Костный цемент - Bone cement

ИЮПАК определение
Синтетический, самоотверждающийся органический или неорганический материал, используемый для заполнения полости или для создания механической фиксации.

Примечание 1: Самоотверждение на месте 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]

Костные цементы были очень успешно использованы для закрепления искусственные суставы (тазобедренные суставы, коленные суставы, плечо и локтевые суставы ) более полувека. Искусственные суставы (называемые протезами) фиксируются костным цементом. Костный цемент заполняет свободное пространство между протезом и протезом. кость 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 (то есть полиметилметакрилат или ПММА). ПММА впервые был использован клинически в 1940-х годах в пластической хирургии для закрытия разрывов в черепе. Перед применением в хирургии были проведены комплексные клинические испытания совместимости костных цементов с телом. хирургия. Отличная совместимость с тканями ПММА позволили использовать костные цементы для крепления 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 доля растет. Костный цемент считается надежным материалом для анкеровки благодаря простоте его использования в клинической практике и, в частности, из-за его доказанной длительной выживаемости с цементированными протезами. Бедро и колено регистры для замены искусственных суставов, например, в Швеции и Норвегии[2] наглядно продемонстрировать преимущества цементированного крепления. Аналогичный регистр для эндопротезирования был введен в Германии в 2010 году.[3]

Сочинение

Костные цементы представлены в виде двухкомпонентных материалов. Костные цементы состоят из порошка (т.е. предварительно полимеризованного ПММА и / или ПММА или ММА гранулы сополимера и / или аморфный порошок, радиозатухающий агент, инициатор) и жидкость (мономер ММА, стабилизатор, ингибитор). Два компонента смешиваются и свободная радикальная полимеризация происходит из мономер когда инициатор смешивается с ускорителем. Костный цемент вязкость со временем превращается из текучей жидкости в состояние, подобное тесту, которое можно безопасно наносить, а затем, наконец, затвердевает в твердый затвердевший материал.[4] Установленное время может быть адаптировано, чтобы помочь врачу безопасно нанести костный цемент в костное ложе для закрепления металлического или пластикового протезного устройства на кости или использовать его отдельно для лечения остеопоротических компрессионных переломов.

Вовремя экзотермический процесс свободнорадикальной полимеризации, цемент нагревается. Это тепло полимеризации достигает в организме температуры около 82-86 ° C. Эта температура выше критического уровня для белок денатурация 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 ток крови.

Отдельные компоненты костного цемента также известны в области стоматологических наполнителей. Акрилат пластмассы на основе также используются в этих приложениях. Хотя отдельные компоненты не всегда абсолютно безопасны в качестве фармацевтических добавок и активных веществ сами по себе, как костный цемент, отдельные вещества либо превращаются, либо полностью заключены в цементной матрице во время фазы полимеризации от увеличения вязкости до отверждения. Исходя из современных данных, затвердевший костный цемент теперь можно классифицировать как безопасный, что было первоначально продемонстрировано во время ранних исследований совместимости с организмом, проведенных в 1950-х годах.

Совсем недавно костный цемент использовался в позвоночнике и вертебропластика или же кифопластика процедуры. 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, высвобождающийся из костного цемента, является причиной циркуляционных реакций и эмболия. Однако теперь известно, что этот мономер (остаточный мономер) метаболизируется дыхательной цепью и распадается на углекислый газ и вода и 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] В этом стандарте описаны методы испытаний для оценки скорости отверждения, остаточного мономера, механической прочности, концентрации пероксида бензоила и выделения тепла 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 сложны и трудны, 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] Причины ревизии также могут быть разными, и существует 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 причине септического заболевания, цемент необходимо полностью удалить, чтобы избавиться от инфекции. В настоящее время легче удалить цемент, 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, так как ПММА набирает максимальную прочность в течение 24 часов.[8] Необходимая реабилитация сравнительно проста для пациентов, которым имплантирован протез с цементом. Суставы можно снова нагружать очень скоро после операции, но использование костылей все еще необходимо в течение разумного периода времени из соображений безопасности.

Костный цемент оказался особенно полезным, поскольку определенные активные вещества, например антибиотики, может быть добавлен к порошковому компоненту. 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 чрезмерно высоким уровням антибиотиков. Это делает костный цемент современным система доставки лекарств который доставляет необходимые лекарства прямо к месту операции. Важным фактором является не количество активного вещества в цементной матрице, а то, какое количество активного вещества фактически высвобождается локально. Слишком большое количество активного вещества в костном цементе на самом деле будет вредным, потому что механическая стабильность фиксированного протеза ослаблена из-за высокой доли 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

Рекомендации

  1. ^ 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. Дои:10.1351 / PAC-REC-10-12-04.
  2. ^ а б Халлан, Гейр; Эспехауг, Биргитте; Furnes, Ove; Ванген, Хельге; Høl, Paul J .; Эллисон, Питер; Хавелин, 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. Дои:10.3109/17453674.2011.645194. ЧВК  3278649. PMID  22206445.
  3. ^ "Wir über uns". Endoprothesenregister Deutschland. EPRD Deutsche Endoprothesenregister GmbH. Архивировано из оригинал на 2016-02-25. Получено 22 февраля 2016.
  4. ^ а б Havelin, L.I .; Espehaug, B .; Vollset, S.E .; Энгесэтер, Л. Б. (1995). «Влияние типа цемента на раннюю ревизию тотальных протезов тазобедренного сустава Чарнли. Обзор восьми тысяч пятисот семидесяти девяти первичных артропластических операций из Норвежского регистра артропластики». Журнал костной и суставной хирургии. 77 (10): 1543–1550. Дои:10.2106/00004623-199510000-00009. PMID  7593063.
  5. ^ Оценка неэкзотермических ортопедических цементов на основе аморфного фосфата магния (АМФ), Biomed. Mater. 11 (2016) 055010, г. https://dx.doi.org/10.1088/1748-6041/11/5/055010.
  6. ^ Br. J. Anaesth. (2009) 102 (1): 12-22. Doi: 10.1093 / bja / aen328
  7. ^ ASTM F451: Стандартные спецификации для акрилового костного цемента
  8. ^ 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. Дои:10.1016 / j.jmbbm.2013.08.005. PMID  24004958.

внешняя ссылка