Материали на тазобедрени и коленни ендопротези: какво трябва да знаете

Автор: Д-р Орлин Филипов, д.м. (28.03.2025 г)

В друга статия от нашия блог можете да се запознаете с видовете тазобедрени ендопротези. Тазобедрените и коленните ендопротези биват първични – за първично ендопротезиране, и ревизионни – използвани при смяна на стара ендопротеза или при стави с дефекти, които правят невъзможно използването на първични импланти.

Тук ще разгледаме по-специално материалите, от които са изработени съвременните тазобедрени и коленни ендопротези. Накратко ще отбележим и че според начина на закрепване в костта ендопротезите се делят на две основни групи – механични (с безциментна фиксация) и циментни (с циментна фиксация).

Тази разлика не е само техническа. Тя е пряко свързана както с начина на имплантиране, така и с материалите, които се използват при отделните компоненти на ендопротезата.

1. Материали, използвани при механичните тазобедрени ендопротези

При механичните тазобедрени ендопротези металните компоненти най-често се изработват от титаниева сплав Ti6Al4V, която съдържа приблизително 95% титаний.

Бедреното стебло (stem) е изработено от титаниева сплав Ti6Al4V.
Ацетабуларният шел (shell) също е изработен от титаниева сплав Ti6Al4V.

Ацетабуларният ПЕ-лайнър (PE-liner) се изработва от високоплътен ултрависокомолекулен полиетилен – UHMWPE. Този полиетилен е два основни вида – крос-линк и линеен. Крос-линк полиетиленът (cross-link PE), който в ортопедията се означава с XLPE, се получава от UHMWPE, подложен на високи дози радиация, с цел създаване на допълнителни напречни ковалентни връзки между полиетиленовите вериги. Така материалът става по-здрав и по-устойчив на въздействие. Съществуват обаче данни, че при високите дози радиация материалът сякаш се „състарява“, което намалява част от очаквания ефект. Друг вариант е UHMWPE с добавен vitamin C.

Главата (head, ball, neck) може да бъде изработена от два основни материала – кобалт-хром (Co-Cr), в приблизителен процентен състав 70:30, с желязо и никел под 1%, или от керамика (цирконий). Няма доказателства, че единият материал е категорично по-добър от другия. И двата материала се шлайфат до много висока гладкост – Ra = 0.05.

При ендопротезите, наред с механичната здравина, важни са още две свойства – гладкостта на повърхностите и биологичната инертност (ареактивност). Известно е, че кобалт-хромът осигурява изключително висока гладкост на повърхността, която може да се постигне при обработка. Керамиката често звучи по-солидно и по-комерсиално, но това не означава автоматично реално предимство. Цената на главите от кобалт-хром е висока поради цената на суровината, но цената на керамичните глави е сходна, тъй като в Европа има само един производител, а монополното положение влияе пряко върху цената.

Днес много рядко се прилагат ендопротези тип керамика върху керамика – т.е. керамична глава плюс керамичен, вместо полиетиленов, ацетабуларен лайнър. Системите метал върху метал отдавна са спрени от производство поради металния дебрис, който твърде рано активира процес на асептично разхлабване.

Поресто титаниево покритие – TPC

Повърхностите на бедреното стебло и ацетабуларния шел, които контактуват с костта, са покрити със специално високотехнологично поресто покритие. Това покритие се нарича TPC (Titanium plasma coating) и се създава чрез напластяване на разтопен до плазмено състояние титаний.

Някои производители вместо титаниево TPC-покритие използват покритие от хидроксиапатитни кристали – HA (hydroxyapatite coating) или комбинация от двете – TPC/HA coating.

Порестото покритие е от съществено значение както за механичното закрепване в костта, така и за интеграцията на импланта към костта след поставяне. Именно тази повърхност подпомага костното врастване и стабилизацията на безциментната ендопротеза. За повече информация по тази тема може да се разгледа и статията за видове тазобедрени ендопротези.

Какво означава това за пациента?

За пациента това означава, че различните материали не са просто техническа разлика. Те влияят върху износването, гладкостта, стабилността и дълготрайността на ендопротезата. Именно затова при избора на имплант не е важно само какъв е моделът, а и от какви материали са изработени неговите основни компоненти.

2. Материали, използвани при циментните тазобедрени ендопротези

При циментните тазобедрени ендопротези бедреното стебло най-често се изработва от медицинска стомана – високоазотна стомана или медицинска стомана S316L, а в някои случаи – от титаниева сплав или кобалт-хром, макар и по-рядко поради по-високата цена.

За разлика от повечето западни производители, старият български производител в Етрополе – „Имплант-Г“, използва титаниева сплав при изработката на бедрените стебла. Това е свързано с по-дълга преживяемост на импланта, поради по-добрата биологична ареактивност на титания. Ако и главите бяха изработвани от кобалт-хром, качеството би било още по-високо, но и цената би нараснала значително.

Ацетабуларната чашка при циментните ендопротези е изработена от високоплътен полиетилен, най-често UHMWPE.

Главата при циментните ендопротези по принцип не се различава съществено от главите, използвани при механичните ендопротези. Освен това конусната сглобка следва същия стандарт Eurocone 12/14, както при механичните ендопротези, с цел взаимна заменяемост на компонентите.

При по-бюджетните ендопротези обаче материалът на главата често е медицинска стомана, а не кобалт-хром. Това е компромис, който се прави основно по икономически причини.

Какво е важно да се знае?

Циментните ендопротези имат своето ясно място в практиката и не са „по-слаб“ вариант по принцип. Те се използват тогава, когато това е по-подходящото решение според състоянието на костта, възрастта на пациента и конкретната клинична ситуация. Правилният избор се прави след преценка на специалист, а не по общо правило.

3. Материали, използвани при коленните ендопротези

При коленните ендопротези бедреният и тибиалният компонент в огромния процент от случаите се произвеждат от кобалт-хром (Co-Cr), с приблизителен процентен състав 70:30, при съдържание на желязо и никел под 1%. Причината е високата гладкост, която този материал позволява да се постигне при шлайфане и полиране.

Много по-рядко се произвеждат коленни ендопротези от титаниева сплав (Ti6Al4V). В тези случаи задължително се извършва допълнителна обработка на повърхността. Титаниевите коленни ендопротези се използват при пациенти със свръхчувствителност към метали, тъй като титаният е с висока биологична ареактивност.

Инлеят при коленните ендопротези се произвежда от ултрависокомолекулен полиетилен – UHMWPE, обикновено под формата на крос-линк полиетилен (cross-link PE), означаван с абревиатурата XLPE, както и при тазобедрените ендопротези.

Кратко сравнение на основните материали

Най-общо, при съвременните ендопротези:

титаниевата сплав се използва най-вече там, където се търси добра биологична поносимост и подходяща основа за костна интеграция;
кобалт-хромът се предпочита там, където е необходима много висока гладкост и износоустойчивост;
UHMWPE / XLPE се използва за полиетиленовите вложки и инлеи, където е важно да има добра механична устойчивост;
керамиката се използва най-често при главите, но без доказано универсално предимство пред кобалт-хрома;
медицинската стомана продължава да се среща при част от циментните и по-бюджетните системи.

Това сравнение не означава, че един материал е „най-добрият“ във всички случаи. Всеки има своето място според конкретния имплант и клиничната цел.

Защо материалите на ендопротезата имат значение

Материалите, от които са изработени тазобедрените и коленните ендопротези, не са просто технически детайл. Те имат пряко значение за:

механичната здравина на импланта;
гладкостта на ставните повърхности;
устойчивостта на износване;
биологичната поносимост;
начина на фиксация към костта;
дълготрайността на ендопротезата.

Затова при избора на имплант не е достатъчно да се знае само дали ендопротезата е циментна или безциментна. Важно е да се познават и материалите, от които са изработени отделните ѝ компоненти.

Ако искате да се ориентирате и в това кога се налага смяна на тазобедрена става, какви са видовете тазобедрени ендопротези и как се прави изборът между тях, тези теми също трябва да се разглеждат в контекста на цялостната оценка на пациента.

Какво е важно да запомните?

Съвременните тазобедрени и коленни ендопротези се изработват от високотехнологични материали, подбрани така, че да осигуряват здравина, гладкост, устойчивост и добра биологична поносимост. При механичните тазобедрени ендопротези основна роля имат титаниевите сплави, полиетиленовите лайнъри, кобалт-хромовите или керамичните глави и порестите покрития за костно врастване. При циментните тазобедрени ендопротези се използват медицинска стомана, титаниева сплав, полиетилен и стандартни конусни сглобки. При коленните ендопротези водещи са кобалт-хромовите компоненти и полиетиленовият инлей.

Правилното разбиране на тези материали помага на пациента да бъде по-добре информиран, а на специалиста – да подбере най-подходящото решение според конкретния клиничен случай.

Ако имате въпроси или се нуждаете от допълнителна информация относно видовете импланти, материалите и възможностите за ендопротезиране, можете да се свържете с нашия екип за консултация.