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.

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"

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)