Диссертация (1154676), страница 2
Текст из файла (страница 2)
С целью улучшения качества имплантатов, таких как повышеннаяизносоустойчивость,низкийкоэффициенттрения,биосовместимость–используют сплавы металлов, отличающихся друг от друга по структуре,трибологии и химическому составу [151; 166]. В основном применяютсятитановые сплавы (титан – алюминий – ванадий, Ti6Al4V); сплав кобальта ихрома; полиэтилен (сверхвысокомолекулярный полиэтилен – СВМПЭ) иполиэтиленспоперечнымисвязями,атакжекерамика(алюминиевая,циркониевая, композитная) [11].Еще в 1970 году керамика была разработана и введена в практику ученымиФранции, Boutin P. и Blanquaert D. [54]. Керамике свойственна высокаябиоинертность и износоустойчивость, благодаря чему ее широко применяют вузлетрениявместесвысокомолекулярнымполиэтиленом.Оксиднаяалюминиевая (Al2O3) керамика обладает такими свойствами как низкийкоэффициент трения, биосовместимость с окружающими тканями, более того понаблюдениям in vivo, керамика не утрачивает свои трибологические свойства [71;100].В 2003 году немецкой фирмой CeramTec (Плохинген, Германия) былразработан новый высокоэффективный биокомпозитный керамический материалBiolox Delta.
Входящий в состав цирконий имеет мелкую величину зерна ипревосходит в прочности алюминий в два раза, обладает сверхвысокойтвердостью, стойкостью к образованию трещин. Структура окиси циркониясравнима по механизму действия с подушками безопасности и поглощает9энергию внешних сил; плоская форма кристаллов тормозит развитие трещин, чтои даёт прочность материалу. Гладкая поверхность покрытия достигается за счётуменьшенного размера зёрен и равномерного их распределения [88]. Такие видыкерамики как нитридная, силикон-карбидная, силикон-нитридная не нашлиширокого применения в клинической практике по причинеотсутствияотдаленных результатов их использования.1.1. Характеристики полиэтиленаСверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) в паре с керамикой иметаллическими головками широко применяется в эндопротезировании ТБС.
Свведением низкофрикционной теории английским хирургом J. Charnley в 1962году [188; 153] началось широкое применение полиэтилена. Имеются 35–45летние результаты его применения. По данным B.M. Wroblewski et al. (2007)[181], «выживаемость эндопротеза Чанли в среднем за 31 год наблюдениясоставила 95%». «Средняя линейная пенетрация головки в полиэтилен составила0,019мм/год»[119].Обработкаполиэтиленаγ-лучамисопровождаетсяобразованием свободных радикалов, которые связывались с кислородом иувеличивали износ материала (Рисунок 1).А)Б)Рисунок 1 – А) γ-облучение в кислородной среде, Б) длительное хранение сбыстрым разрушениемС целью улучшения качества полиэтилена «проводили стерилизациюСВМПЭ в герметически закрытом помещении, из которого удаляли воздух сзаменой на чистый азот.
Методом γ-облучения образовавшиеся радикалы10соединялись между собой, образуя поперечные связи между полимернымицепями» [74] (Рисунок 2).Рисунок 2 – γ-облучение в замкнутом пространстве + длительное хранениеМолекулы поперечно-связанного полиэтилена повышают его плотность, темсамым увеличивают износоустойчивость. Износ полиэтилена с поперечнымисвязями уменьшается с 97 до 42% [81; 93, 177].Анализ более 40 научных публикаций о сравнении степени износа обычногополиэтилена и полиэтилена с поперечными связями проведенного Steven M. Kurtz(2011) [97] показал, что пенетрация головки в чашке изготовленной из поперечносвязанного полиэтилена в среднем составила 0,042 мм/год, а пенетрация головкив обычном полиэтилене – 0,137 мм/год. Снижение скорости износа полиэтиленанапрямую влияет на уменьшение такого грозного осложнения, как остеолиз.Проведенные КТ исследования показали, что остеолизис был обнаружен у 24%пациентов с обычным полиэтиленом,и у 2% с поперечно-связаннымполиэтиленом [165].В свою очередь Steven M.
Kurtz с соавторами (2011) [97] приводят данныесвоего исследования с поперечно-связанным полиэтиленом, где сниженииостеолизапроизошлона87%.Shikita,OonishiиIgakiв1970годуусовершенствовали полиэтилен методом обработки γ-излучением в дозе 100 Mradс целью увеличения устойчивости поперечно-связанного полиэтилена к износу.Отдаленные наблюдения в сроки до 30 лет показали отличные результаты [102;154]. Таким образом, были получены данные, где «износ полиэтилена с γизлучением в дозе 100 Mrad был намного ниже (0,003–0,01 мм/год), что составилов целом 3–10% от износа обычного полиэтилена» [179].11Но поперечно-связанный полиэтилен имеет и свои недостатки, такие какбыстрое образование трещин [147; 67].
Износостойкость у ХПЭ конструктивна собразованием поперечных связей, но в то же время при этом снижаетсяпластичность и устойчивость к растяжению, что делает полиэтилен уязвимым кударам и впоследствии приводит к образованию трещин (Рисунок 3).Сравнительные данные о степени износа, образования трещин поперечносвязанного полиэтилена и обычного полиэтилена были опубликованы David T.Schroder et al. (2011) [147]. Авторы исследовали и сравнили головки диаметром 28мм в паре с обычным полиэтиленом и головки диаметром 32 мм в паре сполиэтиленом с поперечными связями. Результаты степени износа имелинезначительную разницу, где повреждения, трещины, царапины составили 13% упациентов с поперечно связанным полиэтиленом против 3% с обычнымполиэтиленом.
В связи с отсутствием четкой корреляции авторы не связываютданные повреждения полиэтилена с диаметром головок.Рисунок 3 – Перелом и износ поперечно-связанного полиэтиленаСвободныерадикалывсверхвысокомолекулярномполиэтиленеспоперечно-связанными молекулами (ХПЭ) можно устранить при помощи двухметодов: Remelting (переплавление) и Annealing (нагревание). Последнееоказывает лишь незначительное воздействие на кристаллическую структуруСВМПЭ, поскольку во время процесса нагревания полимера не достигаетсятемпературы его плавления.
В результате остается лишь небольшое количествосвободных радикалов. Это требует проведение долговременных клинических12исследований, чтобы дать истинную оценку износостойкости ХПЭ. С этой точкизренияоченьинтереснымявляетсярандомизированноеисследование,проведенное Гриммом и Филипп Массен в 2012 году, где авторы показалинезначительную степень износа и остеолиза в случае использования ХПЭ,обработанного методом нагревания (Annealing), в течение первых 13 лет послеимплантации. Цитц в 2012 году и Muratoglu O.K.
в 2001 году [114] подробноописали и показали, что есть основания полагать, что ХПЭ удачно сочетается сбольшими головками, несмотря на то, что при исследовании на симуляторециклов движения по сравнению с головками диаметром 28 мм степень износабыла выше. Однако, согласно результатам, полученным Бекком и др., эторазличие исчезало в случае высокой плотности поперечно-связанных молекул.
Вовсяком случае, показатели степени износа головок диаметром 36 и 44 мм вкомбинации со ХПЭ были значительно ниже показателей, наблюдавшихся вкомбинации с традиционными СВМПЭ. При использовании головок большегодиаметра толщину вкладышей приходится уменьшать, поэтому необходимодождаться ответа на вопрос о том, существует ли риск для механическойпрочности и для износостойких свойств полимера при применении их in vivo. Сцелью улучшить свойства полиэтилена к нему были добавлены антиоксиданты,которые также связывали свободные радикалы и улучшали механическиесвойства полиэтилена.
Как описали Коста с соавторами в 2007 году, существуютразличные технологии, позволяющие добавлять к СВМПЭ, витамин Е, в качествеприсадки. С учетом того, что витамин Е связывает свободные радикалы и, такимобразом, ограничивает степень плотности прошивки, Трейнор с соавторами в2008 году предложили альтернативный метод. Во время добавления витамина Е кпорошку СВМПЭ, данную смесь подвергали воздействию определенной дозыоблучения.
После этого, для устранения оставшихся свободных радикалов,осуществляли нагревание данной смеси. Полученный таким образом ХПЭобладает долговременной окислительной устойчивостью и, в то же время,сохраняет хорошие механические свойства.13Исследования на симуляторе (in vitro) показали, что размер частиц износапоперечно-связанного полиэтилена прямо пропорционально уменьшается поотношению к объёму износа, хотя «фактическое число генерируемых частицизноса может и не уменьшаться» [151]. Такие факторы как размер, форма и суммачастиц износа по-разному влияют на остеолизис вокруг эндопротеза.В последнее время установлено, что износ является результатом трениясуставных поверхностей, и он менее выражен в поперечно связанномполиэтилене.
При соударении (импиджменте) шейки бедренного компонента окрай полиэтиленовой чашки, было установлено, что увеличение износа быловыше в чашках с ХПЭ, чем с обычным полиэтиленом. Таким образом, полиэтиленс поперечными связями хуже переносит соударения в отличии от обычногополиэтилена. Поперечносвязанный полиэтилен устойчив к износу, но неустойчивк резким ударам и соударению.Соударениеэндопротеза(импиджмент)ТБС,следовательно,компонентовдляведетпрофилактикиквывихуэтогоголовкиосложненияприменяются головки большого диаметра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
