Tìm hiểu về khớp háng nhân tạo

Từ việc sử dụng các vật liệu như hợp kim, nhựa cao cấp, vật liệu polymer, gốm… các bác sĩ chấn thương chỉnh hình đã giúp người bệnh thoát khỏi đau đớn, lấy lại chức năng chi và kéo dài tuổi thọ của khớp háng nhân tạo.

Trong hơn nửa thế kỷ qua, có nhiều tiến bộ trong việc thiết kế, cấu tạo và tăng tính năng gắn kết của khớp nhân tạo, tỷ lệ thành công của phẫu thuật thay khớp ngày càng tăng cao.

Thiết kế của khớp

Khớp háng là khớp lồi cầu vì chỏm xương đùi (đầu trên xương đùi) chuyển động bên trong ổ cối (thuộc xương chậu).

Để giống với tính chất này, một khớp háng nhân tạo phải có 3 phần: chuôi (stem) để gắn vào ống tủy xương đùi, chỏm (Head) thay thế chỏm xương đùi và Cup thay thế ổ cối của xương chậu. Mỗi phần được sản xuất với nhiều kích cỡ khác nhau, phù hợp với từng kích cỡ của người bệnh.

Có vài thiết kế chỏm dính liền chuôi, nhưng chủ yếu chỏm và chuôi gồm hai phần riêng biệt, giúp tùy biến về độ dài cổ cho phù hợp.

Các thành phần của một khớp háng nhân tạo

Hiện nay có nhiều hãng sản xuất khớp háng nhân tạo. Sử dụng thương hiệu nào phụ thuộc các yếu tố như nhu cầu người bệnh (tuổi, chất lượng xương, cân nặng, mức độ hoạt động và tình trạng sức khỏe), kinh nghiệm và thói quen sử dụng loại thiết bị của phẫu thuật viên, giá thành của khớp… Đây là những vấn đề mà người bệnh cần thảo luận cùng bác sĩ trước khi quyết định phẫu thuật thay khớp.

Cấu trúc của khớp

Nhiều người ghi nhớ ông John Charnley, một phẫu thuật viên chỉnh hình người Anh, người đầu tiên thực hiện thay khớp háng toàn phần với loại khớp có sự kết hợp giữa chuôi và chỏm bằng kim loại và Cup bằng nhựa, sử dụng xi măng giữ các thành phần của khớp.

Ngày nay phần chuôi được làm bằng hợp kim titan hoặc cobalt/crom, có nhiều hình dáng, kích thước khác nhau. Bề mặt chuôi nhẵn nếu khớp có xi măng, thô ráp nếu khớp không xi măng.

Chỏm được làm bằng cobalt/crom hoặc chất liệu gốm (oxid nhôm), bề mặt chỏm được đánh bóng giúp giảm tối đa lực ma sát, hạn chế mài mòn khi chỏm chuyển động trong Cup.

Cup gắn vào ổ cối được làm bằng kim loại. Lót mặt trong Cup là hợp chất cao phân tử polyethylene hoặc gốm.

Tổng trọng lượng của khớp nặng từ 14-18 ouns (400-510 gram) tùy thuộc kích cỡ của từng loại.

Các vật liệu tham gia cấu tạo nên khớp háng có 4 đặc điểm chung:

- Tương thích sinh học: có thể tồn tại trong cơ thể mà không gây ra bất kỳ một phản ứng toàn thân nào với cơ thể.

- Có khả năng chống mài mòn và suy thoái, vì vậy khớp nhân tạp có độ bền theo thời gian. Tính chất chống mài mòn đặc biệt quan trọng trong việc duy trì chức năng của khớp cũng như ngăn ngừa sự phá hủy của xương do các mảnh vỡ từ sự mài mòn của khớp nhân tạo gây ra.

- Chịu được những tác động cơ học do quá trình hoạt động của con người gây ra như lực tải trọng, lực nén, lực vặn xoắn.

Tìm hiểu về khớp háng nhân tạo

- Đáp ứng được với các tiêu chuẩn cao nhất trong quá trình chế tạo và kiểm soát chất lượng, với chi phí hợp lý.

Khớp háng toàn phần có xi măng

Trong hơn 40 năm qua, khớp có xi măng đã có nhiều cải tiến cả về vật liệu lẫn kỹ thuật nhằm gia tăng khả năng cố định khớp vào xương đùi và ổ cối. Ngày nay, xi măng xương thường được sử dụng là một polymer acrylic được gọi là polymethylmethacrylate (PMMA).

Bệnh nhân sau thay khớp háng có xi măng có thể vận động sớm, đi lại có tỳ toàn bộ trọng lượng cơ thể ngay sau mổ, vì vậy khả năng phục hồi nhanh hơn. Mặc dù được ghi nhận là thành công nhưng khớp háng có xi măng không phải là lý tưởng cho tất cả mọi bệnh nhân.

Sự gắn kết của xi măng dựa trên sự ổn định trên bề mặt giữa kim loại và xi măng, xi măng và xương. Chuôi khớp ngày nay được làm bằng loại hợp kim ít có khả năng gãy, chủ yếu khớp hỏng do lỏng chuôi. Lỏng chuôi được cho là hậu quả của hai quá trình hoạt động cơ học và sinh học:

Vỡ xi măng sau một quá trình vận động được xem là nguyên nhân chính (cơ học) gây nên tình trạng lỏng chuôi. Tình trạng này dễ xẩy ra hơn đối với bệnh nhân có mức hoạt động lớn hơn hoặc bệnh nhân có cân nặng lớn. Các mảnh vở nhỏ do quá trình mài mòn giữa nhựa (lót trong Cup) và kim loại (từ chỏm), và các mảnh vỡ nhỏ của xi măng gây ra một phản ứng sinh học tại xương, làm tiêu xương xung quanh chuôi, Cup, là nguyên nhân thứ hai gây lỏng khớp (nguyên nhân sinh học).

Các mảnh vỡ nhỏ được hấp thụ bởi các tế bào (đại thực bào) xung quanh khớp nhân tạo, tạo ra một phản ứng viêm của cơ thể để cố gắng loại bỏ chúng. Phản ứng viêm này đồng thời loại bỏ luôn cả một phần xương xung quanh khớp nhân tạo, tạo nên hiện tượng tiêu xương, làm cho xương suy yếu và mất ổn định. Tiêu xương có thể xẩy ra xung quanh chuôi và Cup.

Mặc dù có những cơ chế thất bại được công nhận. Mối quan hệ giữa xi măng và xương nói chung là rất bền và đáng tin cậy. Thay khớp háng toàn phần có xi măng được khuyên dùng cho bệnh nhân lớn tuổi, bệnh nhân trẻ hơn nhưng có tình trạng sức khỏe hoặc chất lượng xương kém. Những bệnh nhân này đều có tình trạng hoạt động không lớn, ít gây lực nén lên khớp.

Khớp háng toàn phần không xi măng

Trong những năm 1980, kiểu dáng khớp mới đã được giới thiệu, là loại khớp gắn trực tiếp vào xương mà không cần xi măng. Nói chung, loại khớp này được thiết kế có kích thước lớn hơn và dài hơn so với khớp có xi măng. Khớp không xi măng đặc biệt chú trọng đến khả năng “mọc” xương vào bề mặt khớp nhân tạo (bone ingrowth) để tạo sự gắn kết giữa xương và khớp. 

Chính vì vậy, cấu trúc bề mặt của khớp không nhẵn mịn như khớp có xi măng mà thô ráp, có nhiều hốc nhỏ. Để kích thích tạo sự mọc xương vào bề mặt khớp, các nhà sản xuất còn cho phủ lên bề mặt khớp nhân tạo những hợp chất có khả năng kích thích sự mọc xương, gọi là chất HA (Hydroxiapatite).

Để xương phát triển vào bề mặt khớp nhân tạo, bệnh nhân sau thay khớp háng loại này không đi lại có tỳ trọng lượng ngay sau mổ như loại khớp có xi măng mà phải dùng nạng trợ đỡ trong thời gian đầu.

Ban đầu người ta hy vọng rằng, khớp không xi măng sẽ loại trừ được các nhược điểm của khớp có xi măng như lỏng khớp do tiêu xương, vỡ xi măng. Mặc dù thiết kế khớp không xi măng được đánh giá là có khả năng mang lại kết quả tuyệt vời và lâu dài, tuy nhiên lỏng khớp vẫn xẩy ra khi sự mọc xương ăn vào bề mặt khớp không đạt được.

Cũng như khớp có xi măng, khớp không xi măng cũng có phản ứng sinh học dẫn đến tiêu xương khi hiện tượng bào mòn của khớp xẩy ra. 

Chính vì vậy, nghiên cứu chất liệu để hạn chế tối đa sự bào mòn khớp đang là hướng đi hiện tại và tương lai của các nhà sản xuất khớp.Khớp không xi măng được chỉ định cho bệnh nhân trẻ hơn, mức độ hoạt động cao, chất lượng xương còn tốt.

►Xem thêm: Chữa trị đau cổ bằng phương pháp vật lý trị liệu