بهترین نوع پروتز زانو: مزایا و معایب انواع مفصل مصنوعی زانو

جایگزینی مفصل زانو می‌تواند به کاهش درد ناشی از ترومای مفصل یا بیماری دژنراتیو مانند آرتروز کمک کند. عمل جراحی تعویض مفصل زانو، شامل جایگزینی مفصل زانوی موجود در محل تلاقی استخوان ران و ساق پا، با یک مفصل یا ایمپلنت مصنوعی است.

در طول سه دهه گذشته، با کشف نیاز به مفاصل مصنوعی توسط پزشکان، شرکت‌های تولید تجهیزات پزشکی مجموعه‌ای از مفاصل مصنوعی را به بازار عرضه کرده‌اند. تعداد افراد جوانتر (و فعال‌تر)ی که با مشکلات مفصلی مانند ساییدگی مفصل یا صدمات مفصلی مواجه می‌شوند، در حال افزایش است و به دنبال راه‌حل‌های پزشکی دائم یا نیمه دائم برای بهبود وضعیت خود می‌باشند. افرادی که به ایمپلنت مفصل نیاز دارند، ممکن است عمل جراحی تعویض جزئی زانو یا تعویض کامل مفصل زانو را تجربه کنند. نوع عمل جراحی بستگی به شرایط فرد و شدت درد دارد.

عمل جراحی تعویض جزئی زانو، در مواردی که فقط یک بخش از مفصل زانو آسیب دیده است، انجام می‌شود. در این روش، بخش آسیب دیده از مفصل زانو با یک مفصل مصنوعی جزئی جایگزین می‌شود. این عمل جراحی معمولاً برای افرادی که آسیب کمتری دارند و نیاز به تعویض کامل مفصل ندارند، مناسب است.

اما در مواردی که مفصل زانو به طور کامل آسیب دیده و ناتوان در انجام فعالیت‌های روزمره است، عمل جراحی تعویض کامل مفصل زانو انجام می‌شود. در این روش، مفصل زانو به طور کامل با یک مفصل مصنوعی جایگزین می‌شود. این عمل جراحی برای افرادی که درد و مشکلات شدیدی در مفصل زانو دارند و نیازمند تعویض کامل مفصل هستند، مناسب است.

تصمیم نهایی برای نوع عمل جراحی بر اساس شرایط و نیازهای هر فرد تعیین می‌شود. مهم است که قبل از اقدام به هرگونه عمل جراحی، با یک پزشک متخصص مشورت کنید تا بهترین روش درمانی برای شرایط خاص شما تعیین شود.

مفاصل زانوی مصنوعی چگونه عمل می‌کنند؟ 

مفصل زانو در محل رسیدن استخوان فمور (استخوان ران) به استخوان تیبیا (استخوان ساق پا) قرار گرفته است. کشکک زانو (کاسه زانو) در جلوی زانو قرار دارد و در مقابل استخوان ران، به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند. این استخوان‌ها توسط رباط‌ها، عضلات و غضروف‌ها به هم متصل می‌شوند که به تشکیل لولای مفصل کمک کرده و به مفصل انعطاف‌پذیری می‌بخشد.

اگرچه در اطراف مفصل زانو ۴ استخوان وجود دارد، اما فقط استخوان ران، استخوان ساق پا و کشکک زانو تحت تاثیر ایمپلنت قرار می‌گیرند.

بسیاری از شرکت‌های تولید کننده، ایمپلنت‌های مختلفی را طراحی و تولید می‌کنند که می‌توانند از انواع پلاستیک‌ها و سرامیک‌ها ساخته شوند. در کل، اتصالات مصنوعی زانو از سه جزء تشکیل شده است.

سه بخش ایمپلنت‌های زانو به شرح زیر هستند:

بخش استخوان ران ‌

این قطعه فلزی به انتهای استخوان ران متصل می‌شود. این قطعه دارای شیاری است که باعث می‌شود هنگام خم و راست شدن زانو، کشکک زانو به آرامی به سمت بالا و پایین بلغزد.

بخش استخوان ساق پا 

این قسمت مسطح، از دو تکه فلزی و پلی اتیلن (پلاستیک) تشکیل شده که به استخوان درشت نی متصل می‌شود. قسمت فلزی، بالای استخوان درشت نی قرار دارد و دارای یک ساقه است که برای ایجاد ثبات درون استخوان درشت نی قرار می‌گیرد. قسمت پلاستیکی یا اسپیسر تیبیال به عنوان یک کوسن بین بخش فلزی مربوط به استخوان تیبیا و بخش فلزی مربوط به استخوان ران عمل می‌کند.

بخش کشکک زانو 

این قطعه پلاستیکی به شکل گنبدی طراحی شده است تا با شکل طبیعی کشکک زانو هماهنگ باشد. به دلیل واقع شدن کشکک زانو در مقابل استخوان ران، تراز بودن بخش کشکک زانو و اجزای استخوان ران بسیار حائز اهمیت است تا عملکرد صحیح مفصل زانو تضمین شود. کشکک زانو توسط تاندون چهارسر ران و تاندون کشکک زانو در محل خود ثابت می‌شود.

این سه بخش ایمپلنت معمولاً با استفاده از سمانت در جای خود محکم می‌شوند، اما برخی از پزشکان از روش‌های بدون سمانت استفاده می‌کنند که به رشد استخوان درون ایمپلنت کمک کرده و ثبات آن را افزایش می‌دهد.

استفاده از روش بدون سمانت ممکن است در بیماران جوان‌تر، سالم‌تر و دارای ساختار استخوانی قوی در اطراف زانو مناسب باشد. از آنجا که سمانت ممکن است شکسته شده و از بین برود و باعث شل شدن ایمپلنت شود، معمولاً جایگزینی مفصل زانو بدون سمانت کمتر احتمال شل شدن در طولانی مدت دارد. به همین دلیل، جایگزینی مفصل زانو با استفاده از سمانت برای بیماران مسن و کم تحرک مناسب‌تر است.

انواع ایمپلنت‌های زانو 

چندین نوع مختلف از ایمپلنت زانو وجود دارد که پزشکان و بیماران می‌توانند قبل از انتخاب بهترین گزینه، درباره آنها صحبت کنند. تمام ایمپلنت‌های زانو صرف نظر از نوع آنها، اشتراکات خاصی دارند.

همه آنها از یک بخش متصل به استخوان ران و دیگری که به استخوان ساق پا یا استخوان درشت نی (یکی از استخوان‌های بخش پایینی پا) متصل می‌شود، تشکیل شده‌اند. ایمپلنت مفصل زانو ممکن است دارای بخش کشکک زانو باشد که ظاهر کاسه زانو را بازسازی می‌کند یا اینکه ممکن است فاقد این بخش باشد.

ممکن است برخی از اجزای ایمپلنت بخصوص بخش‌های اتصال آن، از سرامیک یا ترکیبی از سرامیک و فلز ساخته شده باشند. مواد به کار رفته در ایمپلنت زانو باید زیست سازگار باشند؛ به این معنا که باعث تحریک واکنش رد ایمپلنت توسط بدن نشوند. ایمپلنت زانو نسبتا سبک است و بین ۵۰۰ تا ۷۰۰ گرم وزن دارد. جراح بر اساس وضعیت بیمار، سطح فعالیت او و سایر عوامل درباره بهترین نوع ایمپلنت تصمیم می‌گیرد.

Fixed bearing (تیبیال ثابت) 

تیبیال ثابت یک نوع ایمپلنت است که بیشتر بیماران از آن استفاده می‌کنند. این نوع مفصل مصنوعی کمتر حرکت دارد و نسبت به سایر ایمپلنت‌ها کمتر قوی است. به همین دلیل، برای بیمارانی که اضافه وزن ندارند و سبک زندگی فعالی ندارند، مناسب است. این نوع ایمپلنت معمولاً برای بیماران مسنی که نیاز به تعویض مفصل خود برای مدت طولانی ندارند، توصیه می‌شود.

در طراحی یک ایمپلنت Fixed bearing، بخش فلزی آن به استخوان متصل می‌شود و یک بخش پلی اتیلن به بالای آن قرار می‌گیرد تا یک سطح کوسن مانند ایجاد شود. سپس بخش دیگر به استخوان ران متصل می‌شود که می‌تواند روی بخش پلی اتیلن بچرخد.

مشکل اصلی این نوع ایمپلنت این است که تماس بین بخش‌های مختلف می‌تواند باعث سایش در پلی اتیلن شود. تحقیقات نشان داده‌اند که این فشار، دلیل اصلی خرابی در ایمپلنت‌های تیبیال ثابت در طولانی مدت است. با از بین رفتن بخش پلی اتیلن، ایمپلنت شل می‌شود که علاوه بر دردناک بودن، عامل اصلی شکست آن نیز می‌شود.

مطالعات نشان داده‌اند که ۹۵ درصد ایمپلنت‌های تیبیال ثابت، تا ۱۰ سال پس از جراحی، به عملکرد صحیح خود ادامه می‌دهند.

Mobile bearing  یا تیبیال متحرک (پلتفرم گردان) 

 این طراحی، به کوسن پلاستیکی بخش تیبیال اجازه می‌دهد تا بچرخد و به این ترتیب انعطاف‌پذیری بیشتری در دو بخش میانی (داخلی) و جانبی (خارجی) زانو را برای بیمار فراهم می‌کند. ایمپلنت‌های تیبیال متحرک برای بیماران جوان‌تر و فعال‌تر به خوبی عمل می‌کنند.

بخش پلی اتیلن در ایمپلنت‌های متحرک به نحوی طراحی شده است که در بخش سینی شکل تیبیال فلزی قرار بگیرد؛ بگونه‌ای که امکان چرخش محدود را فراهم کند. این طراحی برای محدود کردن فرسایش پلی اتیلن که در طرح‌های تیبیال ثابت دیده می‌شود، ارائه شده است. این طراحی باعث ایجاد فشار کمتر بین اجزای ایمپلنت می‌شود و از نظر تئوری باید شل شدن ایمپلنت را کاهش داده یا حداقل به تاخیر بیندازد.

ایمپلنت‌های Mobile bearing باعث ایجاد فشار کمتر بین سطح استخوان ران و استخوان تیبیا می‌شوند و انعطاف پذیری خوبی را برای راه رفتن بیمار و حتی خم شدن زیاد زانو فراهم می‌کنند. با این حال طول عمر دراز مدت آنها تقریباً مشابه ایمپلنت‌های تیبیال ثابت در بیماران مسن است.

مفصل زانوی مصنوعی تیبیال متحرک نیز مانند ایمپلنت تیبیال ثابت، در ۹۵ درصد موارد تا ۱۰ سال پس از عمل جراحی تعویض زانو عمر مفید خواهد داشت.

طراحی Medial pivot (تیبیال و متحرک)

 طراحی Medial pivot شامل یک قطعه تیبیال متحرک است تا عملکرد طبیعی زانو را به شکل موثری جایگزین کند. این طراحی مانند مفصل طبیعی می‌چرخد، پیچ می‌خورد، خم می‌شود و انعطاف پیدا می‌کند. این ایمپلنت پیچیده‌تر از طراحی‌های تیبیال  ثابت و طراحی‌های تیبیال متحرک استاندارد است و می‌تواند هزینه بیشتری داشته باشد.

در طراحی Medial pivot  به جای طراحی «مفصل لولا» که در جراحی‌های جایگزینی مفصل زانوی سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از  طراحی «توپ و کاسه» استفاده می‌شود. این ایمپلنت‌ها نسبت به سایر طرح‌های ایمپلنت، ثبات بیشتری دارند و به همین دلیل با ایجاد فضای تماس بزرگ بین اجزای ایمپلنت، باعث کاهش ساییدگی و افزایش طول عمر ایمپلنت می‌شوند.

اما این طراحی برای جلوگیری از دررفتگی مفصل و جابجایی آن، بیشتر به بافت‌ها و رباط‌های اطراف وابسته است. این موضوع می‌تواند باعث گرفتار شدن بافت در ایمپلنت شود که درد زیادی به دنبال دارد.

در سال ۲۰۱۷ یک پژوهش که روی ۳۲۵ بیمار با مجموع ۳۴۵ ایمپلنت  زانوی Medial pivot انجام شد، نتایج درازمدت خوبی را برای این طراحی نشان داد. محققان در این پژوهش به طور میانگین بیش از ۱۵.۲ سال جلسات پیگیری با بیماران را ادامه دادند.

ایمپلنت حفظ کننده رباط صلیبی خلفی (PCL) (نامحدود)

رباط صلیبی خلفی (PCL) در پشت زانو قرار دارد و استخوان فمور را به استخوان تیبیا متصل می‌کند. این طراحی ایمپلنت، رباط صلیبی خلفی را دست نخورده نگه می‌دارد اما برای استفاده به چندین عامل مربوط به بیمار بستگی دارد: کیفیت خوب استخوان، نبود نقص در استخوان، کیفیت بافت نرم سالم اطراف زانو و عملکرد PCL.

ایمپلنت‌های PCL دو نوع دارند: حفظ کننده و جایگزین. تفاوت میان این دو تا حدی مربوط به این بخش است که رباط صلیبی خلفی چگونه توسط عمل جراحی ایمپلنت تحت تاثیر قرار می‌گیرد. ممکن است یک جراح برای کاشت ایمپلنت جایگزین PCL، رباط صلیبی خلفی را خارج کند اما اگر رباط‌ها در وضعیت خوبی باشند، ممکن است جراح بخواهد آنها را حفظ کند. در این صورت جراح از ایمپلنت  حفظ کننده PCL استفاده خواهد کرد.

حفظ کردن رباط، لزوماً منجر به عملکرد بهتر زانو پس از عمل جایگزینی مفصل نمی‌شود. در طول عمل یک قطعه پلی اتیلن ساده به بخش فلزی کاشته شده در استخوان تیبیا متصل می‌شود و یک ایمپلنت فلزی در لولای استخوان ران روی پلی اتیلن قرار می‌گیرد. این یک طراحی حداقلی وابسته به PCL برای تثبیت ایمپلنت است. اما در صورتی‌که رباط صلیبی قدامی تنگ باشد، می‌تواند منجر به افزایش بیش از حد قطعه تیبیال شود.

در صورتی که از ایمپلنت حفظ کننده PCL استفاده شود، استخوان کمتری برداشته می‌شود. در صورت استفاده از ایمپلنت حفظ کننده PCL، احتمال ایجاد مشکلی به نام سندروم «پاتلا کلانک» کمتر است. این سندروم در اثر تشکیل بافت اسکار در مجاورت ایمپلنت و گیر کردن آن در بخشی از ایمپلنت، هنگام کشیده شدن کامل زانو به وجود می‌آید.

ایمپلنت جایگزین کننده رباط صلیبی خلفی (PCL) (محدود)

طراحی این ایمپلنت به منظور جایگزینی رباط صلیبی خلفی با قطعات پلاستیکی است. در ابتدا، این طراحی بیشتر برای بیمارانی استفاده می‌شود که زانوهای آنها شدیداً آسیب دیده یا رباط‌های ضعیفی دارند. همچنین، این ایمپلنت‌ها در جراحی‌های اصلاحی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این طراحی به ویژه برای بیمارانی توصیه می‌شود که مشکلات شدیدی در زانو دارند، قبلاً جراحی تعویض مفصل زانو را انجام داده‌اند یا کاسه زانوی آنها برداشته شده است.

این ایمپلنت جایگزین رباط صلیبی خلفی دارای یک پایه بلند است که به استخوان تیبیا متصل می‌شود و در یک فضای عمیق به استخوان ران متصل می‌شود. این دو بخش از طریق اتصال لولایی به هم متصل نیستند و قطعه پلی‌اتیلن به بخش تیبیال متصل می‌شود.

احتمالاً این طراحی ارتجاع بیشتری نسبت به طراحی حفظ کننده PCL را ارائه می‌دهد، اما باید توجه داشت که به دلیل اصطکاک بین اجزای آن، ممکن است بقایای پلی‌اتیلن بیشتری آزاد شود.

بهترین نوع پروتز زانو برای زنان و مردان

زنان نسبت به مردان بیشتر تحت عمل جراحی جایگزینی مفصل زانو قرار می‌گیرند- تقریبا دو سوم کل جراحی‌های تعویض مفصل زانو مربوط به زنان است. مدت‌ها است که جراحانی که عمل جایگزینی مفصل زانو را انجام می‌دهند، تفاوت‌های آناتومیکی بین زنان و مردان را گزارش کرده‌اند که باعث می‌شود رویکرد «برای همه افراد» در جراحی تعویض مفصل زانو بی اثر باشد.

ایمپلنت‌ها به منظور بهبود عملکرد، بسته به جنسیت بیمار قابل اصلاح هستند. ممکن است بسیاری از زنان قد کوتاه‌تری داشته باشند یا چهارچوب بدن آنها کوچکتر از کل جمعیت باشد. ایمپلنت‌های مخصوص جنسیت، متناسب با ابعاد مختلف و قالب‌های مختلف بدن زنان و مردان و برای عملکرد بهتر بیماران خاص طراحی شده‌اند.

تفاوت بین عمل جراحی جایگزینی کامل و جایگزینی جزئی مفصل زانو 

جراحی تعویض مفصل زانو زمانی توصیه می‌شود که درمان‌های محافظه کاران مانند فیزیوتراپی، بستن بریس، تزریق استروئیدها و داروهای ضد التهاب نتوانند درد را تسکین دهند.

اگر  بیمار به جراحی در مفصل هر دو زانو احتیاج داشته باشد، به این جراحی تعویض دوجانبه مفصل زانو گفته می‌شود. ممکن است این دو عمل جراحی به طور همزمان انجام شوند یا اینکه پزشکان تصمیم بگیرند برای هر زانو از یک عمل جراحی مجزا استفاده کنند؛ که در این صورت برنامه عمل جراحی دوم، چند روز، چند هفته یا چند ماه پس از عمل اول برنامه ریزی می‌شود.

تصمیم‌گیری درباره تعویض جزئی یا تعویض کامل مفصل زانو بر اساس توصیه‌های پزشک، پس از معاینه بیمار و ارزیابی کامل انجام می‌گیرد

عمل جراحی تعویض کامل مفصل زانو 

عمل جراحی جایگزینی کامل زانو در واقع تجدید سطح استخوان‌ها در هر سه قسمت زانو، یعنی محفظه داخلی، بخش جانبی و بخش استخوان کشکک زانو (بخش قدامی) است.

عمل جراحی، بخش انتهایی استخوان ران، قسمت فوقانی استخوان ساق پا و کشکک زانو را تجدید سطح می‌کند. رباط‌هایی که از زانو پشتیبانی می‌کنند می‌توانند بسته به شرایط خود و نوع ایمپلنت انتخاب شده، در جای خود حفظ شده یا برداشته شوند. تمام غضروف‌های موجود بین استخوان ران و استخوان ساق پا با یک کوسن پلاستیکی جایگزین می‌شود.

عمل جراحی تعویض جزئی مفصل زانو 

عمل جراحی تعویض جزئی مفصل زانو یک روش جراحی است که در آن یک یا دو طرف مفصل زانو با قطعات ایمپلنت جدید تعویض سطح می‌شود. این ایمپلنت‌ها بر اساس نواحی مختلفی از زانو که تحت تعویض سطح قرار می‌گیرند، دسته‌بندی می‌شوند، از جمله بخش یونی کاندیلار میانی، بخش یونی کاندیلار جانبی و بخش پاتلوفمورال.

عمل جراحی تعویض جزئی مفصل زانو ممکن است شامل جایگزینی پاتلوفمورال با یک قطعه فلزی و تجدید سطح پشت کشکک زانو یا پاتلا باشد. همچنین، این عمل جراحی می‌تواند شامل استئوتومی زانو نیز باشد که در آن جراح یک لبه استخوانی را جدا کرده یا به استخوان تیبیا یا استخوان ران اضافه می‌کند تا فشار روی بخش آسیب دیده زانو را کاهش دهد.

طول عمر پیش‌بینی شده مفصل مصنوعی و نیاز به جراحی اصلاحی 

عمر مفصل مصنوعی زانو، به طور کلی حداقل ۱۵ سال است و ممکن است بیشتر از ۲۰ سال دوام بیاورد. با این حال، تجربه همه بیماران نتایج یکسانی را نشان نمی‌دهد.

در برخی از بیماران، مفصل مصنوعی زانو زودتر از موعد مقرر فرسوده می‌شود یا دارای نقصی است و نیاز به عمل جراحی اصلاحی یا بازنگری دارد. هرگونه عارضه جدی نیز ممکن است منجر به نیاز به جراحی ترمیمی یا جراحی اصلاحی شود. همچنین، بیماران جوان‌تری که در یک عمل جراحی تعویض زانوی اولیه قرار گرفته‌اند، پس از مدتی ممکن است با فرسایش مفصل مصنوعی روبرو شوند و به عمل جراحی تعویض زانوی دومی نیاز داشته باشند.

ایمپلنت‌های استفاده شده در عمل جراحی اصلاحی، معمولاً دارای پایه‌های ضخیم‌تر و بلندتری هستند تا ثبات بیشتری را ایجاد کنند و استخوان از دست رفته را جایگزین کنند. همچنین، در بیشتر موارد عمل جراحی اصلاحی، جراحان از ایمپلنت زانوی محدود شده (دارای لولا) استفاده می‌کنند، زیرا در مواردی که زانو شدیداً آسیب دیده است و رباط‌ها ضعیف هستند، قدرت و ثبات لازم را فراهم می‌کند. بیشتر جراحی‌های اصلاحی معمولاً منجر به نتایج مطلوب درازمدت می‌شوند؛ با این حال، همانند هر جراحی دیگری، خطر بروز عوارض جانبی نیز وجود دارد.