Имплантанты для переломов
Материалы, используемые для фиксации имплантатов должны быть крепкими, пластичными, адаптируемыми к поверхности кости и биосовместимыми. Металлы широко используются в костной хирургии; наиболее часто применяются нержавеющая сталь, сплав хром-молибден и технически чистый титан. В черепно-лицевой хирургии наибольшее применение нашел титан.
Преимуществами титана являются (1) его устойчивость к коррозии вследствие формирования поверхностной оксидной пленки и (2) превосходная толерантность к ткани, обеспечивающая его практически полную физиологическую инертность. Отмечено, что через какое-то время маленькие металлические частицы, образовавшиеся или вследствие естественного окисления металлов, или из дефектов самого имплантата, поглощаются ретикулоэндотелиальной системой. Это может приводить к лимфоаденопатии и к накоплению металла в печени.
Недавно, после многих лет научно-исследовательских работ, были внедрены полимерные материалы, подвергающиеся биорезорбции. Большая часть этих материалов основана на различных сополимерах сложных эфиров ортомолочной кислоты; несмотря на это, исследуются и новые составы с новейшими полимерными компонентами. Использование их для фиксации предпочтительно из-за рассасывания этих материалов через некоторое время, что в свою очередь исключает необходимость в их удалении.
Из-за недостаточных функциональных и биомеханических свойств полимеров наилучшим местом их применения в черепно-лицевой области следует считать места с наименьшими нагрузками, такие как область свода черепа и глазнично-нижнечелюстную области; эти материалы применяются и в педиатрии, так как, в отличие от металлических конструкций, они не ограничивают скорость роста костей. Сейчас ожидается все более распространенное применение полимерных пластин с новым составом, что вызывают некоторое беспокойство в связи с нерешенными проблемами их влияния на заживление.
Шинирование — это соединение сломанной кости при помощи съемного аппарата. В черепно-лицевой хирургии наиболее частое применение имеет шина в виде межзубной пластины. Цель наложения шины состоит в том, чтобы ограничить подвижность костных фрагментов без хирургического вмешательства. Однако при этом методе в области перелома всегда остается некоторая подвижность. Внутреннее шинирование проволочным швом или пластиной более эффективно уменьшает межфрагментарные смещения и способствует более быстрому процессу заживления.
Компрессия — метод, позволяющий обеспечить еще большее снижение межфрагментарных смещений. Компрессионная фиксация заключается в одновременном сдавлении поверхностей, в направлениях кость на кость или имплантат на кость. Сжатие нагружает область перелома и увеличивает межфрагментарное трение. Поддержание преобладания осевой нагрузки над силами растягивания приводит к функциональному и межфрагментарному трению, что в свою очередь предотвращает смещение костных фрагментов и способствуют лучшей иммобилизации.
Теоретически компрессия кости может поддерживаться в течение длительного времени — от нескольких недель до месяцев, помогая сращиваться костным отломкам между собой. Биологические и механические преимущества компрессии при заживлении перелома заключаются в обеспечении необходимой для первичного заживления стабильности, которая позволяет перераспределить нагрузку между имплантантом и поврежденной костью до полного восстановления нормального функционирования.
Компрессия лучше всего достигается винтами или сочетанием винтов и пластины. В черепно-лицевой области создание компрессии наиболее эффективно при переломе нижней челюсти. Компрессию костей средней части лица и глазничной области трудно обеспечить технически, и в ней нет необходимости. Накладки и костные трансплантационные пломбы, если это возможно, лучше также зафиксировать с помощью компрессии.
Компрессия винтом (рис. 1) может быть достигнута методом «отстающего винта», который первоначально использовался в деревообработке. В идеале винт должен пересечь поверхность перелома под прямым углом. Корковое вещество или наружная поверхность сверлится с созданием «сквозного» отверстия, таким образом, чтобы головка винта дошла до корковой поверхности; затем рядом вкручивается другой винт с таким же направлением резьбы. Такое их положение вызывает встречное сжатие фрагментов. Использование винтов для компрессии эффективно; однако в зависимости от клинической ситуации обычно требуется более одного отстающего винта или же использование пластины на винтах, для того чтобы предотвратить сдвиг костных отломков при очень косом направлении линии перелома.
Рис. 1. Компрессия косого перелома нижней челюсти методом «отстающего винта».
Компрессия пластиной с винтами (рис. 2) обеспечивается при помощи пластины с отверстиями под винты, которые ввинчиваются в кость. Такая конструкция позволяет избавиться от ненужных разнонаправленных сил, что приводит к концентрации сил по продольному направлению.
Рис. 2. Компрессирующий остеосинтез с помощью пластин и винтов.
(А) Головка винта двигается по отверстию, имеющему овальную форму, как шарик по наклонному цилиндрическому желобу.
(Б) Отверстие под винт в профиль представляет собой сочетание наклонного и горизонтального желобов.
(В) Движение головки винта, нижняя поверхность которой имеет сферическую форму, по отверстию пластины.
(Г) Эксцентрически расположенный винт достигает края отверстия.
(Д) По мере вворачивания винта он занимает окончательное положение в отверстии пластины (Е).
(Ж) Два самых близких к линии перелома винта должны быть расположены эксцентрически в соответствующих отверстиях компрессирующей пластины.
(З) По мере вкручивания винтов происходит сближение костных отломков друг с другом.
(И) При окончательном затягивании винтов достигается стабильная компрессирующая фиксация.
Компрессирующий остеосинтез с помощью пластин и винтов (рис. 2). Компрессия обеспечивается сочетанием конструктивных особенностей отверстий для винтов на пластине и эксцентрическим введением винтов в эти отверстия. Межфрагментарная компрессия создается при вворачивании в кость эксцентрически расположенного винта. Отверстие пластины на продольном разрезе имеет форму наклонного желоба. В процессе вворачивания винта его головка скользит по краям отверстия, чем обуславливает аксиальное смещение пластины по отношению к оси кости.
Винт вворачивают у внешнего, по отношению к линии перелома, края отверстия пластины. При вворачивании происходит его плавное смещение по горизонтальной оси в противоположном направлении — к внутреннему краю отверстия пластины. Винт, вворачиваемый в кость, в свою очередь заставляет ее смещаться в сторону внутреннего края отверстия пластины, т. е. в сторону линии перелома. По обе стороны от линии перелома используют по одному эксцентрически расположенному винту. Остальные винты располагаются строго по центрам соответствующих им отверстий. Это позволяет избежать возникновения дополнительных сил, противодействующих компрессии костных отломков. Для полного устранения их смещения может потребоваться дополнительное использование ортодонтических шин.
Винты выполняют функцию основного элемента, удерживающего костные отломки вместе. Правильные подбор и размещение винтов являются залогом стабильной фиксации отломков. Винты различаются по внешнему диаметру резьбы. Основные элементы винта показаны на рис. 3. Создание в плотной костной ткани канала под винт может выполняться либо с помощью специального приспособления, либо саморежущим самосверлящим винтом. Силы, создаваемые винтами, прижимают пластину к кости. При компрессирующем остеосинтезе нижней челюсти на пластинах наряду со стандартными используются блокируемые винты, которые связывают пластину и остальные винты в единый комплекс, чем достигается длительная стабильная фиксация.
Рис. 3. Основные элементы винта.
В челюстно-лицевой хирургии используются пластины различных типов. Приспосабливание пластин для использования при различных локализациях (глазница, средняя часть лица, нижняя челюсть) не нарушает их основного предназначения — обеспечение стабильной фиксации. Все пластины, используемые в челюстно-лицевой хирургии, имеют одинаковые основные элементы.
Заключение
Знание принципов регенерации костей черепно-лицевой области очень важно для пластического хирурга. Понимание биологии костной ткани позволяет успешно оказывать помощь больному в различных клинических ситуациях.
Лечение переломов, реконструктивные операции при онкологической патологии и врожденных нарушениях развития требуют использования тех же самых принципов. Знание основ формирования и восстановления костной ткани помогает хирургу в выборе адекватного метода лечения. Дальнейшее изучение взаимосвязи процессов формирования костной ткани и заживления ран будет способствовать разработке новых методик и планов лечения.
Craig D. Friedman
Остеосинтез и остеогенез мозгового и лицевого черепа
Опубликовал Константин Моканов
Источник
Категория: Все об имплантации
Циклические нагрузки и механическое напряжение, возникающие в протезе и компонентах имплантатов во время жевания, могут вызывать пластическую деформацию и даже привести к перелому протеза, самого имплантата или его компонентов.
В большей степени пластическим деформациям подвержены участки соединения компонентов имплантата — в первую очередь, фиксирующие протез винты и их резьбовое соединение с головкой имплантата. Кроме того, место соединения головки с внутрикостной частью имплантата также может деформироваться в результате циклических нагрузок. Признаком деформации компонентов имплантата является незначительная подвижность протеза с характерным стуком, который ощущается при его принудительном расшатывании. При возникновении деформаций и ослаблении соединений имплаитата и протеза необходимо снять протез и сильнее затянуть резьбовые соединения либо заменить соответствующий компонент имплантата.
При переломах ортопедических компонентов имплантата необходимо произвести их замену, а при переломе самого имплантата показано удаление оставшейся в кости его части.
Чаще наблюдаются переломы пластиночных имплантатов в области их шейки, а также цилиндрических пористых имплантатов, изготовленных методами порошковой металлургии; реже — винтовых имплантатов. Причиной переломов внутрикостной части имнлантатов является неадекватная механическая нагрузка, вызывающая усталостные переломы даже таких прочных металлов, как титан. Обычно такая нагрузка возникает при частичной расцементировке протезов, когда сила интеграции имплантата с костью настолько велика, что происходит не дезинтеграция за счет резорбции костной ткани, а перелом металлического имплантата.
Удаление сломанной внутрикостной части пластиночного имплантата представляет собой весьма трудоемкую операцию. С этой целью необходимо, соблюдая правила атравматичного препарирования, выпилить канавку по всему периметру и на всю глубину отломка, после чего элеватором вывихнуть и удалить сломанный фрагмент имплантата. После чего можно провести реимплантацию с пластикой костного дефекта при помощи метода направленной регенерации кости.
Иногда из-за небольшой толщины альвеолярного отростка сформировать канавку по периметру сломанной части пластиночного имплантата не представляется возможным, поэтому приходится прибегать к блоковой резекции части альвеолярного отростка, содержащей сломанный имплантат. В этом случае остается значительный дефект альвеолярного отростка, который необходимо восстанавливать, используя методы направленной регенерации.
Переломы зубных протезов также являются следствием усталостных переломов металлического базиса. При этом необходимо проанализировать причину: конструктивные дефекты (недостаточный объем цельнолитого базиса, наличие пор в металле), расцементировка или неправильное распределение жевательной нагрузки и впоследствии изготовить новый зубной протез.
Могут происходить также переломы пластмассовой части металлоакриловых протезов с десневой маской. При таких повреждениях производится починка протеза или переделывается пластмассовая его часть. Для этого снимают оттиски с обеих челюстей с фиксированным на месте протезом. Затем снимают протез и помещают его в соответствующий оттиск. Устанавливают аналоги головок в протез и отливают рабочую модель с фиксированным в оттиске протезом. В условиях зуботехнической лаборатории реставрируют протез, приклеивая на место отломанный фрагмент при помощи пластмасс, предназначенных для починки съемных протезов. При замене старой пластмассовой части на новую ее выжигают. Затем моделируют из воска десневую маску и проводят расстановку зубов, после чего изготавливают новую акриловую супраконструкцию и фиксируют протез в полости рта.
Источник
Российский ученый Арнольд Попков, главный научный сотрудник научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. Академика Г.А. Илизарова, опубликовал в немецком издательстве Palmarium Academic Publishing монографию, посвященную новым имплантатам с биоактивным покрытием, ускоряющим заживление переломов. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
Клетки и дороги, которые они выбирают
Кость срастается благодаря делению живых и активных стволовых клеток, «не определивших свою судьбу» окончательно еще со времен зародышевого развития. Как клетка кости проходит путь до этого состояния? Ее развитие похоже на то, как мы выбираем профессию: сначала гуманитарный или математический класс, потом факультет, потом отделение или кафедра, получение специальности и так далее.
Первоначально, на протяжении нескольких первых циклов деления после оплодотворения, ни одна клетка нашего будущего тела «не знает», какой путь ей предстоит совершить, и ей «открыты все дороги».
По мере того как зародыш развивается, из простых и одинаковых клеток формируется более сложная структура — три зародышевых листка, энтодерма, эктодерма и мезодерма, которые в будущем дадут начало системам органов. Из мезодермы формируется мезенхима. Клетки мезенхимы уже отличаются от остальных, но очень похожи между собой, и пока не известно, кто из них выберет «профессию» кровяных телец, кто станет клеткой мышцы, а кто — кости. Из мезенхимы выделяется группа клеток, которые еще не хотят принимать решение, ограничивая свой будущий выбор. Дальше организм проходит еще много ступеней развития, на каждой из которых клетки определяются все больше и больше, пока не выберут свою «профессию» окончательно.
Стволовые же клетки, как в том числе и эта группа «нерешительных» клеток мезенхимы, остаются в застывшем состоянии «вечного детства», чтобы в случае гибели в организме дифференцированных клеток наконец сделать свой выбор и занять их место.
Сначала такие клетки называются остеогенными (буквально — производящими кость). Они могут вырабатывать ростовые факторы, стимулируя образование костного мозга. Потом они дифференцируются снова, становясь остеобластами, клетками на внутренней поверхности надкостницы. Угловатые и активно делящиеся остеобласты вырабатывают коллагеновые белки и компоненты рыхлого межклеточного вещества. Затем остеобласты утрачивают способность к делению, «выходят на пенсию», затвердевают и становятся остеоцитами. В заживлении перелома главную роль играют именно эти мезенхимальные остеогенные клетки.
«Перелом, потерял сознание, очнулся — гипс»
В России более 13 млн человек в год получают травмы, последствия которых — самая частая причина инвалидности у граждан трудоспособного возраста. Дополнительный фактор риска — врожденные заболевания костно-мышечной системы. В России на каждые 10 тыс. новорожденных приходится 219 человек с такими нарушениями.
Для лечения переломов и посттравматических осложнений используются специальные имплантаты — вставки из металлов, помогающие соединять сломанные кости, закреплять и поддерживать их в таком состоянии, пока они не срастутся. Сам материал имплантатов может влиять на заживление (консолидацию) по-разному, но ни один из металлов, известных современным медикам, ускорять его не может.
Поэтому за последние 100 лет при всем развитии медицины сроки срастания переломов не изменились.
Курганские ученые предложили совместить металлическую основу имплантата с покрытием из гидроксиапатита — вещества на основе кальция и фосфора, присутствующего в кости в виде наноразмерных кристаллов. Гидроксиапатит способствует остеогенезу и побуждает к действию остеогенные клетки, но сам по себе он слишком хрупкий материал для имплантации (гибкость костям придают органические компоненты, которые с возрастом замещаются соединениями кальция все больше, что и делает кости более хрупкими в старости).
Поэтому было решено объединить биотолерантный (то есть не вредящий остеносинтезу, но и не улучшающий его) титановый сплав и шероховатое биоактивное (побуждающее кость восстанавливаться) наногидроксиапатитное покрытие.
Разработанная технология математического 3D-моделирования позволяет формировать имплантат индивидуально для каждого больного, учитывая общую плотность кости, количество каналов, пор и сосудов, и вживлять его во внутреннюю полость кости (интрамедуллярно). «Мимикрировать» под индивидуальные шероховатости кости позволяет контролируемое расположение нанокристаллов гидроксиапатита. Материалы изготавливаются после томографии с помощью технологии селективного лазерного спекания, а затем на них наносят слой гидроксиапатита.
«Использование методов стимуляции, основанных на интрамедуллярном внедрении имплантатов с керамическим наногидроксиапатитовым покрытием, позволяет гарантировать положительный результат лечения и реальное сокращение сроков остеосинтеза при переломах костей в 2–4 раза, — сообщает автор монографии, доктор медицинских наук Арнольд Попков.
— Простота, доступность и экономическая целесообразность использования на самых ранних этапах медицинской эвакуации (районная больница) особенно важны в период перехода Российской Федерации на систему обязательного медицинского страхования. Новые технологии легко вписываются в объем базовой травматологической помощи и помощи, осуществляемой по срочным показаниям и в плановом порядке при восстановительном лечении последствий и осложнений травмы, финансируемой из фондов ОМС».
Автор добавляет, что его работа может стать вкладом в импортозамещение и позволяет производить в России имплантаты, не просто сопоставимые с западными аналогами, но и даже превосходящие их по характеристикам скорости заживления.
Источник