Trochanterické zlomeniny – implantáty

Souhrn

Současný trh nabízí řadu extra- a intramedulárních implantátů. Při jejich výběru je nutné zvažovat jejich konstrukční, biomechanické vlastnosti a v neposlední řadě i kvalitu instrumentária. Právě to může zásadním způsobem ovlivnit hladký průběh operace.

Klíčová slova:
trochanterické zlomeniny – implantáty – DHS – PFN

Vhodný výběr implantátů je jedním ze základních předpokladů úspěšné osteosyntézy trochanterických zlomenin. Vybrat z řady implantátů, které jsou v současné době k dispozici, není možné bez znalosti jejich základních biomechanických vlastností. Znalost konstrukčních detailů umožňuje orientovat se mezi velmi podobnými či zdánlivě stejnými implantáty.

Základní rozdělení implantátů

Implantáty určené k osteosyntéze trochanterických zlomenin lze dělit podle dvou základních hledisek, a to podle způsobu jejich fixace k diafýze femuru nebo podle jejich potenciálu umožňujícího kompresi úlomků. Podle způsobu fixace k diafýze rozlišujeme implantáty extramedulární a intramedulární.

Extramedulární implantáty jsou fixovány k diafýze femuru pomocí dlahy a šroubů. Příkladem extramedulárního implantátu je dynamický kyčelní šroub (Dynamic Hip Screw – DHS).

Intramedulární implantáty jsou fixovány pomocí hřebu, který lze navíc zajistit. Příkladem intramedulárního implantátu je intramedulární kyčelní hřeb (IntraMedullary Hip Nail – IMHN), někdy též označovaný jako proximální femorální hřeb Proximal Femoral Nail – PFH).

Podle potenciálu umožňujícího kompresi úlomků rozlišujeme implantáty statické, částečně dynamické a plně dynamické.

Statické implantáty reprezentuje původní AO úhlová 130° a 95° kondylární dlaha a v současnosti AO zamykací dlahy pro proximální femur. Tyto implantáty fixují úlomky bez toho, že by umožnily jejich kompresi.

Částečně dynamické implantáty umožňují kompresi mezi proximálním fragmentem tvořeným hlavicí a krčkem femuru na straně jedné a trochanterickým masivem na straně druhé, tzn. kompresi podél osy krčku a hlavice, přesněji v ose skluzného šroubu. Sem patří DHS nebo Gottfriedova dlaha. Z intramedulárních implantátů to byla I. generace Gamma hřebu, kde distální zajištění bylo pouze statické.

Plně dynamický implantát umožňuje kompresi nejen mezi krčkem femuru a trochanterickým masivem, ale i mezi trochanterickým masivem a diafýzou femuru, tj. v ose dřeňového kanálu. Typickým reprezentantem je PFH s distálním dynamickým zajištěním. Z extramedulárních implantátů je to pouze Medoffova dlaha, která se však příliš nerozšířila.

Statické implantáty jsou pro osteosyntézu nevhodné, to se potvrdilo již dříve u 130° dlahy a ukazuje se to nyní i u dlah zamykacích. DHS jako částečně dynamický implantát je vhodný pouze pro pertrochanterické zlomeniny. PFH (IMHN) je vhodný pro nestabilní pertrochanterické zlomeniny, ale především pro intertrochantrické a vysoké subtrochanterické zlomeniny, neboť umožňuje kompresi v ose diafýzy femuru.

Konstrukce implantátů

Znalost základní konstrukce a biomechanických vlastností implantátu je jedním z hlavních předpokladů jeho úspěšného použití. Současný trh nabízí řadu variant jak DHS, tak především PFH. Posoudit jejich přednosti i nedostatky znamená všimnout si řady více či méně nápadných konstrukčních detailů.

DHS

Dynamický kyčelní šroub (DHS) je jedním z nejrozšířenějších implantátů určených k osteosyntéze zlomenin proximálního femuru.

Historie: První prototyp DHS navrhl Danis [1] již v r. 1934 pro stabilizaci zlomenin krčku femuru, nikdy ho však v praxi nepoužil. Ernst Pohl, spolupracovník Gerharda Küntschera, patentoval v roce 1951 v Německu první skluzný šroub, tzv. Pohlsche Lasche [2]. Patent byl uznán USA v roce 1952. Tento implantát byl tvořen dvouotvorovou dlahou s objímkou pro skluzný šroub v úhlu 135°. Schumpelick a Jansen publikovali první zkušenosti s tímto implantátem v roce 1953 v německé [3] a v roce 1955 v anglické literatuře [4]. Ve stejnou dobu, tj. v roce 1955, přišel Willis L. Pugh [5] s obdobným implantátem, který měl místo skluzného šroubu třílamelový hřeb. John Charnley et al. [6] představil v roce 1957 dynamický skluzný šroub velmi sofistikované konstrukce s úhlem 120°, určený pro intrakapsulární zlomeniny krčku. V roce 1958 vznikla Společnost AO, která propagovala pro trochanterické zlomeniny úhlové dlahy [7]. To zabrzdilo další vývoj dynamických extramedulárních implantátů v Evropě až do 70. let.

V USA inspiroval Pohlův implantát firmu Richards na konci 50. let ke konstrukci dynamického implantátu známého později jako „Richards classic hip screw“ s úhly 135° a 150°. Jeho průkopníkem byl D. Kay Clawson [8], který ho používal od roku 1959 a první výsledky publikoval v roce 1964.

Na konci 60. let nastala v operační léčbě trochanterických zlomenin krize. Ukázalo se, že dosavadní implantáty jako Jewettův hřeb nebo AO 130° úhlová dlaha mají vysoké procento mechanického selhání. Jako alternativa byla navržena neanatomická rekonstrukce různého typu, kde principem byla resekce zóny kominuce, medializace diafýzy femuru a valgózní repozice proximálního fragmentu [9–11].

Na začátku 70. let začala éra Enderova hřebování zavedeného Simon-Weidnerem a Enderem [12,13], které se rychle stalo velmi populární v celém světě. Na začátku 80. let se ukázalo, že tato metoda má rovněž vysoký počet komplikací, a postupně přestala být používána. V té době se již začal pomalu prosazovat DHS, který se ke konci 80. let stal standardním implantátem při ošetřování trochanterických zlomenin [14]. Výhody DHS uznalo konečně i AO/ASIF, které přišlo s vlastní konstrukcí DHS včetně trochanterické podpůrné dlahy [15].

Konstrukce: DHS je tvořen dvěma základními částmi. První tvoří dlaha zakončená na proximálním konci objímkou určenou pro skluzný šroub, který představuje část druhou. Dlaha je fixována k diafýze femuru kortikálními šrouby 4,5 mm. Poslední, přídatnou částí je kompresní šroubek (Obr. 1).

V současné době je DHS k dispozici v řadě variant od různých výrobců. Za standardní je považována DHS s úhlem 135° a 4otvorovou dlahou. K dispozici jsou dále dlahy s úhlem 130°, 140°, 145° a 150° (Obr. 2). Počet otvorů v dlaze se většinou pohybuje od dvou do šestnácti, většinou se používají maximálně 4otvorové dlahy. Rozdíly jsou i ve tvaru objímky, existují šrouby s kratší či delší objímkou. Podle tvaru dříku se rozlišuje zamčený a nezamčený skluzný šroub. Je to dáno průřezem šroubu a objímky. Pokud je tvar válcovitý, není spojení objímky a šroubu rotačně stabilní. Objímku tak lze nasadit na šroub v jakékoli poloze. Stability lze dosáhnout zploštěním dříku šroubu a objímky, což je standardem u většiny DHS. Při zavádění šroubu je však nutné natočit jeho dřík tak, aby dlaha po nasazení objímky byla paralelní s diafýzou femuru.

Biomechanické studie [16] prokázaly, že kluzná charakteristika DHS je ovlivněna úhlem objímky (dlahy), délkou objímky a délkou kompresního šroubu. Čím větší je úhel objímky, tím nižší je tlak spouštějící skluzný mechanismus a tím i kompresi úlomků. Větší úhel objímky snižuje ohybové síly přenášené z hlavice femuru na kompresní šroub a současně zvyšuje kompresivní síly působící na fragmenty. Tato komprese probíhá vždy v ose kompresního šroubu, tj. v úhlu objímky, nikoli v úhlu sevřeném osou hlavice a krčku s diafýzou femuru. Třecí síly mezi objímkou a dříkem kompresního šroubu se zvětšují v nepřímé závislosti na zmenšujícím se vzájemném kontaktu objímky a dříku šroubu. Čím tedy je delší část dříku šroubu vyčnívající z objímky, tím větší je potenciál k zadření skluzného mechanismu. To znamená, že během operace je třeba kontrolovat, jak velká část dříku šroubu je v kontaktu s objímkou. Klinické zkušenosti však ukázaly, že k zadření skluzného mechanismu dochází u DHS výjimečně. Především u vysokých pacientů, s delším krčkem femuru, kdy je zvolen kratší šroub, než je optimum. Je-li tento šroub zaveden subchondrálně (což je správné), je jeho kontakt s objímkou o úhlu 135° či méně nedostatečný a dochází k zadření.

Skluzné šrouby se liší i délkou závitu. Představa, že delší závit lépe fixuje šroub v hlavici femuru, je mylná. Pro fixaci šroubu v hlavici je rozhodující subchondrální kost. Pro fixaci v ní je dostačující kratší závit. Pokud zvolíme závit delší, zasahuje do Wardova trojúhelníku, kde nemá téměř žádné držení.

Pro fixaci dlahy k diafýze femuru jsou standardně používány kortikální šrouby, v současné době jsou k dispozici i šrouby zamčené. Klinická praxe ukázala, že k fixaci 4otvorové dlahy zcela dostačují tři šrouby. Navíc, ne všechny pertrochanterické zlomeniny je nutné fixovat 4otvorovou dlahou. Podle typu zlomeniny, váhy a výšky pacienta v řadě případů dostačují dlahy 3- nebo 2otvorové [17]. To potvrzují i biomechanické studie. Podle Yiana et al. [18] jsou dostačující tři šrouby, podle McLoughlina et al. [19] pouze dva šrouby (Obr. 3). Výhodou kratších dlah je méně invazivní přístup a kratší operační čas.

Přídatná trochanterická dlaha byla zavedená firmou Synthes jako podpora laterální trochanterické stěny a prevence medializace diafýzy [15]. Po rozšíření PFH je tato dlaha používána výjimečně, nicméně je dobré mít ji pro jisté případy k dispozici.

PFH

Proximální femorální hřeb (PFN nebo IMHN) je v současnosti implantát, který stále více nabývá na oblibě.

Historie: První prototyp PFH známý jako „Y-Nagel“ zkonstruoval rovněž Ernst Pohl a Gerhard Küntscher [20] publikoval první zkušenosti v r. 1940. V r. 1967 zavedl v USA Zickel [21] hřeb podobný původnímu Küntscherovu Y-hřebu, a to pro ošetření vysokých subtrochanterických zlomenin. Y-Nagel ani Zickelův hřeb se však příliš nerozšířily, takže skutečný celosvětový rozvoj nitrodřeňového hřebování trochanterických zlomenin nastal až na konci 80. let. V r. 1986 vyvinuli Grosse, Tanglang a Kempf [22,23] ve spolupráci s firmou Howmedica tzv. Gamma hřeb. Není bez zajímavosti, že firma Howmedica vznikla jako nástupnická firma původní firmy Ernsta Pohla. Tento geniální konstruktér je tak otcem obou dnes nejrozšířenějších implantátů, tj. DHS a PFH.

Gamma hřeb se stal prvním celosvětově rozšířeným hřebem pro trochanterické zlomeniny. Mnozí autoři na něm absolvovali svoji učební křivku s implantátem toho typu. Tomu odpovídal i značně vysoký počet komplikací. Některé z nich odstranil konstrukčně vylepšený PFN firmy Synthes. Následně se objevila řada dalších hřebů s různými konstrukčními variacemi.

Konstrukce PFH: Proximální femorální hřeb je tvořen třemi hlavními částmi, tj. skluzným (tahovým) šroubem nebo čepelí, dříkem hřebu a zajišťujícími šrouby (Obr. 4).

Skluzný šroub nebo čepel: Na tomto konstrukčním prvku posuzujeme počet šroubů, konstrukci závitu, možnost aretace, konstrukci laterálního konce a možnost zavedení po vodiícím drátu. Podle počtu šroubů a jejich funkce existují tři konstrukční varianty (Obr. 5).

První skupinu představují hřeby s jedním skluzným šroubem. Tyto skluzné, kanylované šrouby jsou masivní a zavádějí se po vodicím drátu. Jejich dřík bývá profilovaný, tj. nese na povrchu podélné žlábky. Do těchto žlábků lze proximálním koncem dříku zavést stavěcí (aretační či „set“ šroubek), který brání rotaci šroubu kolem jeho dlouhé osy a při větším dotažení blokuje skluz hřebu (Gamma hřeb I. generace – Howmedica).

Druhou skupinu tvoří implantáty s dvěma šrouby, z nichž jeden je skluzný (hlavní, nosný šroub), a druhý, proximální je tenčí a má antirotační funkci (PFN-Synthes). Někdy je antirotační šroub nahrazen antirotačním hřebíčkem (Targon-Nail-B-Braun). Skluzné šrouby nejsou tak masivní jako v první skupině a nelze je aretovat stavěcím šroubem. Tyto šrouby jsou obvykle kanylované a rovněž se zavádějí po vodicím drátu. Originální řešení zvolila firma Smith and Nephew u hřebu Intertan, kdy z dvojice hřebů je silnější situován proximálně, slabší distálně a jejich závity interferují. Tato konstrukce má zabránit migraci šroubů z hlavice.

Třetí skupinu představují hřeby s dvěma skluznými šrouby o stejném průměru (PFH-Medin). Mají menší průměr nežli šrouby v první a druhé skupině. Nejsou kanylované, protože by to snížilo jejich pevnost, a zavádějí se do předem vyvrtaného otvoru.

Některé biomechanické studie i klinické zkušenosti preferují třetí skupinu. Skluzné šrouby nejsou sice tak masivní, ale jejich fixace v hlavici femuru je díky zdvojení pevnější než v případě jednoho skluzného šroubu. Antirotační šroubky nebo hřebíčky nemají větší biomechanický význam. Vzhledem k tvaru odlomené baze krčku u proximálního úlomku hrozí rotace proximálního fragmentu na skluzném šroubu výjimečně, a to pouze v případech jeho velmi špatného zavedení.

Velmi důležité pro fixaci v subchondrální kosti hlavice femuru jsou průměr a výška závitu. Konstrukce vysokého závitu a velkého průměru závitu byla hlavní předností Gamma hřebu vůči PFN-Synthes, který měl jemné nízké závity o menším průměru a v kosti příliš nedržel. Mírné rozšíření laterálního konce skluzného šroubu ve tvaru prstence je velmi důležitý konstrukční prvek bránící centrální migraci skluzného šroubu. U Gamma hřebu a první série PFN-Synthes toto rozšíření chybělo a byly zaznamenány migrace skluzného šroubu až do pánve.

Ve druhé a někdy i ve třetí skupině skluzných šroubů byl popsán tzv. Z-efekt, kdy proximální šroub či hřebíček migruje mediálně a distální šroub laterálně [24]. Pokud je způsob migrace obrácený, hovoří se o reverzním Z-efektu. Příčiny tohoto jevu jsou zřejmě komplexní a nejsou dosud jednoznačně vysvětleny.

Skluzné čepele byly zavedeny s cílem zlepšit fixaci implantátu v hlavici femuru (Obr. 6). Jedním z prvních byl „Gleitnagel (Gliding nail)“ s průřezem čepele tvaru „H“ [25]. Nejrozšířenějším hřebem se spirální čepelí se stal PFN-A-Synthes. Konstruktéři si představovali, že při zavádění nepředvrtané čepele dojde ke zhutnění kosti a že tvar čepele bude větší překážkou proříznutí (cut-out), než je tomu u skluzného šroubu. Klinicky však tyto konstrukční výhody jednoznačně potvrzeny nebyly.

Dřík hřebu: Dřík hřebu je tvořen proximální rozšířenou trochanterickou částí, která přechází do ztenčené části diafyzární, ta je zakončena hrotem. U většiny současných dříků se předvrtává pouze trochanterická část, u diafyzární části to není nutné. Na dříku je třeba posuzovat jeho úhel, délku, medio-laterální zakřivení, průměr trochanterické a diafyzární části, konstrukci špičky dříku, kanylaci dříku, nutnost předvrtání a popř. stranové rozlišení (Obr. 7).

Úhlem hřebu rozumíme úhel, který svírá skluzný šroub nebo čepel s dříkem hřebu. K dispozici jsou většinou hřeby s úhlem 130° a 135°, některé firmy dodávají hřeby i s úhlem 125°.

Délka dříku se u PFH pohybuje obvykle od 17 do 24 cm. Některé hřeby jsou k dispozici v několika délkách (PFN-A-Synthes, PFH-Medin). Větší délka hřebu znamená i rozšíření jeho indikací na zlomeniny zasahující subtrochantericky.

Medio-laterální zakřivení hřebu má vliv na volbu vstupního otvoru (entry point) i snadnost jeho zavádění. U jednotlivých typů hřebů se hodnota zakřivení pohybuje mezi 4° až 10°. Jako optimální se ukazuje hodnota kolem 6°.

Průměr trochanterické části je většinou 15 až 17 mm a je přímo závislý na průměru skluzného šroubu nebo čepele. Průměr diafyzární části se pohybuje mezi 10 až 14 mm. Většina hřebů je stranově univerzální, tj. lze je použít pro pravou i levou stranu. Výjimku tvoří CMN (CephaloMedullary Nail-Zimmer), který má pravou a levou verzi.

Hrot dříku, zajišťovací otvory a šrouby: Zde nás zajímá konstrukce hrotu dříku, počet, charakter a distribuce zajišťovacích otvorů. Konstrukce hrotu dříku je významná jak z hlediska zavádění hřebu, tak z hlediska koncentrace napětí. Většina současných hřebů má zúžený distální konec dříku, navíc často profilovaný. Špička CMN hřebu je dokonce rozdělená dvěma nutami do čtyř kvadrantů. Všechny tyto konstrukční úpravy mají za cíl snížit koncentraci napětí v této oblasti.

Dnešní hřeby jsou opatřeny otvory pro statické i dynamické zajištění. PFN-A má dokonce jeden kombinovaný otvor pro oba způsoby. Důležitá je i distribuce otvorů. Původní Gamma hřeb měl otvory lokalizované až na konci dříku, což v kombinaci s poměrně masivním hrotem dříku vedlo k řadě komplikací. Současné hřeby mají většinou zajišťovací otvory o několik cm proximálněji, což snižuje koncentraci napětí na konci dříku. U některých hřebů je proximálněji dynamický otvor, u jiných je tomu obráceně.

Konstrukční inovace

V posledních letech se v literatuře objevily návrhy konstrukčních vylepšení, která mají zvýšit fixaci skluzného šroubu (čepele) v hlavici femuru.

Někteří autoři propagují augmentaci speciálním kostním cementem, který se vstříkne otvory ve skluzné čepeli či šroubu do okolní kosti [26,27]. Doprovodné rtg snímky včetně firemních materiálů však ukazují, že v řadě případů přitom čepel nebyla zavedena dostatečně hluboko subchondrálně, údajně z obavy, aby nedošlo k rozlomení hlavice (Blauth – osobní sdělení).

Jiní autoři navrhli skluzný šroub se závitem potaženým hydroxyapatitem [28]. Tento potah měl umožnit vrůst kosti a osteointegraci mezi šroubem a hlavicí femuru. Vrůst kosti však vyžaduje interval několika týdnů, jenže k mechanickému selhání dochází již v prvních dnech po operaci.

Domníváme se, že ani augmentace, ani hydroxyapatit nemohou nahradit korektní operační techniku, především správné postavení skluzného šroubu (čepele) v proximálním fragmentu, nehledě na prodloužení operačního času a vyšší ekonomické náklady.

Prof. MUDr. Jan Bartoníček, DrSc.

Klinika traumatologie pohybového aparátu 1. LF UK a ÚVN Praha,

Oddělení ortopedie a traumatologie ÚVN Praha

U Vojenské nemocnice 1200, 169 02 Praha 6

e-mail: bartonicek.jan@seznam.cz