Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Журнал «Травма» Том 15, №1, 2014

Журнал «Травма» Том 15, №1, 2014

Жесткостные и прочностные характеристики различных марок костного цемента на основе полиметилметакрилата и их изменение со временем

Жесткостные и прочностные характеристики различных марок костного цемента на основе полиметилметакрилата и их изменение со временем

Авторы: Лоскутов О.А., Васильченко Е.В. — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины»; Амбражей М.Ю. — Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск

Версия для печати

В работе изложена методика определения модуля упругости при механических испытаниях костных цементов на сжатие. Представлены результаты исследований механических свойств костных цементов различных производителей при испытании на сжатие и зависимость параметров прочности и жесткости от времени выдержки после полимеризации. В результате исследования было выявлено, что все четыре марки исследуемых костных цементов соответствуют нормативным требованиям ГОСТ ISO 5833-2011, а лучшим комплексом свойств обладает костный цемент Cemex Rx.

У роботі наведена методика визначення модуля пружності під час механічних випробувань кісткових цементів на стиснення. Подані результати досліджень механічних властивостей кісткових цементів різних виробників при випробуванні на стиснення та залежність параметрів міцності та жорсткості від часу витримки після полімеризації. У результаті дослідження було виявлено, що всі чотири марки досліджуваних кісткових цементів відповідають нормативним вимогам ДСТУ ISO 5833-2011, а найкращий комплекс властивостей має кістковий цемент Cemex Rx.

The paper presents method of determining modulus of elasticity in mechanical compression testing of bone cement. The results of investigation of mechanical properties of bone cements from different manufacturers under the compression test and the dependence of the strength and stiffness parameters on the exposure time after polymerization. The study found that all four brands of studied bone cements comply with regulatory requirements of State Standard ISO 5833-2011, and bone cement Cemex Rx has the best combination of properties.

костный цемент, механические испытания, испытание на сжатие, модуль упругости.

кістковий цемент, механічні випробування, випробування на стиснення, модуль пружності.

bone cement, mechanical tests, compressiion test, modulus of elasticity.

Статья опубликована на с. 114-117

Введение

С 1961 года, когда британский ортопед John Charnley начал широко использовать костный цемент на основе полиметилметакрилата в эндопротезировании тазобедренного сустава, и до сегодняшнего дня практически каждый ортопед, который занимается эндопротезированием крупных суставов, сталкивался с необходимостью использования костного цемента [1, 6].

Несмотря на то, что украинские и многие зарубежные ортопеды отдают предпочтение бесцементным методикам, эндопротезирование тазобедренного сустава с использованием цементных технологий, судя по отдаленным результатам реестров многих стран, не утратило своей актуальности. По последним данным качественных европейских реестров, цементный тип фиксации одного или обоих компонентов используется в 4,5–58 % случаев, а в скандинавских странах этот показатель достигает 90 % [5, 8, 9].

В частности, в клинике эндопротезирования крупных суставов ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины» на базе КУ «Днепропетровская областная клиническая больница им. И.И. Мечникова» в период с января 2006 г. по май 2013 г. была выполнена 2921 операция эндопротезирования тазобедренного сустава. Из них 2697 (91,7 %) операций бесцементного эндопротезирования тазобедренного сустава и 224 (8,3 %) — эндопротезирования тазобедренного сустава с использованием цементных технологий.

Читайте так же:
Соотношение состава цементного раствора

Одним из наиболее важных свойств костного цемента является его механическая прочность, которая влияет на долговечность функционирования системы «кость — цемент — имплантат». По данным межгосударственного стандарта по контролю свойств акрилового цемента, используемого в хирургии (ГОСТ ISO 5833-2011), оцениванию подлежат следующие характеристики: прочность на сжатие (не менее 70 МПа), модуль изгиба (не менее 1800 МПа) и прочность на изгиб (не менее 50 МПа) [2, 6].

Создание новых полимерных материалов и совершенствование методов их применения в практике ортопедии невозможно без определения их реальных механических свойств, в первую очередь прочностных и жесткостных. Учет их изменения со временем в процессе эксплуатации также очень важен для оценки и обеспечения требуемого ресурса работы имплантата.

Имеющаяся информация [3] о тенденции снижения прочностных свойств цемента Osteobond по мере увеличения времени выдержки с момента полимеризации требует проверки и уточнения на костных цементах различных производителей.

Цель работы: провести сравнительную оценку прочностных характеристик различных марок костного цемента, наиболее часто используемых в клинике эндопротезирования суставов, в разные временные промежутки после полимеризации.

Материалы и методы исследований

Исследования выполнены на образцах костных цементов Cemex Rx, DePuy CMW 1, Osteobond Zimmer и Simplex Stryker P, изготавливаемых на основе полиметилметакрилата. Подготовку костного цемента проводили по стандартной методике, описанной в инструкции производителя. Жидкость-мономер добавляли в порошок-полимер, смесь тщательно перемешивали вручную. Образцы формовали вручную по стандартной технологии. Для изготовления образцов использовали формы из нержавеющей стали в виде полых, открытых с торцов цилиндров со шлифованной внутренней поверхностью, покрытой антиадгезивным веществом. Номинальные размеры всех форм для изготовления образцов были одинаковы и составляли: внутренний диаметр D — 15,5 мм, высота h = 20 мм. Указанные размеры образцов в большей степени способствуют проявлению дефектов усадки и пористости (так называемый масштабный фактор) по сравнению со стандартным размером образца по ISO 5833.

Противоположные торцы полимеризованных образцов подвергали мокрому шлифованию на станке Metasinex с использованием абразивной бумаги зернистостью P 240.

Механические характеристики костного цемента определяли на основе испытаний на осевое сжатие подготовленных цилиндрических образцов. Геометрические размеры образца определялись по требованиям ISO 5833. Испытания образцов проводили с использованием универсальной испытательной машины FP-100/1 (рис. 1) в диапазоне 0–40000 Н. Скорость движения траверсы была равна 20,5–20,9 мм/мин и соответствовала требованиям стандарта. Во всех случаях фиксировались технические диаграммы сжатия «нагрузка P (Н) — укорочение образца h (мм)», которые подвергались дальнейшему анализу.

Испытания образцов анализируемых цементов проводили на 1, 14, 60 и 90-е сутки с момента полимеризации. В соответствии с требованиями стандарта ISO 5833, на одну точку плана эксперимента испытывали пять образцов с последующим определением среднего арифметического значения верхнего предела текучести (прочности) и его стандартного отклонения.

Предел текучести (прочности) определяли по формуле 1:

где Рmax — максимальное значение усилия, Н (см. рис. 2); F — начальная площадь поперечного сечения цилиндрического образца,

Читайте так же:
Потеря активности цемента от времени хранения

где dcp — средний диаметр испытываемого образца, определяемый по требованиям ISO 5833.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась при помощи методов вариационной статистики в пакете прикладных программ Statistica 6.1 [5].

Оценку неопределенности определения верхнего предела текучести (прочности) проводили по рекомендациям GUM [7].

Значения модуля упругости находили методом относительных измерений путем сравнения диаграммы предварительного нагружения испытательной оснастки без образца (которая испытывает исключительно упругую деформацию) с диаграммой нагружения испытываемого образца в испытательной оснастке. При этом определяли жесткость оснастки и системы «оснастка — образец», соответственно, как тангенс наклона прямой в упругой области. Для выбора зазоров и люфтов опорных плит оснастки, а также их центровки в шаровом аксиаторе нагружение проводили несколько раз (3–5).

Модуль упругости определяли по следующей формуле:

где h — начальная высота образца, мм; F — начальная площадь образца в плане, мм 2 ; K — средняя жесткость оснастки по данным предварительных нагружений, Н/мм; K — жесткость системы «образец — оснастка» по данным измерения, Н/мм; K, (K) = tg (a,a), где a,a — угол, образованный касательной к прямому участку диаграммы сжатия (рис. 2).

Результаты исследований и их обсуждение

Типичная диаграмма сжатия костных цементов (рис. 2) соответствует условно идеализированной диаграмме сжатия по требованиям ISO 5833.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и на рис. 3.

Полученные результаты свидетельствуют о статистически достоверной изменчивости прочностных свойств (предела текучести) различных видов цементов на основе полиметилметакрилата со временем (рис. 3). После полимеризации происходит незначительное снижение, а затем рост прочности костных цементов. Несколько отличается поведение образцов цемента Cemex Rx, прочность которого монотонно возрастает с увеличением времени выдержки (рис. 3). Этот факт можно связать с особым составом цемента, в частности меньшими по сравнению с другими производителями содержанием мономера, температурой полимеризации и относительно низким выделением остаточного мономера в процессе полимеризации [1].

Необходимо также отметить повышенный разброс значений прочности образцов цемента Simplex Stryker P (табл. 1), по-видимому, также объясняемый особенностями его химического состава.

Полученные значения предела текучести (прочности) при испытании на сжатие всех четырех видов цемента соответствуют нормативным требованиям ISO 5833.

Выводы

Подводя итоги проведенного механического эксперимента, следует отметить, что образцы всех рассмотренных марок костного цемента на основе полиметилметакрилата в различные сроки исследования обладают прочностными и жесткостными характеристиками, допустимыми международными стандартами ISO 5833 (прочность на сжатие не менее 70 МПа). При этом костный цемент торговой марки Cemex Rx демонстрирует монотонное увеличение прочностных характеристик с течением времени после полимеризации.

Для дальнейшего исследования поведения костного цемента необходимо проведение экспериментальных исследований в условиях, максимально приближенных к системе «кость — цемент — имплантат».

1. Лоскутов А.Е. Костный цемент в эндопротезировании тазобедренного сустава (обзор литературы) / А.Е. Лоскутов, Е.В. Васильченко // Літопис травматології та ортопедії. — 2013. — № 1–2. — С. 188-193.

Читайте так же:
Что такое пластическая прочность цементного теста

2. Имплантаты для хирургии. Акрилцементы (ISO 5833:2002, IDT) ГОСТ ISO 5833-2011. [Введен в действие 2013-01-01]. — М.: Стандартинформ, 2013. — 20 с.

3. Лоскутов О.А. Прочностные и жесткостные характеристики костного цемента Osteobond ® , полимеризованного в условиях операционной // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2008. — № 1. — С. 65-69.

4. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных / О.Ю. Реброва. — М.: Медиа Сфера, 2006. — 305 с.

5. Annual Report National Joint Registry for England, Wales and Northern Ireland [Електронний ресурс] / M. Porter, M. Borroff, P. Gregg et al.] // 10th Annual Report National Joint Registry for England, Wales and Northern Ireland, 2013. Режим доступу: http://www.njrcentre.org.uk/njrcentre/Portals/0/Documents/England/Reports/10th_annual_report/NJR 2010th Online Appendices 2013.pdf

6. Breusch S.J. The well-cemented total hip arthroplasty / S.J. Breusch, H. Malchau. — Heidelberg: Springer, 2005. — 377 р.

7. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. ISO, Geneva, First Edition. — 1995 — 101 p. Пер. с англ. — СПб.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 1999. — 126 с.

8. The Norwegian Arthroplasty Register / O. Furnes, L.I. Havelin, B. Espehaug et al. // Annually report. — 2010. — 214 p.

9. Why do we need hospital-based registries? The Geneva Hip Arthroplasty Registry / A. Lübbeke, G. Garavaglia, C. Barea et al. — Geneva: Division of Orthopaedics and Trauma Surgery, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland. — 2010. — 22 p.

Цемент ортопедический Surgical Simplex, рентгенконтрастный — Эндопротезы

  • Цемент ортопедический Surgical Simplex, рентгенконтрастный
  • Цемент ортопедический Surgical Simplex, рентгенконтрастный
  • Цемент ортопедический Surgical Simplex, рентгенконтрастный

Секрет выдающейся длительности сохранения рабочих свойств цемента Simplex P кроется в его уникальной химической формуле и запатентованной технологии. Это обеспечивает наличие превосходной вязкости и пористости, которые реализуются в высочайшей усталостной прочности и механических свойствах.

Химический состав:
Только в цементе Simplex P использовано проверенное сочетание 75-15-10:
75% метилметакрилат-стирол-кополимера для прочности
15% полиметилметакрилата для технологических свойств и
10% сульфата бария для рентгеноконтрастности.

В костном цементе Simplex P применены надлежащие компоненты в оптимальном соотношении, что обеспечивает сочетание непревзойденной прочности и технологических свойств для получения надежных непосредственных и отдаленных клинических результатов. Эксклюзивными особенностями технологии получения цемента Simplex P являются следующие:

  • Бензоил пероксид является ключевым компонентом, определяющим характеристики смешивания, технологические и установочные свойства костного цемента. Надежные результаты применения цемента Simplex P обусловлены тем, что бензоил пероксид инкапсулируется в каждый пузырек кополимера. В сопроводительной документации к порошкообразным продуктам, имеющим в комплекте бензоил пероксид в качестве добавляемого к основному полимеру ингредиента, может быть указано, что компоненты различных лотов нельзя смешивать. Возможной причиной этого могут быть различия в технологии приготовления (состава бензоил пероксида) от партии к партии. При использовании костного цемента Simplex P компоненты продукта можно смешивать вне зависимости от их принадлежности к определенной партии, что является существенным для получения надежных и предсказуемых результатов.
  • В отличие от стирольного кополимера, частицы которого имеют форму капель, РММА готовят в виде «чешуек». Благодаря этим чешуйкам, порошкообразная масса цемента становится более компактной и менее плотной в сравнении с цементами других типов. Сочетание чешуек и капель в полимерном порошке цемента Simplex P способствует его лучшему смачиванию при смешивании с мономером (жидким компонентом). Это обеспечивает оптимальные технологические характеристики цемента Simplex P.
Читайте так же:
Цементная добавка uponor vd 550

При замешивании цемента Simplex P быстро достигается оптимальная вязкость и сохраняется 8-14 мин. Температура нагрева цемента 60º С.

Влияние местного бисфосфоната на частоту рецидивов гигантоклеточной опухоли костей конечностей

Влияние местного бисфосфоната на частоту рецидивов гигантоклеточной опухоли кости конечности: проспективное рандомизированное контролируемое исследование

Целью клинического исследования является изучение возможности местной доставки бисфосфонат в качестве хирургического адъюванта может снизить вероятность гигантоклеточной опухоли кости возвращаясь в то же место. Гипотеза заключается в том, что местная администрация бисфосфонат снизит скорость возврата опухоли по сравнению с традиционными агрессивное хирургическое удаление опухоли.

Целью клинического исследования является изучение возможности местной доставки бисфосфонат (костный цемент из ПММА с высоким содержанием БП) в качестве хирургического адъюванта может уменьшить частота рецидивов гигантоклеточной опухоли кости. Следователи оценит, насколько бисфонфонат в качестве хирургического адъюванта улучшает вторичные исходы, такие как боль, функция, лихорадка или раневые осложнения. Гипотеза заключается в том, что местная администрация бисфосфонат снизит частоту рецидивов GCT по сравнению с традиционными агрессивными выскабливание внутри очага поражения.

  • Гигантоклеточная опухоль кости

Тип вмешательства: Препарат, средство, медикамент

Описание: 4 мг золедроновой кислоты (Zometa) добавляется в каждый пакет костного цемента.

Этикетка Arm Group: Бисфосфонатная группа

Другое имя: золедронат

Критерии включения: — Первичная доброкачественная ГКТ кости — Поражение конечности — Поражение, поддающееся реконструкции (выскабливание внутри очага поражения), определяется как имеющее не менее один неповрежденный столбик кости после удаления — Отсутствие ранее системной терапии бисфосфонатами или деносумабом Критерий исключения: — Рецидивирующая ГКТ кости — Расположение вне конечностей — Поражение слишком обширное для лечения внутри очага поражения из-за потери костной ткани сустава. инвазия или большой компонент мягких тканей — Дети и беременность — Предыдущая системная терапия бисфосфонатами или деносумабом

Принимает здоровых добровольцев

Фамилия: Sarah Dawson, RN

Тип: Главный следователь

Принадлежность следователя: Сент-Луисский университет

ФИО следователя: David Greenberg, MD;; Assistant Professor

Должность следователя: Доцент ортопедической хирургии Университета Сент-Луиса

Метка: Контрольная группа

Тип: Без вмешательства

Описание: Хирургическая процедура для всех пациентов будет включать обширное выскабливание очага поражения для удаления макроскопической опухоли, высокоскоростное удаление заусенцев остаточной полости, адъювантное лечение остаточной полости с последующей тампонажкой полости полиметилметакрилатным (ПММА) костным цементом (Simplex P; Stryker, Mahwah, New Jersey) отдельно или костный цемент с субхондральным костным трансплантатом аллотрансплантата. Выбор реконструкции полости остается на усмотрение лечащего хирурга. Традиционные местные адъюванты (коагуляция аргоновым лучом, фенол, этанол или криотерапия) будут использоваться в зависимости от предпочтений хирурга. В дополнение к вышеуказанному стандартному лечению пациенты будут рандомизированы в одну из двух исследуемых групп. В группе 1, контрольной группе, дополнительная местная терапия использоваться не будет.

Метка: Бисфосфонатная группа

Описание: В группе 2, бисфосфонатной группе, 4 мг золедроновой кислоты (Zometa) будут добавлены в каждый мешок костного цемента.

Модель вмешательства: Параллельное присвоение

Описание модели вмешательства: Рандомизированное контролируемое исследование

Часто задаваемые вопросы о костном цементе

Все изделия представленные нашей компанией имеют регистрационные удостоверения Минздрава России и сертификаты соответствия РОСТЕСТ.

Смотрите также:

Файлы

Что лучше – высокая, или низкая вязкость?
– Это зависит от техники цементирования: низкая, рекомендуется для ввода шприцом и заполнения длинных полостей (например, в бедре или плечевой кости), высокая вязкость, больше подходит для укладки пальцами и плоских поверхностей (например, колена).

Что лучше – ретроградное или прямое наполнение?
– Ретроградное наполнение создает меньшее давление в полости, но при большем вихревом потоке, и, как следствие, большее загрязнение цемента жиром и кровью. Прямое заполнение более ламинарное и менее загрязняющее.

Что такое «Вакуумная техника»?
– Вакуумное смешивание означает процедуру смешивания в вакууме в закрытом смешивающем устройстве, чтобы защитить медсестру от мономерных испарений. Вакуумное применение означает, что цемент вводиться посредством засасывания из дистального конца костной полости через дополнительное отверстие в бедре.

Какие факторы являются определяющими для хорошего цементирования?
– Необходимо точное соблюдение всех действий в соответствии с временной диаграммой, создание высокого давления, постепенное введение цемента и эндопротеза для получения ламинарного потока, без заколачивания молотком, постоянное удержание эндопротеза вплоть до затвердевания, охлаждение, хорошая очистка среза кости от крупиц цемента.

Какой эффект добавляет компрессионное кольцо?
– Кольцо повышает давление в костной полости, за счет этого, цемент глубже входит в спонгиозную костную ткань, и фиксация цемента в кости улучшается. В то же время, контакт цемента и эндопротеза увеличивается и микросцепление улучшается.

Какое количество цемента необходимо?
– Для замены бедра обычно достаточно 40-50 граммов для бедренной кости и около 20 граммов для вертлужной впадины, также как и для тибиального среза или плеча. Для ревизий или крупных берцовых костей необходимо около 60-80 граммов. Это также верно и для методов цементирования под высоким давлением или когда используются тонкие ножки эндопротезов, которые, как считается в настоящее время, имеют лучшие физические свойства.

Какая поверхность ножки эндопротеза лучше
– бластированная или полированная? – Сложно ответить на этот вопрос. Бластированная ножка имеет лучший первичный контакт с цементом, но может проседать, если силы слишком велики; полированный стержень проседает в цементную мантию в любом случае.

Является ли костный цемент клеем?
– Определенно нет. Он не связывается химически ни с костью, ни с кобальтовым сплавом, ни с титановым, но он крепко и сразу фиксирует имплантант, и стабилен в кости. Костный цемент играет роль буферной прослойки для передачи напряжения между имплантантом и костью, и обеспечивает распределение нагрузок по большей площади.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector