Осложнения применения синтетических материалов в травматологии и ортопедии

а) Применение полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (ПСММ). Ультравысокомолекулярный полиэтилен является инертным термопластичным полимером. Плотность почти как у полиэтиленов низкой плотности, однако высокий молекулярный вес обеспечивает большую прочность и износостойкость в сравнении с другими полиэтиленами. Материал разработан для эндопротезов тазобедренного и коленного суставов и стерилизуется гамма-облучением.

Было отмечено, что гамма-облучение приводит к окислению материала и пагубно изменяет физические и химические свойства материала до такой степени, что появилось понятие «срока службы вкладыша». Вследствие этого современные методы стерилизации включают воздействие гамма-облучения в бескислородной среде, например в азотной атмосфере. Хотя стерилизация оксидом этилена является альтернативой, облучение позволяет создавать перекрестные связи, улучшающие износостойкость.

В паре с полированным металлом полэтилен сверхвысокой молекулярной массы (ПСММ) имеет низкий коэффициент трения и, как казалось, идеален для эндопротезов. Это подтвердилось в протезировании тазобедренного сустава с простым шарообразным соединением. Тем не менее, ПСММ имеет и недостатки:
1) перекрестные связи могут улучшить износостойкость, однако снижают пластичность материала, что может приводить к образованию трещин;
2) будучи вязкоупругим материалом, он подвержен деформациям (растяжению и медленному изменению формы);
3) легко стирается под воздействием костной крошки и частиц акрилового цемента.

б) Применение соединений кремния в травматологии и ортопедии. Существует широкий ряд кремниевых полимеров, из которых особенно практичным материалом является силиконовая резина (силастик). Это твердый, прочный, эластичный и инертный материал, применяемый в эндопротезировании межфаланговых суставов кистей и стоп.

Тем не менее, долгосрочные результаты ограничены в связи с чувствительностью материала к разрушению при повреждении поверхности такого имплантата острыми инструментами или костными фрагментами.

Наличие частиц кремния в организме может индуцировать развитие гиганто-клеточного синовита; иногда эрозии кости выявляются на удалении от импланта. Поэтому главной областью применения силастика является производство временных спейсеров для расположения внутри сухожильных каналов перед трансплантацией сухожилия.

Синтетические заменители кости
Синтетические заменители кости. Изначально использовались в качестве остеокондуктивных агентов или в качестве средства доставки антибиотиков.
Возможны различные формы, в том числе жидкие, пастообразные, (а, б).
Используются для заполнения малых дефектов и в качестве спейсера с антибиотиком после резекции кости при хроническом остеомиелите (в).

в) Применение углерода в травматологии и ортопедии. Чрезвычайно биосовместимый материал имеет широкие перспективы применения. Как углеродное волокно, он устойчив к износу и служит смазкой, что может использоваться в протезировании суставов. В виде карбоновых волокон его можно использовать при замене связок; он индуцирует вокруг себя формирование продольных волокон фиброзной ткани, замещающих естественную связку. Тем не менее, углеродные волокна имеют тенденцию ломаться, а при попадании в синовиальную оболочку, они вызывают синовит.

Карбоновые композиты также используют в производстве пластин и эндопротезов суставов; коэффициент упругости ниже, чем у металла, поэтому возможна лучшая биосовместимость с костью. Карбоновые волокна также широко используются для изготовления аппаратов внешней фиксации, например, для соединительных штанг и колец, так как они сочетают в себе легкий вес, жесткость и рентгенопрозрачность.

г) Применение акрилового цемента в ортопедии и травматологии. При эндопротезировании суставов компоненты часто закрепляются в кости акриловым цементом (полиметилметакрилатом, ПММК). Обычно он состоит из двух частей: жидкой (мономер) и порошкообразной (полимер с ко-полимером или другими добавками), которые смешиваются и вызывают экзотермическую реакцию полимеризации.

Цемент имплантируется в кость до застывания с последующим введением компонентов эндопротеза. При достаточном давлении пастообразный материал распространяется по костным порам и после полной полимеризации исключает подвижность между протезом и костью. Он может выдерживать большие сжимающие нагрузки, но легко ломается при растяжении.

Техника замешивания и введения в кость влияет на его прочностные свойства. Увеличение прочности на 50% при сжатии может быть достигнуто при вакуумном смешивании и центрифугировании перед введением; это уменьшает количество пустот в смеси. Кроме того, предварительное сдавливание цемента в костном ложе перед введением имплантата улучшает сцепление между цементом и порами на поверхности кости.

Когда частично полимеризованный цемент вводится в костное ложе, часто происходит снижение давления у пациента; это объясняется всасыванием остаточного количества мономера, который вызывает периферическое расширение сосудов, но также возможна и жировая эмболия.

Эта проблема является редкой у пациентов с остеоартрозом, но у пожилых больных с остеопорозом мономер и жир костного мозга очень быстро могут попасть в кровоток и падение давления может вызвать проблемы, вплоть до летального исхода.

При хорошей технике цементирования остеоинтеграция может и должна быть на акриловой поверхности. Тем не менее, если введение цемента в канал прошло не очень удачно, то формируется фиброзная прослойка между цементом и костью, толщина которой зависит от степени проникновения цемента в костную ткань. На этой пленке могут наблюдаться грануляционная ткань и гигантские клетки как реакция на инородное тело.

Эта относительно спокойная ткань остается неизменной в широком диапазоне биологических и механических условий, но при избыточной подвижности на границе цемент-кость, при попадании продуктов износа полиэтилена в цемент развивается агрессивная реакция, которая приводит к костной резорбции, дезинтеграции поверхностей, иногда ситуация бывает настолько тяжелой, что может определяться как «агрессивный гранулема-тоз» или «агрессивный остеолиз». Резорбция кости и ослабление цементной фиксации также могут быть связаны с вялотекущей инфекцией, иногда проявляющейся впервые через много лет после операции; до сих пор неясно, предшествует ли в таких случаях инфекция развитию нестабильности или же наоборот.

д) Применение гидроксиапатита в травматологии и ортопедии. Минеральная часть кости в большей степени состоит из кристаллов гидроксиаппатита. Поэтому не удивительно, что данный материал был использован для получения остеоиндуктивных и остеокондуктивных костных трансплантатов. Пористый гидроксиапатит, полученный из кораллов, быстро встраивался в живую кость, а синтетические имплантаты, содержащие гидроксиапатит и трифосфат кальция стали коммерчески доступными в качестве заменителей кости.

Можно провести плазменное напыление гидроксиапатита на поверхность имплантатов; он является весьма приемлемой поверхностью для костных клеток и способствует быстрой остеоинтеграции. Гидроксиапатитное покрытие нашло применение при бесцементном эндопротезировании и при использовании стержней для аппаратов наружной фиксации.

- Читать далее "Причины боли в области плечевого сустава"

Оглавление темы "Болезни плечевого сустава":
  1. Осложнения применения синтетических материалов в травматологии и ортопедии
  2. Причины боли в области плечевого сустава
  3. Осмотр, пальпация и оценка движений в плечевом суставе
  4. Методы обследования плечевого сустава
  5. Синдром поражения ротаторной манжеты плеча
  6. Причины синдрома импинджмента ротаторной манжеты плеча
  7. Симптомы и клиника импинджмента ротаторной манжеты плеча
  8. Рентгенограмма, МРТ и УЗИ при импинджменте ротаторной манжеты плеча
  9. Лечение боли при импинджменте ротаторной манжеты плеча
  10. Отложение кальция на сухожилиях (острый кальцифицирующий тендинит)

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: