Примечание 1: Самоотверждение in situ может быть источником высвобождаемых реагентов, которые могут вызывать местную и / или системную токсичность, как в случае мономера, высвобождаемого из костного цемента на основе метакриловой кислоты, используемого в ортопедической хирургии.
Примечание 2: В стоматологии цементы на полимерной основе также используются в качестве заполнителей полостей. Обычно их отверждают фотохимическим способом с использованием УФ-излучения, в отличие от костного цемента. [1]Костный цемент очень успешно используется для фиксации искусственных суставов ( тазобедренных , коленных , плечевых и локтевых суставов ) уже более полувека. Искусственные суставы (называемые протезами) фиксируются костным цементом. Костный цемент заполняет свободное пространство между протезом и костью и играет важную роль эластичной зоны. Это необходимо, потому что на бедро человека воздействует примерно в 10–12 раз больше веса тела, и поэтому костный цемент должен поглощать силы, действующие на бедра, чтобы искусственный имплант оставался на месте в течение длительного времени.
Костный цемент химически представляет собой не что иное, как оргстекло (т.е. полиметилметакрилат или ПММА). Впервые ПММА был использован в пластической хирургии в 1940-х годах для закрытия промежутков в черепе. Перед применением в хирургии были проведены комплексные клинические испытания совместимости костных цементов с телом . Превосходная совместимость ПММА с тканями позволила использовать костные цементы для фиксации протезов головы в 1950-х годах.
Сегодня во всем мире ежегодно проводится несколько миллионов процедур такого типа, и более половины из них обычно используют костный цемент, и их количество постоянно увеличивается. Костный цемент считается надежным фиксирующим материалом благодаря простоте его использования в клинической практике и, в частности, из-за его длительной выживаемости с цементированными протезами. Регистры тазобедренного и коленного суставов для замены искусственных суставов, например, в Швеции и Норвегии [2], наглядно демонстрируют преимущества цементной фиксации. Аналогичный регистр для эндопротезирования был введен в Германии в 2010 г. [3]
Состав
Костные цементы представлены в виде двухкомпонентных материалов. Костные цементы состоят из порошка (т.е. предварительно полимеризованных шариков сополимера ПММА и / или ПММА или ММА и / или аморфного порошка, радиоактивного глушителя, инициатора) и жидкости (мономер MMA, стабилизатор, ингибитор). Два компонента смешивают и свободный радикальной полимеризации происходит из мономера , когда инициатор смешивают с ускорителем. Вязкость костного цемента со временем изменяется от текучей жидкости до состояния, подобного тесту, которое можно безопасно наносить, а затем, наконец, затвердевает в твердый затвердевший материал. [4] Время схватывания может быть изменено, чтобы помочь врачу безопасно нанести костный цемент на костное ложе для закрепления металлического или пластикового протезного устройства на кости или использовать его отдельно в позвоночнике для лечения остеопоротических компрессионных переломов.
В процессе экзотермической радикальной полимеризации цемент нагревается. Это тепло полимеризации достигает в организме температуры около 82–86 ° C. Эта температура выше критического уровня денатурации белка в организме. Причиной низкой температуры полимеризации в организме является относительно тонкое цементное покрытие, которое не должно превышать 5 мм, а также рассеяние температуры через большую поверхность протеза и кровоток.
Отдельные компоненты костного цемента также известны в области стоматологических наполнителей. Для этих целей также используются пластмассы на основе акрилата . Хотя отдельные компоненты не всегда совершенно безопасны в качестве фармацевтических добавок и активных веществ как таковых, в качестве костного цемента отдельные вещества либо превращаются, либо полностью заключены в цементной матрице во время фазы полимеризации от увеличения вязкости до отверждения. Исходя из современных данных, отвержденный костный цемент теперь можно классифицировать как безопасный, как это было первоначально продемонстрировано во время ранних исследований совместимости с телом, проведенных в 1950-х годах.
В последнее время костный цемент используется в позвоночнике при вертебропластике или кифопластике . Состав этих типов цемента в основном основан на фосфате кальция, а в последнее время - на фосфате магния. Разработана новая биоразлагаемая, неэкзотермическая, самоотверждающаяся ортопедическая цементная композиция на основе аморфного фосфата магния (АМФ). Возникновения нежелательных экзотермических реакций удалось избежать за счет использования АМФ в качестве твердого предшественника. [5]
Важная информация по использованию костного цемента
То, что называется синдромом имплантации костного цемента (BCIS), описано в литературе. [6] Долгое время считалось, что неполностью преобразованный мономер, высвобождаемый из костного цемента, был причиной реакций кровообращения и эмболии . Однако теперь известно, что этот мономер (остаточный мономер) метаболизируется дыхательной цепью, расщепляется на углекислый газ и воду и выводится из организма. Эмболии всегда могут возникать во время фиксации искусственных суставов, когда материал вводится в ранее очищенный бедренный канал. В результате увеличивается интрамедуллярное давление, что потенциально приводит к попаданию жира в кровоток.
Если известно, что у пациента есть аллергия на компоненты костного цемента, согласно современным представлениям, костный цемент не следует использовать для фиксации протеза. Альтернативой является анкеровка без цемента - установка имплантата без цемента.
Новые составы костного цемента требуют определения характеристик в соответствии с ASTM F451. [7] Этот стандарт описывает методы испытаний для оценки скорости отверждения, остаточного мономера, механической прочности, концентрации пероксида бензоила и тепловыделения во время отверждения.
Редакции
Ревизия - это замена протеза. Это означает, что протез, ранее имплантированный в тело, удаляется и заменяется новым протезом. По сравнению с первоначальной операцией ревизии часто более сложные и трудные, потому что каждая ревизия связана с потерей здорового костного вещества. Ревизионные операции также обходятся дороже для получения удовлетворительного результата. Поэтому самая важная цель - избежать пересмотра, используя хорошую хирургическую процедуру и продукты с хорошими (долгосрочными) результатами.
К сожалению, не всегда удается избежать доработок. [2] [4] Также могут быть разные причины для ревизии, и есть различие между септической и асептической ревизией. [8] Если необходимо заменить имплант без подтверждения инфекции - например, в асептических условиях - цемент не обязательно удаляют полностью. Однако, если имплантат расшатался по септическим причинам, цемент необходимо полностью удалить, чтобы избавиться от инфекции. При современном уровне знаний удалить цемент легче, чем отсоединить хорошо закрепленный протез без цемента от костного участка. В конечном счете, для стабильности обновленного протеза важно своевременно обнаружить возможное расшатывание первоначального имплантата, чтобы сохранить как можно больше здоровой кости.
Протез, зафиксированный костным цементом, обеспечивает очень высокую первичную стабильность в сочетании с быстрой ремобилизацией пациентов. Цементированный протез может быть полностью нагружен очень скоро после операции, потому что ПММА набирает максимальную прочность в течение 24 часов. [8] Необходимая реабилитация сравнительно проста для пациентов, которым был имплантирован цементный протез. Суставы можно снова нагружать очень скоро после операции, но использование костылей по-прежнему необходимо в течение разумного периода времени из соображений безопасности.
Костный цемент оказался особенно полезным, поскольку к порошковому компоненту можно добавлять определенные активные вещества, например, антибиотики . Активные вещества высвобождаются локально после установки имплантата в новый сустав, то есть в непосредственной близости от нового протеза, и было подтверждено, что они снижают опасность инфекции. Антибиотики действуют против бактерий именно в том месте, где они необходимы в открытой ране, не подвергая организм в целом излишне высоким уровням антибиотиков. Это делает костный цемент современной системой доставки лекарств, которая доставляет необходимые лекарства непосредственно к месту операции. Важным фактором является не количество активного вещества в цементной матрице, а то, сколько активного вещества фактически высвобождается локально. Слишком большое количество активного вещества в костном цементе на самом деле было бы вредным, потому что механическая стабильность фиксированного протеза ослаблена высокой долей активного вещества в цементе. Местные уровни активного вещества в костных цементах промышленного производства, которые образуются с использованием костных цементов, содержащих активные вещества, являются приблизительными (при условии отсутствия несовместимости) и значительно ниже клинических стандартных доз для системных однократных инъекций.
Смотрите также
- Остеопластика - использование костного цемента для уменьшения боли
Рекомендации
- ^ Верт, Мишель; Дои, Йошихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Гесс, Майкл; Ходж, Филипп; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология для биорелированных полимеров и приложений (Рекомендации IUPAC 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. DOI : 10.1351 / PAC-REC-10-12-04 . S2CID 98107080 .
- ^ а б Халлан, Гейр; Эспехауг, Биргитте; Furnes, Ove; Ванген, Хельге; Høl, Paul J .; Эллисон, Питер; Гавелин, Лейф И. (2012). «Есть ли еще место для цементированного титанового бедренного стержня? 10 108 случаев из Норвежского реестра артропластики» . Acta Orthopaedica . 83 (1): 1–6. DOI : 10.3109 / 17453674.2011.645194 . PMC 3278649 . PMID 22206445 .
- ^ "Wir über uns" . Endoprothesenregister Deutschland . EPRD Deutsche Endoprothesenregister GmbH. Архивировано из оригинала на 2016-02-25 . Проверено 22 февраля +2016 .
- ^ а б Havelin, LI; Espehaug, B .; Vollset, SE; Engesaeter, LB (1995). «Влияние типа цемента на раннюю ревизию тотальных протезов бедра Чарнли. Обзор восьми тысяч пятисот семидесяти девяти первичных артропластик из Норвежского реестра артропластики». Журнал костной и суставной хирургии . 77 (10): 1543–1550. DOI : 10.2106 / 00004623-199510000-00009 . PMID 7593063 .
- ^ Оценка неэкзотермических ортопедических цементов на основе аморфного фосфата магния (AMP), Biomed. Матер. 11 (2016) 055010, https://dx.doi.org/10.1088/1748-6041/11/5/055010 .
- ^ Br. J. Anaesth. (2009) 102 (1): 12-22. DOI: 10.1093 / bja / aen328
- ^ ASTM F451: Стандартные спецификации для акрилового костного цемента
- ^ а б Ван Тол, Александр Франциск; Tibballs, John E .; Роар Гьердет, Нильс; Эллисон, Питер (2013). «Экспериментальное исследование влияния шероховатости поверхности на прочность сцепления кость-цемент-имплантат при сдвиге». Журнал механического поведения биомедицинских материалов . 28 : 254–262. DOI : 10.1016 / j.jmbbm.2013.08.005 . PMID 24004958 .
Внешние ссылки
- Примечание по применению, описывающее, как измерить остаточный мономер в костном цементе
- Презентация по реологии костного цемента