مفصل Hip (مفصل بین ران و خاصره) یک مفصل گوی و کاسه ای است. بخش گوی مانند مفصل که سر ران خوانده می‌شود، بخشی از استخوان فمور است. بخش کاسه‌ای آن «استابولوم» نام دارد که بخشی از استخوان لگن است. سرگوی مانند ران درون استابولوم قرار گرفته است. سر این استخوان‌ها بسیار صیقلی بوده و با یک بافت محکم پوشانده شده که غضروف نامیده می‌شود.
التهاب مفاصل به علت آسیب دیدن سطح استخوان و غضروف ایجاد می‌شود. سطح‌های آسیب دیده به علت ساییدگی بسیار دردناک هستند. راه‌های بسیاری برای درمان درد ناشی از التهاب مفاصل وجود دارد. که یکی از این راه‌ها جراحی تعویض کامل هیپ است. بیش از ربع قرن است که مفاصل هیپ مصنوعی با طراحی پیشرفته و ساختمان منحصر به فرد، جایگزین مفاصل دردناک شده و به صدها هزار انسان زندگی بدون درد و فعالی بخشیده است.
طراحی ایمپلنت مفصل هیپ
ایمپلنتی که برای تعویض کامل هیپ به کار می‌رود از سه بخش تشکیل شده است:
• پایه (stem): داخل فمور جاسازی می شوند.
• گوی (ball): جایگزین سر گوی مانند استخوان فمور می‌شود.
• حفره (cup): جایگزین حفره معیوب داخل لگن می‌شود.
به منظور مطابقت ایمپلنت با بدن‌های مختلف، هر بخش در سایزهای گوناگونی طراحی شده است. نوع ایمپلنت مورد استفاده بسته به عوامل چون سن، وزن، تراکم استخوان، سطح فعالیت و سلامتی بیمار توسط پزشک تعیین می‌شود.
البته عواملی چون کیفیت و قیمت ایمپلنت همچنین تجربه و سلیقه پزشک و آشنایی او با ایمپلنت در انتخاب آن موثر هستند.
ساختمان ایمپلنت
دکتر جان چارنلی یک ارتوپد انگلیسی، اولین هیپ مصنوعی را طراحی کرد. ایمپلنت مذکور ترکیبی از گوی و پایه فلزی بود که با روکشی پلاستیکی پوشانده شده و برای جایگذاری آن از سیمان متا آکلرلیک استفاده کرده بود.
امروزه بخش پایه اکثر ایمپلنت‌های هیپ از آلیاژهای تیتانیوم – کروم یا کبالت- کروم ساخته می شود که سطوح اکثر آن ها متخلخل و سوراخ دار بوده و امکان رشد استخوان به داخل آن ها را فراهم می آورد.
بخش گوی مانند هیپ از آلیاژهای کبالت- کروم یا مواد سرامیکی اکسید آلومینیوم ساخته می شود و سپس به منظور چرخش آسان مفصل، سطح آن صیقل داده می شود. حفره را نیز می توان از فلز، پلی اتیلن هایی با وزن بالای مولکولی یا ترکیبی از پلی اتیلن غنی شده و فلز درست کرد.
بسته به سایز مورد نیاز، وزن کل این اجزاء بین ۱۴ تا ۱۸ انس است.
برخی از ویژگی های این ایمپلنت ها عبارتند از:
• سازگاری: باید بدون علایم پس زدن یا حساسیتی در بدن کار کند.
• مقاومت در برابر خوردگی، تخریب، سایش و فرسودگی: طول و شکل قطعات ایمپلنت باید برای مدت طولانی حفظ شود. مقاومت در برابر سایش، در صحت عملکرد مفصل تاثیر به سزایی دارد و از تخریب بیشتر استخوان که به سبب پسماندهای ریز جا مانده از حرکت بخش های ایمپلنت روی هم جلوگیری می کند.
• داشتن خواص مکانیکی مشابه مفصل طبیعی: ایمپلنت به اندازه کافی محکم باشند تا بار گذاری وزن بدن را بتوانند تحمل کند یا به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد تا بدون این که بشکند فشار را تحمل کند و هر نوع حرکتی را به نرمی و در جهات مختلف انجام دهد.
• مطابق با بالاترین استانداردها: مراحل ساخت و کنترل کیفیت باید از استانداردهای بالایی تبعیت کند.
تعبیه ایمپلنت در بدن
پیش از عمل تعویض کل هیپ، جراح ارتوپد پارامترهایی چون طول عضو، چرخش عضو و … را به منظور تعیین پروتز مناسب اندازه گیری می‌کند.
جراح برای دستیابی به مفصل، عضله را برش می‌دهد. سپس با باز کردن حفره مفصل، سر معیوب فمور را از حفره خارج می‌کند، سپس حفره استابولوم را تمیز کرده و فضای داخل آن را با مته تراش می‌دهد. بدین ترتیب سایز آن نیز بزرگ تر می‌شود. سپس پوشش نیم کره ای داخل حفره کاشته می‌شود، بخش پلاستیکی داخل حفره در داخل پوشش فلزی جای داده شده و در جای خود تثبیت می‌شود.
استخوان فوقانی پا بافت استخوانی نسبتا نرم و متخلخلی در مرکز دارد. این بخش از استخوان «استخوان اسفنجی» نامیده می‌شود که کانال را احاطه کرده و بیشتر مویرگ‌های خونی و بافت چربی را در بر گرفته است. برای تمیز کردن استخوان اسفنجی از داخل کانال از ابزار خاصی استفاده می‌شود و سپس دیوار داخل کانال را فرم داده تا کاملا مطابق رویه میله ایمپلنت شود. انتهای بالایی فمور طوری طراحی و صیقلی شده که میله بتواند هم تراز با سطح استخوان قرار گیرد.
در برخی طراحی‌ها، تنه و گوی یک تکه و در برخی دیگر دو قطعه مجزا هستند که در این حالت سایز مناسب گوی انتخاب و مونتاژ می‌شود. سپس جراح گوی جدید را که حالا بخشی از استخوان ران است در داخل حفره جدید که بخشی از استخوان لگن است قرار می دهد. می‌توان یک تیوپ پلاستیکی را در داخل برش وارد کرد تا ترشحات زخم را به بیرون هدایت کند.
پس از وارد کردن تیوپ، لبه‌های پوست کنار هم کشیده شده و دوخته می‌شود، سپس با باند استریل باندپیچی شده و بیمار را به اتاق ریکاوری منتقل می کنند.
تعویض مفصل هیپ ممکن است با سیمان یا بدون سیمان یا ترکیبی از اجزاء سیمانی و بدون سیمان صورت گیرد.
تعویض کلی هیپ با سیمان
از ابتدای پیدایش ایمپلنت‌ها تا به امروز تغییرات زیادی در طراحی آن‌ها حاصل شده است. گاهی برای محکم کردن ایمپلنت در جای خود از سیمان استفاده می‌شود بدین ترتیب که داخل کانال فمور را از سیمان مخصوص پر کرده و سپس ایمپلنت را وارد می‌کنند تا پس از گذشت زمانی آن را در جای خود ثابت کند.
امروزه پر کاربرد‌ترین سیمان استخوانی، یک پلیمر اکرلیک است که پلی متیل متا کریلات (PMMA) نامیده می‌شود. بیمارانی که هیپ آن‌ها به طور کامل و با شیوه سیمانی تعویض شده می‌توانند پس از مدت کوتاهی وزن خود را روی عضو قرار داده و با یک توانبخشی سریع تقریبا بلافاصله پس از عمل، بدون حمایت راه بروند.
گر چه ایمپلنت های سیمانی موفقیت های طولانی مدتی داشته اند، اما برای همه مناسب نیستند. فیکس کننده‌های سیمانی با استناد به سطح پایدار بین پروتز و سیمان و بند مکانیکی ثابت بین سیمان و استخوان کار می کنند. میله‌های فلزی که به کمک سیمان ثابت شده اند به ندرت می‌شکنند اما احتمال شل شدن دارند.
فرایندهای بیولوژیک و مکانیکی مختلفی هستند که بر شل شدن ایمپلنت تاثیر
می گذارند:
در قطعات فموری، ترک‌هایی که ممکن است در سیمان به وجود آید، می تواند منجر به شل شدن و ناپایدار گشتن میله پروتز شود. این مساله بیشتر در بیماران خیلی فعال یا خیلی سنگین اتفاق می‌افتد.
حرکت گوی فلزی در داخل حفره پلی اتیلن بخش استابولوم، پوششی از پسماندهای پلی‌اتیلنی ایجاد می‌کند. بدن به این ذرات باقیمانده سیمانی یا پلی اتیلنی پاسخ بیولوژیک می‌دهد که ممکن است منجر به شل شدن ایمپلنت و خسارت به استخوان های اطراف آن شود. ذرات میکروسکوپی بازمانده توسط سلول های اطراف مفصل جذب شده و پاسخی آتشین را از طرف بدن مبنی بر از بین بردن آن ها سبب می‌شود.
این پاسخ ضربتی باعث از بین رفتن سلول‌های استخوانی می شود که استئولیزیز نامیده می‌شود. با ضعیف شدن استخوان، پایداری نیز کاهش می‌یابد. عموما با وجود بروز عیوب ذکر شده که باعث شل شدن می‌شوند، باید باند بین سیمان و استخوان خیلی پایدار و با دوام باشد.
تعویض سیمانی کل هیپ بیشتر برای بیماران مسن، بیماران مبتلا به آرتریت روماتوئید یا بیماران جوانی که تراکم استخوان کمی دارند توصیه می شود. چون در این بیماران احتمال اعمال فشار به سیمان به نحوی که شکستگی در آن ایجاد شود کمتر است.
تعویض کل هیپ بدون سیمان
در سال ۱۹۸۰ ایمپلنت‌هایی طراحی شدند که بدون استفاده از سیمان مستقیما به استخوان می‌چسبیدند. در سطح این ایمپلنت‌ها یک پوشش وجود دارد که در بافت آن حوزه‌های ریزی هست که امکان جذب استخوان‌های رشد یافته را فراهم می‌کند.
از آن جا که پایداری این ایمپلنت به شدت بستگی به رشد استخوان جدید دارد، بیمارانی که به صورت بدون سیمان تعویض مفصل داشته اند نسبت به آن که به روش سیمانی جراحی شده اند به زمان معالجه طولانی‌تری نیاز دارند.
جراح ارتوپد باید برای کار با بسته‌های بدون سیمان در آماده کردن فمور دقت بسیار زیادی داشته باشد و کانال ایمپلنت را کاملا منطبق با قالب ایمپلنت بتراشد زیرا استخوان های رشد یافته جدید نمی توانند از شکاف های بیشتر از mm1 تا mm2 پل بزنند.
همچنین بیمار باید تا هنگامی که اتصال پایداری بین ایمپلنت و استخوان به وجود نیامده، از تحمل کننده‌ها وزن (عصا یا واکر) استفاده کند.
ایمپلنت بدون سیمان ران باید در قسمت بالا یی بزرگ تر باشد که این طراحی سطح کورتکس استخوان را قوی تر می‌سازد و با متخلخل و چگال تر بودن ساختمان ایمپلنت پایداری بیشتر می‌شود.
در تعویض کامل هیپ به روش بدون سیمان، بخش استابولوم نیز پوشش بافت داری دارد که امکان رشد استخوان در آن را فراهم می کند. البته بسته به نوع طراحی، ممکن است برای فیکس کردن ایمپلنت در جای خود از پیچ هایی نیز استفاده شود. معمولا این ایمپلنت ها لایه خارجی آهنی با خط هایی پلی اتیلنی دارند. با پروسه ای مانند همان پروسه ای که برای تعویض کل هیپ سیمانی استفاده می شود، لگن را برای جایگذاری هیپ غیر سیمانی آماده می کنند و باید دقت کرد که فاصله بین ایمپلنت و استخوان هر چه کمتر باشد، رشد استخوان ممکن تر می شود.
در ابتدا امید این می رفت که تعویض کل هیپ به شیوه بدون سیمان، مشکلاتی مانند شل شدن میله را که در جراحی با سیمان وجود داشت را نداشته باشد هر چند که این نوع طراحی بازده بسیار عالی در طولانی مدت داشته است اما در صورتی که باند محکمی بین استخوان و میله تعبیه نشود، میله های بدون سیمان مثل خواهند شد.
بیمارانی با میله های بدون سیمان بزرگ، ممکن است دردهای خفیف رانی را تجربه کنند. به علاوه فرسایش پلی اتیلن ذرات ریز به جا مانده و همچنین استئولیزیز (فساد استخوان) از مشکلاتی است که در هر دو نوع با سیمان و بدون سیمان وجود دارد و امید است که با اعمال تغییراتی در ساختمان پلی اتیلنی ایمپلنت‌ها، علاوه بر کاهش ساییدگی و فرسایش، تکیه گاه های محکم تری در آینده به وجود آید.
با وجود آنان که برخی از جراحان ایمپلنت‌های بدون سیمان را برای تمام بیماران استفاده می کنند، این نوع از ایمپلنت بیشتر برای جوان ترها، بیمارانی با فعالیت بالا و بیمارانی که تراکم استخوان زیادی دارند کاربرد دارد تا با رشد استخوان داخل حفره های ایمپلنت، پایداری آن تضمین شود. البته در بیماران مبتلا به ورم مفاصل با وجود تحرک کمی که دارند نیز می‌توان از این نوع تعویض مفصل بهره جست.
تعویض کامل هیپ به صورت ترکیبی
در این نوع تعویض مفصل، معمولا حفره استابولوم بدون سیمان و سایر اجزاء مانند میله رانی بدون سیمان تعبیه می‌شوند. این تکنیک از اوایل دهه ۱۹۸۰ معرفی شد و مزایای آن ترکیبی از مزایای ایمپلنت سیمانی و بدون سیمان است.
در طراحی ایمپلنت هیپ باید به دو زاویه مهم توجه کرد:
• زاویه محور گردن (زاویه تنه گردن)
• زاویه انحراف زهدان به جلو
در صورتی که این دو زاویه نادرست طراحی شوند با کاهش محدوده حرکت اثرات بدی بر راه رفتن می‌گذارد. البته محدوده فیزیولوژیک حرکت برای هر بیمار مختلف بوده و میانگین خمیدگی مورد نیاز برای نشستن ۱۱۴ درجه است. قطر سر پروتز فمور، قالب گردن و دامنه سرهای فموری تاثیر به سزایی بر محدوده حرکت هیپ دارد.
تعویض جزئی هیپ
اگر تنها یک بخش از مفصل صدمه باشد به جای تعویض کل آن، تنها بخش آسیب دیده را جایگزین می‌کنند. به عنوان مثال در صورت آسیب دیدن سر گوی از یک اره ماشینی خاصی استفاده کرده و آن را جدا می‌کنند و پروتز مناسب را جایگزین آن می‌کنند. در پایین این پروتز یک میله فلزی است که در داخل فمور تثبیت شده و گوی آهنی در بالای آن قرار می‌گیرد. برای وارد کردن این میله به داخل فمور در صورتی نیاز به استفاده از سیمان وجود داشته باشد، ابتدا آن را به داخل کانال تزریق کرده و سپس ایمپلنت فرو داده می‌شود و اگر از سیمان استفاده نشود، میله به تنهایی وارد کانال می‌شود و سپس سطوح متخلخل آن با رشد استخوان پر شده و میله در جای خود ثابت می‌شود.
هنگامی که تنها بخش حفره مفصل آسیب دیده باشد نیز به کمک تعویض جزیی، حفره را جایگزین می‌شود. بدین ترتیب که پس از درآوردن سر فمور از آن، با کمک مته خاصی جدار حفره را تراشیده تا غضروف ها و سطح آسیب دیده داخل استابولوم از بین رفته و فضا برای جا گذاری حفره جدید فراهم شود.
بازسازی رویه هیپ
تکنیک جدیدی از تعویض هیپ که امروزه پدیدار شده، بازسازی رویه هیپ نامیده می‌شود. این روش که بیشتر در بیماران جوان متداول است، یک پروسه نو پا است و هنوز نمی‌توان موفقیت طولانی مدت آن را ارزیابی کرد. در این روش بخش حفره مشابه تعویض کل هیپ، جایگزین می شود و سر فمور با قطعه نیم کره ای تعویض یا پوشانده می‌شود. این قطعه با سیمانی بر روی سر فمور نصب شده و میله کوچکی دارد که وارد گردن فمور می‌شود.
جراحی‌های تعویض هیپ در از بین بردن درد و ترمیم مفصل آسیب دیده بسیار موفق عمل کرده اند. هر چند مشکلات متعددی چون سایش، فرسودگی و به وجود آمدن ذرات ریز در این عمل وجود دارد که ممکن است منجر به لزوم جراحی‌های ثانویه شود. البته بیمارانی با وزن بیش از ۱۶۵ پوند بیشتر با مشکل مواجه خواهند بود اما احتمال دوام پروتز تا ۲۰ سال، حدود ۸۰ درصد است.
