Artificial joint replacement surgery

1. OVERVIEW

Phẫu thuật thay khớp là phẫu thuật loại bỏ các bộ phận bị hư hỏng hoặc bị bệnh của khớp và tái tạo bề mặt khớp bằng cấy ghép thay thế sử dụng khớp nhân tạo có chức năng gần giống như khớp bình thường. Phương pháp được áp dụng điều trị các tổn thương bệnh lý khớp như osteoarthritis hoặc chấn thương các khớp, đầu tiên là hip joint, sau đó là knee joint và hiện nay đã xuất hiện shoulder, elbow joint, khớp đốt ngón tay,… Việc thay thế các khớp bị hư hỏng này có thể giúp cải thiện chất lượng sống cho bệnh nhân.

Khớp nhân tạo có thể bằng: kim loại, gốm hoặc nhựa chịu lực,… Việc lựa chọn phương pháp phẫu thuật, khớp nhân tạo, toàn phần hay bán phần, thời gian hồi phục còn tùy thuộc vào từng người bệnh cụ thể, tuổi tác, lối sống, các bệnh lý nền,…

Trong bài này, tác giả chủ yếu đề cập về thay khớp háng và khớp gối.

2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Mặc dù các phẫu thuật thay khớp đã xuất hiện từ rất sớm, khoảng những năm 1800. Tuy nhiên, chỉ khi loài người thật sự hiểu được tầm quan trọng của việc rửa tay trước mổ và sự vô trùng, kháng sinh sau mổ, gây mê tiến bộ vào nửa cuối thế kỷ XIX, thì lúc này phẫu thuật thay khớp mới thật sự phát triển rộng rãi. Thiên niên kỷ trước kết thúc bằng thế kỷ XX, có ba phẫu thuật được biết đến như sự thành công lớn nhất của y học và làm thay đổi cuộc sống là: phẫu thuật đục thủy tinh thể, bắc cầu động mạch vành và thay khớp.

Ngay từ những năm 1930, thay thế khớp háng bằng acrylic (Hình 12.1) đã được thiết kế và thực hiện. Mặc dù “Acrylic hip” là thiết kế đầu tiên, nhưng những thiết kế này không thành công. Thất bại là vì nhiều lý do; hầu hết các vật liệu này không tương thích với cơ thể người, chúng không có khả năng chống mài mòn, do đó nhanh hỏng, thủy tinh bị giòn và cuối cùng sẽ vỡ hoặc khớp giả sẽ không bám chặt vào xương dẫn đến lỏng lẻo, cơ thể thải ghép. Mặc dù tất cả các vật liệu này đều thất bại, “acrylic hip” đã được tiếp tục trong nhiều thập kỷ và các khớp nối tương tự vẫn tiếp tục được thực hiện bởi anh em nhà Judet.

Sự phát triển của kỹ thuật tạo hình khớp gối tổng thể bắt đầu từ năm 1860, khi bác sĩ phẫu thuật người Đức, Themistocles Gluck, phẫu thuật cấy ghép các khớp bản lề nguyên thủy đầu tiên làm bằng ngà voi.

Bước đột phá đầu tiên đến sau sự ra đời của hợp kim chrom-coban trong các thiết bị y tế. Chrom-coban mịn; dùng để làm gương; rất cứng – do đó chống mài mòn. Nó rất cứng, tồn tại lâu dài nhưng trơ với cơ thể người. Tiến sĩ Austin T. Moore từ Bắc Carolina và tiến sĩ Thompson từ New York đã thiết kế riêng các sản phẩm thay thế khớp háng bằng chrom-coban là những sản phẩm đầu tiên thành công (Hình 12.2). Các khớp khác như khớp gối cũng được ứng dụng bằng chất liệu này. Ngày nay, các thiết kế tương tự vẫn được sử dụng trên toàn thế giới. Mặc dù các bộ phận giả “Austin Moore” và “Thompson” là những thiết kế tiên phong, tuy nhiên, tuổi thọ của các khớp này không cao.

Cùng thời gian này tại Anh, bác sĩ John Charnley nghiên cứu và phát triển thành công xi măng acrylic, sau khi trộn hỗn hợp bột và dung dịch với nhau, sẽ tạo nên xi măng cứng chắc trong vòng 15 phút. Mở ra một bước tiến lớn trong kỹ thuật thay khớp nhân tạo có xi măng. Phương pháp phẫu thuật chỉnh hình thay toàn bộ khớp háng bằng kim loại trên polyethylen của John Charnley đã truyền cảm hứng cho sự phát triển của phương pháp thay thế toàn bộ khớp gối hiện đại. Frank Gunston, cùng bệnh viện với Charnley, đã tiếp tục thiết kế một khớp gối không bị trầy xước thay thế cả mặt trong và ngoài của khớp bằng các thành phần ống dẫn riêng biệt (Hình 12.3). Cơ sinh học được cải thiện là kết quả của việc bảo tồn nguyên vẹn cruciate ligament và dây chằng phụ, giúp duy trì sự ổn định của các thành phần xương đùi, xương chày và thiết kế cho phép trọng tâm quay thay đổi khi gập đầu gối. Cho đến nay, khớp nhân tạo ngày càng được phát triển hiện đại hơn, tương thích với cơ thể người, có tuổi thọ cao hơn, đem lại tầm vận động phục hồi gần như khớp bình thường.

3. SMALL INDICATIONS

Đau khớp không thuyên giảm với các phương pháp điều trị không phẫu thuật như vật lý trị liệu, thuốc, nẹp, tiêm khớp, thiết bị trợ giúp đi bộ và nghỉ ngơi.

Cứng khớp và hạn chế khả năng vận động khiến bệnh nhân khó hoặc không thể thực hiện các hoạt động hàng ngày.

Sưng (viêm) không cải thiện khi dùng thuốc hoặc thay đổi lối sống.

Các triệu chứng này xảy ra do các bệnh lý sau:

• Arthritis, cụ thể là inflammation of the bone khớp vô trùng
• Viêm khớp dạng thấp, viêm cột sống dính khớp
• Fracture, bao gồm cả femoral neck fracture, gãy phức tạp liên mấu chuyển xương đùi- Viêm khớp dạng thấp, viêm cột sống dính khớp
  – Gãy xương, bao gồm cả gãy cổ xương đùi, gãy phức tạp liên mấu chuyển xương đùi
  – Bất thường về khớp, chẳng hạn như chứng dysplasia xương hông – Caseation vô mạch (thiếu máu cung cấp cho xương).
  Tùy từng tình huống cụ thể trên từng bệnh nhân, phẫu thuật viên sẽ lựa chọn phương pháp thay khớp phù hợp nhất.

4. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

Phẫu thuật thay khớp háng giúp giảm nhu cầu phẫu thuật lại. Nó cũng cho phép chịu trọng lượng sớm. Đặc biệt ở những bệnh nhân lớn tuổi và gãy phức tạp chỏm và đầu trên xương đùi không thể phục hồi được.
Các phẫu thuật viên phải đối mặt với một số lựa chọn để phẫu thuật thay khớp. Đầu tiên là có chỉ định phẫu thuật thay khớp không. Nếu lựa chọn phương pháp phẫu thuật thay khớp, vấn đề tiếp theo là phương pháp thay khớp nào. Hai loại chính là phẫu thuật thay khớp háng bán phần hoặc thay toàn bộ khớp háng, trong đó cả chỏm và cổ xương đùi và bề mặt ổ cối đều được thay thế. Thay khớp háng bán phần là một phẫu thuật ít phức tạp hơn và mang lại kết quả khả quan cho những bệnh nhân ít vận động hơn. Các kết quả được báo cáo về thay toàn bộ khớp háng đối với gãy cổ xương đùi ngày càng được cải thiện, do đó thay khớp háng toàn phần ngày càng được ưa chuộng cho các trường hợp gãy cổ xương đùi di lệch, đặc biệt đối với những bệnh nhân vận động nhiều hơn.
Các nguyên tắc phẫu thuật đã được mô tả bởi Charnley và còn giá trị cho tới ngày nay.
Nguyên tắc cơ bản của thay khớp háng toàn phần là tái tạo lại khớp háng đã bị phá hủy, thường gặp trong thoái hóa khớp háng, hoại tử chỏm vô mạch,… Khi khớp bị phá hủy, sụn không còn chức năng và thường bị mất đi ở bề mặt chịu lực phía trên và phía trước của ổ cối. Chỏm xương đùi di chuyển và trượt trong ổ cối làm mất cân bằng cơ sinh học.
Phẫu thuật thay khớp háng toàn phần là tạo 1 hoạt động cơ học trong môi trường sinh học. Sinh học sẽ hỗ trợ sự thoải mái và độ bền chỉ khi cơ học chính xác. Bản thân chỏm xương đùi nhân tạo và chuôi của nó là rất quan trọng để cố định nhưng nó chỉ là cơ chế móc vào ổ cối đã được tái tạo, các khía cạnh cơ sinh học mới thật sự quyết định thành công của phẫu thuật.
Nguyên tắc cơ học đầu tiên là tái tạo trung tâm quay của ổ cối (center of rotation – COR), vì nó quyết định đến phản lực của khớp, sức căng khi nghỉ của cơ và tạo điều kiện cho phạm vi hoạt động. Thứ 2 là vị trí của chỏm nhân tạo, độ nghiêng của chỏm và độ nghiêng chống trật ngược xương đùi.
Nguyên tắc tái tạo cơ sinh học là cân bằng độ dài chi và độ lệch hông (offset), là một phần không thể thiếu của chiều dài cơ khi nghỉ, không gian hoạt động giữa vật liệu nhân tạo và xương (Hình 12.4).

COR phụ thuộc nhiều vào sự chính xác trong việc doa ổ cối của bác sĩ phẫu thuật, thông thường cách trung tâm khoảng 6,5 mm; khi sai số cao hơn nó gây khó khăn trong việc cân bằng độ dài chi và độ lệch hông.

Doa ban đầu nên được thực hiện theo chiều ngang để loại bỏ xương ở thành trên (lunate bone), không được phạm vào xương ở hố ổ cối, phải vừa doa thành trước và thành sau, nên nhớ kích thước cúp được xác định tốt nhất bởi đường kính trước sau, không phải trên dưới. Mũi doa thứ 2 tạo hình bán cầu, mũi doa cuối hướng về phía trên và phía trước. Cúp thử phải vào đúng vị trí và vừa vặn như sau:

Rìa giữa của vỏ kim loại (đường giữa dưới nếu mổ với bệnh nhân ở tư thế bên) phải nằm trên dây chằng ngang. Mép trước dưới phải ở dưới xương mu không quá 2 – 3 mm và mép sau dưới phải dưới xương ngồi 2 – 3 mm. Cạnh sau của cúp phải được che để tránh va chạm với cổ kim loại; bờ trước được bao bọc bởi xương để tránh viêm bao gân. Phía sau trên có thể được mở ra từ 3 – 4 mm để cho phép nghiêng 40°.

Về nguyên tắc cơ sinh học, nếu không thể phục hồi COR trong khoảng 3 mm và thường là các bác sĩ phẫu thuật có sai số trung bình là 6,5 mm; phải khôi phục chiều dài chi và độ lệnh hông (offset), trong thay khớp háng toàn phần thì phục hồi offset quan trọng hơn. Bác sĩ phẫu thuật cần đánh giá trước sai số COR trước phẫu thuật để có thể phục hồi offset bằng sửa đổi vết cắt cổ xương đùi.

5. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN TRONG THAY KHỚP GỐI NHÂN TẠO

Với khớp háng, việc thay khớp háng nhân tạo hiện nay có thể coi là đạt được những kết quả hoàn hảo và yêu cầu chủ yếu của phẫu thuật thay khớp háng là các thông số giải phẫu, nghĩa là chủ yếu chúng ta quan tâm đến việc can thiệp xương chuẩn, phần mềm đóng vai trò thứ yếu trừ những trường hợp hết sức đặc biệt. Khớp gối lại hơi khác, thương tổn thoái hóa gối kéo dài làm cho không chỉ các biến dạng về xương mà kèm theo cả các thay đổi về phần mềm như bao khớp, lateral ligament trong, bên ngoài,… biến dạng này có thể co rút hoặc kéo giãn. Vì vậy, đối với thay khớp gối, chúng ta phải quan tâm đồng thời cả hai khía cạnh: tổn thương xương và tổn thương phần mềm. Hai tổn thương này, đặc biệt là phần mềm, không giống nhau ở tất cả các bệnh nhân do đó làm cho việc thay một ca khớp gối hoàn hảo vừa khó nhưng cũng đầy lý thú vì đòi hỏi chúng ta phải có những hiểu biết đầy đủ về lý thuyết nhưng cũng phải có kinh nghiệm và nhạy cảm lâm sàng sâu sắc trong phẫu thuật. Thực hiện một ca thay khớp gối gần giống như chúng ta thực hiện một tác phẩm điêu khắc nhưng khác hơn ở chỗ không chỉ điêu khắc phần cứng (xương) đơn thuần mà phải tính toán cả phần mềm để khớp gối nhân tạo mới đạt được chức năng hoàn hảo.

Trở lại với hai khía cạnh của khớp gối: xương và phần mềm. Hai khía cạnh này có vai trò quan trọng tương đương nhau và chính vì vậy, khởi thủy của phẫu thuật thay khớp gối đã hình thành hai kỹ thuật (thậm chí có người coi là trường phái) với trình tự phẫu thuật cũng như thiết kế của dụng cụ phẫu thuật khác nhau. Đó là kỹ thuật cắt xương chuẩn (measured resection technique: MRT) (Hình 12.5) và kỹ thuật cân bằng khoảng (gap balancing technique: GBT) (Hình 12.6). Ngày nay, với các phẫu thuật viên kinh nghiệm thì thường phối hợp hai kỹ thuật này thành kỹ thuật phối hợp (combined technique). Thêm nữa, để chúng ta hiểu hơn, tất cả các phương pháp hỗ trợ hiện đại như rô bốt, navigation hoặc PSI đều dựa trên nguyên tắc của MRT và vấn đề cân bằng phần mềm vẫn phải do con người. Do đó, yếu tố con người với kiến thức và kinh nghiệm vẫn đóng vai trò quyết định.

6. BIẾN CHỨNG

Mặc dù tỉ lệ thành công của phương pháp phẫu thuật thay khớp là rất cao, nhưng có rất nhiều biến chứng tiềm ẩn do loại phẫu thuật tái tạo này gây ra. Chúng ta có thể chia thành biến chứng y khoa, biến chứng liên quan dụng cụ cấy ghép và nhiễm trùng.

Biến chứng y khoa:

• Xảy ra ở bất kỳ phẫu thuật lớn nào, đặc biệt ở những bệnh nhân lớn tuổi
• Rối loạn nhịp tim
• Nhồi máu cơ tim
• Viêm tắc tĩnh mạch sâu và thuyên tắc phổi
• Thiếu máu
• Hiếm gặp: xẹp phổi, nhiễm trùng tiết niệu.

Bảng 12.1. Tỉ lệ biến chứng của thay toàn bộ khớp háng và khớp gối bằng cách sử dụng các định nghĩa do Hiệp hội Khớp háng và Hiệp hội Khớp gối [9]

Biến chứng liên quan dụng cụ cấy ghép:

• Chủ yếu gồm: mòn, vỡ, lỏng lẻo
• Các thiết kế hiện đại, kỹ thuật phát triển đã làm giảm đáng kể tỉ lệ này
• Một biến chứng nghiêm trọng liên quan đến dụng cụ là nhiễm trùng. Sự ăn mòn bề mặt kim loại của dụng cụ và các sản phẩm của sự ăn mòn làm cản trở khả năng chống nhiễm trùng cục bộ. Ngoài ra, nếu vi khuẩn bám vào bề mặt cấy ghép, sẽ khó điều trị bằng thuốc kháng sinh hơn. Sự tương quan giữa dụng cụ cấy ghép và nhiễm trùng đã được nghiên cứu bởi Salvati và cộng sự và gần đây hơn bởi Gristina và cộng sự. Vấn đề này đang thúc đẩy các nghiên cứu trong việc sử dụng không chỉ xi măng xương mà còn bề mặt dụng cụ cấy ghép được phủ kháng sinh hoặc tạo ra một bề mặt kháng khuẩn tự nhiên.

Nhiễm trùng:

Việc sử dụng kháng sinh dự phòng trước mổ, phòng mổ vô trùng kín, quần áo mổ vô trùng và các biện pháp khác có thể hạn chế và giữ tỉ lệ nhiễm trùng dưới 1%. Tuy nhiên, khi nhiễm trùng sau thay khớp nhân tạo, đó thật sự là một biến chứng nghiêm trọng, dẫn đến phải thực hiện nhiều thủ thuật và phẫu thuật tiếp theo, thời gian nằm viện kéo dài, chi phí cao,…