hole. The problem of the durability of the endoprosthesis structure itself is considered solved, but the existing standards for testing the strength and wear resistance of the implant guarantee its reliability only in a limited period of time. The capabilities of modern diagnostic equipment make it possible to determine individual physiological loads on the hip joint and ensure control over the individual operational resource of the artificial joint. An experimental study of the physical activity parameters of two patients with an installed hip replacement was conducted to determine the real values of the operational loads parameters on the artificial joint. After the operation the patients underwent a course of postoperative rehabilitation, went to work and used the endoprosthesis in the mode of natural daily routine and fulfillment of their professional duties. The study showed the "guaranteed" operational resource of the endoprosthesis is limited to a 2-5 years period. The proposed algorithm for determining individual functional loads on an artificial joint can be used in developing a strategy for postoperative control of the patient, planning the timing of revision intervention, as well as in the development and implementation of personalized protocols for preclinical testing of implants.
Список литературы Исследование индивидуального эксплуатационного ресурса эндопротеза тазобедренного сустава
- Ахтямов И.Ф., Айдаров В.И., Хасанов Э.Р. Особенности реабилитации пациентов с ревматоидным артритом после эндопротезирования: обзор литературы // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. - 2021. - Т. 28, № 2. - С. 77-87. DOI: 10.17816/vto61239.
- Бушнев С.В., Загородний Н.В., Бурцев А.В., Стогов М.В., Овчинников Е.Н., Губин А.В. Импортозамещение изделий для травматологии и ортопедии в Российской Федерации. Вызовы и нерешенные проблемы // Гений ортопедии. - 2020. - Т. 26, N° 2. - С. 161-165. DOI: 10.18019/1028-44272020-26-2-161-165.
- Витензон А.С. Закономерности нормальной и патологической ходьбы человека - М.:, ЦНИИПП, 1998.
- Витензон А.С., Петрушанская К.А. К фазовому анализу ходьбы и некоторых ритмических движений человека // Российский журнал биомеханики. - 2005. - Т. 9, № 1. - С. 19-35.
- Волошин В.П., Галкин А.Г., Ошкуков С.А., Санкаранараянан А.С., Степанов Е.В., Афанасьев А.А. Аддитивные технологии у пациентов с обширными дефектами костей нижних конечностей // Гений ортопедии. - 2021. - Т. 27, № 2. - С. 227-231. DOI: 10.18019/10284427-2021-27-2-227-231.
- Гитман М.Б., Скрябин В.Л., Сотин А.В., Столбов В.Ю., Батин С.Е. Методика комплексного оценивания эксплуатационной долговечности функционального материала при эндопротезировании тазобедренного сустава. Сообщение 1 // Российский журнал биомеханики. - 2017. - Т. 21, № 4. - С.366-376.
- Долганов Д.В., Долганова Т.И., Сазонова Н.В., Щуров В.А. Некоторые количественные показатели биомеханических параметров походки у здоровых обследуемых // Вестник новых медицинских технологий. - 2008. - Т. XV, № 3. - С. 123.
- Загородний Н.В., Чрагян Г.А., Алексанян О.А., Каграманов С.В., Полевой Е.В. Применение 3D-моделирования и прототипирования при первичном и ревизионном эндопротезировании // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. - 2018. - № 2. - C. 21-29. DOI: 10.32414/0869-8678-2018-2-21-29.
- Зациорский В.М., Прилуцкий Б.И. Нахождение усилий мышц человека по заданному движению // Современные проблемы биомеханики. - 1992. - № 7. - С. 81-123.
- Лобашов В.В., Зайнутдинов А.В., Ахтямов И.Ф. Консервативное лечение асептического некроза головки бедренной кости у взрослых (обзор литературы) // Гений ортопедии. - 2020. - Т. 26, № 4. - С. 585-592. DOI: 10.18019/1028-4427-2020- 26-4-585-592.
- МурзичА.Э., СоколовскийО.А., Урьев Г.А. Органосохран ное хирургическое лечение некроза головки бедренной кос ти нетравматического генеза // Гений ортопедии. - 2020. - Т. 26, №4. - С. 495-501. DOI: 10.18019/1028-4427-202026-4-495-501.
- Нарушения походки в пожилом и старческом возрасте: Методические рекомендации / Под ред. О. Н. Ткачевой. — М.: Прометей. - 2019. - 48 с.
- Одарченко Д.И., Дзюба Г.Г., Ерофеев С.А., Кузнецов Н.К. Проблемы диагностики и лечения асептического некроза головки бедренной кости в современной травматологии и ортопедии (обзор литературы) // Гений ортопедии. - 2021. - Т. 27, № 2. - С. 270-276. DOI: 10.18019/1028-4427-202127-2-270-276.
- Сазонова Н.В., Щуров В.А., Долганова Т.И. Диагностические критерии подографии и динамометрии у пациентов с остеоартрозами // Клиническая медицина Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2007. - № 6 (58). - C. 119122.
- Тихилов Р.М., Джавадов А.А., Денисов А.О., Чилилов А.М., Черкасов М.А., Билык С.С., Хужаназаров И.Э., Шубняков И.И. Анализ экономической эффективности использования индивидуальных и серийных вертлужных конструкций при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава // Гений ортопедии. - 2022. - Т. 28, No 2. - С. 234-240. DOI: 10.18019/1028-4427-202228-2-234-240.
- Череватый Н.И., Соломин Л.Н. Накостный остеосинтез при лечении взрослых пациентов с переломами дистального отдела бедренной кости: история, настоящее, перспективы (обзор мировой литературы) // Гений ортопедии. - 2021. - Т. 27, № 1. - С. 104-111. DOI: 10.18019/1028-4427-202127-1-104-111.
- Шевцов В.И., Щуров В.А., Долганова Т.И., Буторина Н.И., Щуров И.В. Особенности биомеханических параметров ходьбы у спортсменов различной специализации // Российский журнал биомеханики. - 2007. - Т. 11, № 2. - С. 41-49.
- Щуров В.А., Швед С.И., Щуров И.В., Сазонова Н.В. Опорная и опорно-динамическая функция нижних конечностей у больных с переломами костей голени // Гений ортопедии. - 2008. - № 2. - С. 9-12.
- Akulich Y.V., Podgaets R.M., Scryabin V.L., Sotin A.V. The investigation of stresses and strains in the hip joint after the operation of endoprosthetics // Russian Journal of Biomechanics. - 2007. - 11(4). - P. 9-35.
- Bergmann G, Bender A, Dymke J, Duda G, Damm P. Standardized Loads Acting in Hip Implants // PLoS ONE 11(5): e0155612. - 2016. [DOI: 10.1371/ journal.pone.0155612]
- Fischer MCM, Eschweiler J, Schick F, Asseln M, Damm P, Radermacher K. Patient-specific musculoskeletal modeling of the hip joint for preoperative planning of total hip arthroplasty: A validation study based on in vivo measurements // PLoS ONE. - 2018. - Vol. 13(4). - P. e0195376. DOI: 10.1371/journal.pone.0195376.
- Hardt D.E. Determining muscle forces in the leg during normal human walking - an application and evaluation of optimization methods // J Biomech Eng. - 1978. - Vol. 100(5). - P. 72-78.
- Kubonova E., Svoboda Z., Janura M., Gallo J., Duskova S. Lower Limb Loading during Gait in Patients Long Period after Total Hip Arthroplasty Revision // Hindawi Publishing Corporation BioMed Research International. - 2016. - Vol. 2016. - Article ID 7538236. 6 pages. DOI: 10.1155/2016/7538236.
- Li J., Redmond A.C., Jin Z., Fisher J., Stone M.H., Stewart T.D. Hip contact forces in asymptomatic total hip replacement patients differ from normal healthy individuals: Implications for preclinical testing // Clinical Biomechanics. - 2014. - Vol. 29. - P. 747-751. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2014.06.005.
- Li J., McWilliams A.B., Jin Z., Fisher J., Stone M.H., Redmond A.C., Stewart T.D. Unilateral total hip replacement patients with symptomatic leg length inequality have abnormal hip biomechanics during walking // Clinical Biomechanics. - 2015. - Vol. 30. - P. 513-519. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2015.02.014.
- Lunn D.E., Pieri E.De, Chapman G.J., Lund M.E., Redmond A.C., Ferguson S.J. Current Preclinical Testing of New Hip Arthroplasty Technologies Does Not Reflect Real-World Loadings: Capturing Patient-Specific and Activity-Related Variation in Hip Contact Forces // The Journal of Arthroplasty. - 2020. - Vol. 35. - P. 877-885. DOI: 10.1016/j.arth.2019.10.006.
- Pieri E.De, Lunn D.E., Chapman G.J., Rasmussen K.P., Ferguson S.J., Redmond A.C. Patient characteristics affect hip contact forces during gait // Osteoarthritis and Cartilage. - 2019. - Vol. 27. - P. 895-905. DOI: 10.1016/j.joca.2019.01.016.
- Racic V., Pavic A., Brownjohn J.M.W. Experimental identification and analytical modelling of human walking forces: Literature review // Journal of Sound and Vibration. - 2009. - Vol. 326. - P. 1-49. DOI: 10.1016/j.jsv.2009.04.020.
- Sanford B.A., Williams J.L., Zucker-Levin A.R., Mihalko W.M. (2014). Hip, Knee, and Ankle Joint Forces in Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2022 г.
