مفصل مصنوعی لگن و ران چیست

مفصل مصنوعی دستگاهی است که درون بدن کار گذاشته میشود تا جایگرین مفصل طبیعی ولی صدمه دیده شود.

به هر وسیله مصنوعی که درون بدن کار گذاشنه میشود ایمپلنت Implant میگویند. پس مفصل مصنوعی نوعی ایمپلنت است.

به هر وسیله ای که به جای قسمتی از بدن که وجود ندارد کار گذاشته میشود پروتز Prosthesis میگویند. پس مفصل مصنوعی نوعی پروتز است.

در این مقاله به توضیح انواع مفصل مصنوعی لگن و ران و ساختمان آنها، مواد تشکیل دهنده آنها و کاربردهایشان میپردازیم.

کاربرد مفصل مصنوعی لگن و ران چیست

وقتی مفصل ران به حدی خراب میشود که دیگر امیدی به آن نیست و نمیتواند کار خود را انجام دهد باید با جراحی تعویض مفصل آن را با یک مفصل مصنوعی عوض کرد.

شایعترین علتی که مفصل ران در ناحیه لگن را خراب میکند سائیدگی یا آرتروز مفصل است. علل دیگری مانند روماتیسم مفصلی، سیاه شدن سر استخوان ران یا دررفتگی های مادرزادی مفصل لگن هم میتوانند مفصل ران را خراب کنند.

درد و کوتاهی و لنگش و محدودیت حرکتی که بر اثر خراب شدن مفصل ران بوجود میاید بیمار را مجبور میکند تا به جای مفصل خود از یک مفصل مصنوعی لگن استفاده کند.

مفصل مصنوعی لگن مانند مفصل طبیعی در واقع یک سطح مقاوم به سایش دارد که به استخوان های دو طرف خود اجازه میدهد به راحتی بر روی هم حرکت کرده و لغزش داشته باشند و در نتیجه اجازه حرکت به انسان میدهد.

ناگفته نماند که در دهه ای اخیر از مفاصل مصنوعی ران در حیوانات خانگی و بخصوص سگ و گربه هم استفاده فراوانی میشود.

پس مهمترین خصوصیت یک مفصل مصنوعی لگن داشتن سطوح بسیار مقاوم به سایش است. این مقاومت یکی از عواملی است که میتواند عمر مفصل مصنوعی را بیشتر کند.

استفاده از مفاصل مصنوعی لگن از بیش از یکصد سال قبل شروع شد ولی به علت مشکلات ساختاری و تکنولوژیکی نتوانست کاربرد زیادی در پزشکی پیدا کند.

در دهه 50 میلادی دکتر چارنلی در انگلستان کمک فراوانی به توسعه و استفاده از مفاصل مصنوعی ران کرد. پس از او تغییرات بسیار زیادی در مواد تشکیل دهنده و ساختمان این مفاصل بوجود آمده و آنها را بسیار کاراتر و مقاوم تر و با طول عمر بیشتر کرده است.

ساختمان مفصل مصنوعی لگن و ران چیست

یک مفصل طبیعی ران از یک گوی به نام سر استخوان ران و یک کاسه به نام حفره استابولوم درست شده است. مفصل مصنوعی ران هم تقلیدی از مفصل طبیعی است و یک سر و یک کاسه دارد.

مفصل مصنوعی یک وسیله یک تکه نیست بلکه از قسمت های متعددی درست شده که جراح موقع عمل آنها را در کنار هم قرار داده و به اصطلاح مونتاژ میکند.

مفصل مصنوعی لگن دو قسمت کلی دارد. قسمت لگنی و قسمت رانی. قسمت لگنی قسمتی از مفصل مصنوعی است که در استخوان لگن خاصره قرار میگیرد. شامل کاسه فلزی، کاسه پلی اتیلنی و پیچ ها

قسمت رانی قسمتی از مفصل مصنوعی است که درون استخوان ران قرار میگرد و شامل سر مصنوعی و تنه است که به آن پایه یا استم هم میگویند.

سر مصنوعی معمولا از جنس فلز (آلیاژ کروم و کبالت) و یا سرامیک (اکسید آلومینیم و زیرکونیوم) است. کاسه هم معمولا از نوعی پلاستیک بسیار مقاوم از جنس پلی اتیلن یا از سرامیک است.

اتصال سر مصنوعی پروتز به تنه استخوان ران معمولا از طریق یک دسته یا پایه Stem صورت میگیرد. پایه معمولا از جنس آلیاژ تیتانیوم و یا استیل است. این پایه درون کانال داخلی استخوان ران قرار میگیرد و سپس سر مصنوعی بر روی پایه سوار میشود.

پس سر مصنوعی بر روی پایه قرار گرفته و پایه درون کامال مدولری استخوان ران قرار میگیرد.

محکم شدن پایه درون کانال استخوان ران به دو روش انجام میگیرد و این دو روش مبنای تقسیم بندی کلی مفصل مصنوعی لگن و ران هستند.

در روش اول از ماده ای به نام سیمان استخوانی استفاده میشود. این ماده که از مخلوط کردن یک پودر و یک مایع موقع عمل جراحی بدست میاید نوعی پلیمر از جنس متیل متاآکریلات است که در عرض چند دقیقه پلیمریزه و سفت میشود.

آماده کردن سیمان استخوانی

جراح سیمان را وقتی در حالت خمیری شکل است به درون کانال استخوان ران میریزد و سپس پایه فلزی را درون آن میگذارد. به این ترتیب پایه فلزی با واسطه سیمان استخوانی به استخوان ران محکم میشود.

به مفصل مصنوعی که در آنها برای اتصال به استخوان از سیمان استخوانی استفاده میشود مفصل مصنوعی سیمانی Cemented میگویند.

روش دیگر اتصال پایه مفصل مصنوعی به استخوان ران برپایه سطح زبر و خشن روی پایه است. در این روش سطح رویی پایه را طوری متخلخل و زبر و خشن میسازند که بعد از اینکه جراحی آن را درون کانال استخوان ران فرو کرد به علت اصطکاک خودبخود در جایش محکم میشود.

انواع پایه مفصل مصنوعی لگن و ران

پایه مفصل مصنوعی لگن معمولا بصورت گوه ای ساخته میشود. بعد از جراحی که بیمار شروع به راه رفتن میکند نیروی وزن پایه را هر چه بیشتر درون کانال استخوان فرو برده و به علت شکل گوه ای پایه استخوان و فلز به هم گیر کرده و قفل میشوند.

بعد از جراحی سلول های استخوانی از اطراف به درون خلل و فرج و بافت متخلخل فلز پایه رشد میکنند. به این ترتیب استخوان محکم به فلز متصل میشود.

به مفصل مصنوعی که در آنها برای اتصال به استخوان از سیمان استفاده ای نمیشود. مفصل مصنوعی بدون سیمان یا Cementless میگویند.

حال برمیگردیم به روش اتصال کاسه پلی اتیلنی. این کاسه هم به دو صورت به استخوان متصل میشود. یا برای محکم کردن آن به درون حفره استابولوم از سیمان استخوانی استفاده میشود و یا اینکه ابتدا کاسه ای فلزی از جنس آلیاژ تیتانیوم که سطح بیرونی آن متخلخل و زبر شده درون کاسه استابولوم محکم میشود و بعد کاسه پلی اتیلنی به درون کاسه فلزی قفل میشود.

سطح متخلخل کاسه فلزی

گاهی اوقات به جای کاسه پلی اتیلنی از کاسه های سرامیکی یا فلزی استفاده میشود.

روش کارگذاری مفصل مصنوعی لگن و ران

برای کارگذاشتن مفصل مصنوعی که آن را تشریح کردیم جراح بعد از شکاف دادن پوست و عضلات، مفصل ران را در دید مستقیم خود قرار میدهد. سپس کپسول مفصلی را برش داده و باز کرده و سر استخوان ران را از درون حفره استابولوم خارج میکند.

در مرحله بعد گردن استخوان ران برش داده شده و سر خراب شده استخوان ران کنار گذاشته میشود. بعد جراح با کمک سوهان ها و اسکنه های خاصی درون استخوان ران را باز کرده و یک گودال دقیقا شبیه به پایه مفصل مصنوعی ایجاد میکند و پایه را درون آن کار میگذارد.

در مرحله بعد با رنده های خاصی باقیمانده غضروف درون حفره استابولوم را خارج کرده و آن را به شکل یک نیمکره کامل در میاورد.

بعد کاسه پلی اتیلنی را با کمک سیمان یا با کمک یک کاسه دیگر فلزی همانطور که در قبل توضیح داده شد به دورن حفره استابولوم محکم میکند.

برای محکم کردن کاسه فلزی درون حفره استابولوم ممکن است از پیچ استفاده شود و گاهی هم اندازه کاسه فلزی یک میلیمتر بزرگتر از حفره ای که رنده شده انتخاب میشود و با کوبیدن کاسه به درون حفره اتصال محکمی بین این دو برقرار میگردد.

عمر مفصل مصنوعی لگن و ران

کارکرد مفصل مصنوعی لگن و ران با مکانیسم های مختلفی میتواند مختل شود که در زیر به آنها میپردازیم

در مفصل مصنوعی دو سطح ساینده روی هم حرکت میکنند. طبیعی است که این دو سطح به مرور زمان خراب شوند.

اگر این خرابی و سایش از حد مشخصی بیشتر باشد باید سطوح مفصل مصنوعی تعویض شوند.

هرچه جنس این سطوح محکم تر باشد و سطح آنها یکنواخت و صیقلی تر باشد اصطکاک کمتری ایجاد شده و سایش سطوح کمتر خواهد بود.

در سال های اخیر پیشرفت های زیادی در تولید این سطوح ایجاد شده است. امروزه کمترین سایش وقتی است که سر و کاسه از جنس سرامیک باشند.

تولید پلی اتیلین های مقاوم به سایش در دهه اخیر هم توانسته مقاومت این کاسه های مصنوعی را زیاد کند. حرکت سر سرامیکی درون کاسه پلی اتیلنی هم سایش کمی دارد.

سر سرامیکی مصنوعی درون کاسه سرامیکی مصنوعی که آنهم درون یک کاسه فلزی قرار گرفته است

حرکت سطوح ساینده مصنوعی بر روی هم میتواند ذرات ریزی از جنس فلز یا پلی اتیلین را آزاد کند. این ذرات میتوانند در بافت های اطراف آزاد شوند. سلول های دفاع ایمنی این ذرات را میکروب پنداشته و برای نابودی آنها شروع به ترشح سم میکنند.

این سم میتواند بر روی سلول های استخوانی اطراف مفصل مصنوعی تاثیر مخربی به جا گذاشته و به تدریج موجب از بین رفتن استخوان شود.

از بین رفتن استخوان اطراف مفصل مصنوعی لگن میتواند موجب لق شدن تدریجی آن گردد. پس در مفاصل مصنوعی لگن که میزان این ذرات آزاد شده زیاد است احتمال خورده شده استخوان و لق شدن مفصل مصنوعی هم بیشتر میشود.

کمترین میزان ذرات از مفاصلی آزاد میشود که در سطوح ساینده از سرامیک استفاده میکنند. اگر مفصل مصنوعی لگن لق شود باید مجددا تعویض شود.

خورده شدن استخوان با مکانیسمی که گفته شد ممکن است آنقدر زیاد نباشد که موجب لق شدن مفصل مصنوعی شود.

گاهی اوقات براثر این خوردگی یک حفره استخوانی مانند یک کیست در استخوان اطراف مفصل مصنوعی لگن ایجاد میشود. به این روند استئولیز Osteolysis میگویند.

استئولیز بالای کاسه فلزی مفصل مصنوعی لگن

استئولیز میتواند موجب درد لگن و در نهایت ضعیف شدن استخوان شود به حدی که استخوان لگن یا ران ممکن است براثر یک ضربه خفیف بشکند.

در این صورت ممکن است نیاز شود تا جدای از فیکس کردن استخوان شکسته شده مفصل مصنوعی هم عوض شود.

عمر مفصل مصنوعی لگن به جنس و طراحی ان بستگی دارد. ولی مهمتر از جنس مفصل روش جراحی و تکنیک کارگذاری مفصل مصنوعی در محل درست و با جراحی درست است.

اگر بهترین مفصل مصنوعی درست در محل مناسب کارگذاری نشود به علت نیروهای نامتعادلی که به آن وارد میشود میتواند به سرعت خورده یا لق شود.

انواع مفصل مصنوعی لگن و ران

گفتیم مفاصل مصنوعی لگن و ران به دو نوع سیمانی و غیر سیمانی تقسیم میشوند. البته تقسیم بندی های دیگری هم وجود دارد.

جراحی تعویض مفصل را آرتروپلاستی Arthroplasty میگویند. وقتی هم سر استخوان ران و هم درون کاسه استابولوم عوض میشود جراحی که انجام شده را توتال هیپ آرتروپلاستی Total Hip Arthroplast میگویند.

گاهی اوقات پزشک به دلایلی فقط اقدام به تعویض سر استخوان ران کرده و کاری به حفره استابولوم ندارد. در این نوع از اعمال جراحی سر فلزی مفصل مصنوعی درون حفره طبیعی استابولوم گذاشته میشود.

به این نوعی از جراحی همی آرتروپلاستی Hemiarthroplasty میگویند یعنی فقط نیمی از مفصل عوض شده است.

یک پروتز برای همی آرتروپلاستی

مفاصل مصنوعی که فقط شامل یک سر فلزی و یک پایه هستند را بصورت سنتی پروتز میگویند. پس هر گاه کلمه پروتز لگن یا پروتز مفصل ران به گوشتان خورد به احتمال زیاد منظور گوینده از آن وسیله ای است که برای یک همی آرتوپلاستی بکار برده شده است.

از پروتزهای لگن معمولا در شکستگی های گردن استخوان ران در افراد خیلی مسن استفاده میشود.