91393 (679919), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Експериментально, електрохімічним методом, доведено “біологічну інертність” вуглецевого матеріалу, його можливість використання у комбінації з титановими імплантатами та іншими металевими імплантатами із захисним покриттям у клінічних умовах. Доведено, що в парі з титановими імплантатами, а також імплантатами із захисним покриттям вуглецевий композиційний матеріал не утворює у фізіологічній рідині активних гальванопар, здатних призвести до металозу, пізніх інфекційних ускладнень тощо.

Вперше шляхом математичного моделювання методом кінцевих елементів розраховано оптимальні параметри з’єднання імплантату з кісткою. Обґрунтовано форму імплантатів та особливості з’єднання імплантатів з кісткою.

Розроблено нові способи з’єднання кісткових фрагментів та заміщення післярезекційних дефектів довгої кістки, що дозволяють забезпечити надійну первинну стабільність сегмента та зберегти її на максимально довгий період.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені нові імплантати і методика з’єднання кісткових фрагментів забезпечують достатню стабільність сегмента, що при клінічному застосуванні імплантатів з ВВКМ забезпечує скорочення загальних строків лікування й соціальної реабілітації хворих за рахунок безіммобілізаційного ведення хворих, ранніх рухів у суміжних суглобах. При використанні розроблених методик остеосинтезу і заміщення кісткових дефектів імплантати не потребують заміни.

Для заміщення сегментарних дефектів довгих кісток запропоновано оригінальні комбіновані імплантати з вуглецевого композиційного матеріалу у вигляді внутрішньокісткового стержня, який фіксують у кістковомозковому каналі, і кортикального «спейсера» у вигляді порожнистої трубки, через яку проходить стержень, й обґрунтовано доцільність його клінічного застосування.

Розроблено та виготовлено зразки імплантатів для заміщення кісткових дефектів, відпрацьовано методики їх використання при діафізарних і метадіафізарних сегментарних дефектах довгих кісток, проведено клінічну апробацію запропонованих пристроїв та методик, запатентовано два запропонованих способи заміщення кісткових дефектів.

Виробником отримано дозвіл на використання імплантатів з ВВКМ в клінічній практиці, тобто імплантати з ВВКМ ліцензовані і можуть використовуватися у клінічній практиці в Україні. Результати дисертаційного дослідження у вигляді методик заміщення сегментарних кісткових дефектів впроваджено в клінічну практику Державної установи “ Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка АМН України”, відділенні кісткової онкології Науково-дослідного інституту травматології та ортопедії Донецького національного медичного університету ім.М. Горького МОЗ України та у клініці ушкоджень Військово-медичного клінічного центру північного регіону Департаменту здоров’я Міністерства оборони України.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведено інформацій­но-аналітичне дослідження, сформульовано вимоги до моделі остеосинтезу довгих кісток у хворих з патологічними переломами діафізів довгих кісток та до моделі заміщення сегментарних дефектів довгих кісток. Автор брав участь у розробці дизайну імплантатів і методик заміщення кісткових дефектів, методик остеосинтезу патологічних переломів і оформленні патентної документації.

У сумісних публікаціях автору належить участь у постановці завдань дослідження, технічна участь, аналіз отриманих результатів.

Автор брав участь в обговоренні мети й постановці завдань дослідження та аналізі отриманих даних в розділі, який присвячений вивченню електрохімічних властивостей вуглецевого композиційного матеріалу. Дослідження виконані в НТУ ХПІ за допомогою старшого наукового співробітник О.К.Сєвідової. Автор брав участь в постановці завдань дослідження, технічних розробках й аналізі результатів у розділі роботи, який присвячений математичному моделюванню особливостей з’єднання фрагментів кістки при кістковому дефекті. Дослідження виконані в лабораторії біомеханіки ДУ „Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка Академії медичних наук України” за допомогою І.А. Субботи, М.Ю. Карпінського, Н.Ю. Полєтаєвої. Автор брав участь у постановці завдань, імплантації вуглецевого матеріалу і в аналізі отриманих даних у дослідженнях, що присвячені вивченню біосумісності вуглецевого матеріалу в експерименті на тваринах. Дослідження виконані на базі лабораторії морфології сполучної тканини ДУ „Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка Академії медичних наук України” за допомогою к.біол.н. Н.А.Ашукіної та на базі лабораторії експериментального моделювання ДУ „Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка Академії медичних наук України” за допомогою Г.В. Іванова. Відбір хворих для оперативного лікування за розробленою методикою з’єднання кісткових фрагментів при дефектах кістки та патологічних переломах здійснювався при безпосередній участі автора.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи обговорено на наукових форумах різного рангу: на Міжнародній науково-практичній українсько-польській конференції (Красічин, 2005); науково-практичній конференції “Морфогенез і патологія кісткової системи в умовах промислового регіону Донбасу” (Луганськ, 2006); науково-практичній конференції «Новое в ортопедии и травматологии» (Донецьк-Сопіне, 2006), ХІV з’їзді ортопедів-травматологів України (Одеса, 2006); науково-практичному семінарі з використання вуглецевих матеріалів у медицині (Китай, 2006).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 наукових праць, з них 3 статті у провідних наукових фахових виданнях, 2 деклараційні патенти України на корисні моделі, 2 роботи у матеріалах конференцій та з’їздів.

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота містить 148 сторінок друкованого тексту, 48 рисунків, 8 таблиць, складається зі вступу, 8 розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. Список використаних джерел містить 132 джерела, з яких 89 – іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

На першому етапі роботи проведено аналіз патентної та наукової інформації, який виявив низку невирішених питань щодо особливостей заміщення сегментарних дефектів довгої кістки. Це питання клітинної та тканинної реакції біологічного об’єкта на вуглець-вуглецевий матеріал, електрохімічні особливості утворення гальванопари метал-вуглецевий матеріал, можливості клінічного використання вуглецевих імплантатів. Відсутня концепція надійного з’єднання довгих кісток з використанням імплантатів із вуглецевого матеріалу, відсутня теоретично та експериментально обґрунтована технологія заміщення сегментарних дефектів довгих кісток з використанням вуглецевих імплантатів, не розроблені пристрої з вуглецевого матеріалу, що забезпечують надійну тривалу фіксацію кісткових відламків.

Ці невизначені питання знайшли своє вирішення у подальших етапах дослідження. Так, в експерименті на тваринах одержано нові дані про реакцію кістки та м’яких тканин, що оточують імплантат з ВВКМ, особливості його використання в якості матеріалу для заміщення кісткових дефектів.

Експериментальні дослідження виконані на білих лабораторних щурах популяції Вістар (ДУ “ІПХС АМНУ”) віком від 3 до 12 міс. та живою вагою 380-400 г на початок експерименту. Загальна кількість експериментальних тварин – 63. Вивчали морфологічні зміни у кістковій тканині при імплантації вуглецевого матеріалу у губчасту кістку (9 тварин віком 3 місяці).

Операції на тваринах виконували під загальним тіопенталовим наркозом. Після обробки операційної зони спиртовим розчином йоду робили розтин шкіри й здійснювали доступ до дистального метафіза стегнової кістки (латерально). За допомогою стоматологічного бора (діаметр 2 мм) моделювали кістковий дефект, в якому розташовували вуглецевий стержень. Рану обробляли антибіотиками й пошарово ушивали. Щурів виводили з експерименту через 40, 70 та 115 діб після хірургічного втручання шляхом передозування тіопенталу натрію. Для гістоло­гічних досліджень видаляли фрагменти стегнових кісток з ділянками імплантації.

Морфологічну оцінку біосумісності вуглецевого матеріалу та його накопичення у віддалених органах та тканинах проводили при підшкірній імплантації 10 лабораторним щурам (3-6-місячного віку) вуглецевого матеріалу у вигляді циліндрів (діаметр 8 мм, висота 4 мм). Контролем служили інтактні тварини. Для гістологічного дослідження вилучали легені, тимус, нирки та печінку, фрагменти шкіри з зоною імплантації.

Відпрацювання методики з’єднання кісткових відламків в експерименті на тваринах та дослідження накопичення вуглецевого матеріалу у віддалених органах та тканинах при комбінованому внутрішньокістково-накістковому розташуванні імплантатів було виконано на 44 білих щурах лінії Вістар 12-місячного віку. Щурів виводили з експерименту через 12 місяців після операції, препарували та у зразках печінки, легенів, селезінки та мозку після спеціальної оброб­ки для гістологічного дослідження візуально визначали наявність або відсутність фрагментів вуглецю.

Експерименти на тваринах проводили відповідно до правил Європейської конвенції захисту хребетних тварин, що використовуються в експериментальних й інших наукових цілях.

Результатами морфологічних досліджень доведено біологічну інертність ВВКМ, відсутність токсичної дії на навколишні та віддалені тканини. Доведено, що ВВКМ не накопичується у внутрішніх органах і не перешкоджає перебігу звичайних біологічних процесів, не викликає запальних процесів ані у кістці, ані у м’яких тканинах, ані у судинах навколо місця імплантації.

Дослідження електрохімічної взаємодії вуглець-вуглецевого композиційного матеріалу з металевими фіксаторами оцінювали за ефективністю гальванопар, що утворюються при контакті різнорідних матеріалів у рідкому середовищі. В якості основного критерію інтенсивності утворюваних гальванопар було прий­нято значення контактного струму. У якості матеріалу для виготовлення імплантатів для остеосинтезу досліджували: вуглецевий матеріал, нержавіючу сталь 12Х18Н10Т, титановий сплав ВТ6 і нікелід титану TiNi як у стаціонарних умовах, так і при депасивації (знятті поверхневого шару з імплантату шляхом тертя), а також при нанесенні на імплантати різних захисних покриттів, що ізолюють матеріал, з якого виготовлено імплантат. Для цього наносили на імплантати ізолююче покриття у вигляді: нітридів алюмінію й титану (відповідно AlN та TiN), оксидів алюмінію та титану (Al2O3 та TiO2) й алмазоподібні вуглецеві плівки (АВП) (рис.1).

Вимірювання електрорухової сили (ЕРС) і струмів різних варіантів контактних гальванопар, утворених за участю ВВКМ й металевих матеріалів з покриттям (табл. 1), підтверджує їх інертність як у стаціонарному стані, так і при механічній депасивації поверхні. Порівняно з аналогічними контактами ВВКМ з вихідними матеріалами інтенсивність функціонування гальванопар конструкцій з покриттями зменшується та практично падає до нуля.

Таблиця 1

Електрохімічні характеристики контактних гальванопар

Матеріал		Стаціонарні умови		Депасивація анода
Катода1)	анода1)	I, мкА	ЕРС, В	I, мкА	ЕРС, В
12X18H10T	12X18H10T+ Al2O3	0	-0,07	0	0,06
ВТ6	ВТ6+AlN	0	-0,05	0	0,04
12X18H10T+AlN	12X18H10T+AlN	-	-	0	0,02
ВТ6	ВТ6+TiN	1	-0.03	63	0,27
ВТ6+TiО2 (АВП)	ВТ6+TiО2 (АВП)	-	-	1	0,02
ВТ6+TiО2 (АВП)	ВВКМ	0	0,13	0	0,13
ВВКМ	ВТ6	2	0,17	30	0,62
ВВКМ	ВТ6+TiN	1	-0,04	3	0,27
ВВКМ	ВТ6+АУП	1	-0,042	1	-0,03
1) Позначення полярності електродів справедливе при позитивних значеннях ЕРС.

Таким чином, встановлено, що покриття на основі Al2O3, TiO2, AlN та АВП ефективно знижують електрохімічну активність металевих матеріалів при терті поверхні (механічній депасивації), в результаті чого контактні струми гальвано­пар зменшуються в 10-20 разів.

Отже, доведено принципову можливість сумісного використання вуглецевих імплантатів з металевими виробами для остеосинтезу, зокрема із захисним ізолювальним покриттям. Вивчено вплив різних видів функціонально-захисних покриттів на електрохімічну активність металевих імплантатів, що контактують з вуглець-вуглецевими композиційними матеріалами.

Найефективнішими та стійкими виявилися захисні алмазоподібні покриття. Таким чином, доведено принципову можливість сумісного використання імплантатів з ВВКМ та металевих імплантатів, зокрема із захисним покриттям.

Проведені дослідження дали підставу для обґрунтування довготривалого перебування вуглецевого матеріалу в організмі людини, і саме цей матеріал обрано в якості імплантаційного. Розроблено оригінальну конструкцію імплантату (рис.2) та оригінальну модель заміщення сегментарних дефектів довгої кістки (рис.3) з різними варіантами з’єднання кісткових відламків (рис.4).

Можливості розробленої моделі заміщення сегментарного дефекту довгої кістки перевірено математичними розрахунками. Використано математичне моделювання методом кінцевих елементів на об’ємній моделі стегнової кістки. Модель побудовано у вигляді тривимірного об’єкта з максимальним відтворенням анатомічних особливостей стегнової кістки. Виконані дослідження напружено-деформованого стану (НДС) розробленої моделі заміщення сегментарного дефекту кістки при різних методах з’єднання кісткових відламків.

Характеристики

Список файлов реферата