Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 9, №4, 2008

Back to issue

Новый имплантационный материал в лечении опухолей длинных костей (экспериментальное исследование)

Authors: Ю.А. Гребенюк, С.А. Ткаченко, Е.А. Солоницын - Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького, Донецк, Украина

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Экспериментальным путем обоснована перспективность применения имплантатов из углерод-углеродистого композитного материала (УУКМ) при хирургическом лечении костных опухолей, доказана биологическая инертность углеродистого сырья. Ранее были исследованы электрохимические и механические свойства УУКМ, разработаны различные типы эндопротезов, методики соединения их с костью.

Експериментальним шляхом обґрунтована перспективність застосування імплантатів з вуглець-вуглецевого композитного матеріалу (ВВКМ) при хірургічному лікуванні кісткових пухлин, доведена біологічна інертність углеродистої сировини. Раніше були досліджені електрохімічні та механічні властивості ВВКМ, розроблені різні типи ендопротезів, методики з''єднання їх з кісткою.

The perspective of implants application from carbon-carbonic composite material is based by experiment in surgical treatment of bones tumors, the biological sluggishness of carbonic material is proved. Electrochemical and mechanical properties of new implant were explored before, it have been developed the different types of endoprotheses and the methods of connection them with a bone.


Keywords

патологические переломы, опухоли длинных костей, углерод-углеродистый композитный материал, эндопротезирование

патологічні переломи, пухлини довгих кісток, вуглець-вуглецевий композитний матеріал, ендопротезування

pathological fracture, long bones’ tumors, carbonic material, arthroplasty

Углеродные материалы, в т.ч. углерод углеродные композиты (УУКМ), являются относительно новыми конструкционными материалами в практике ортопедии. Их успешно используют при остеосинтезе и эндопротезировании костных структур [3,4] благодаря комплексу физико-химических свойств, по ряду которых они превосходят традиционные металлические и полимерные имплантаты. К общим свойствам, характеризующим углеродные и металлические имплантационные материалы, относится электронная проводимость и существование электродного потенциала, возникающего на границе их поверхности при погружении в растворы. В связи с этим возника­ет необходимость оценки электрохимической активности углеродных материалов в жидкой среде организма. Актуальность исследований резко возрастает при образовании короткозамкнутых гальванопар между несколькими видами электропроводных конструкционных материа­лов. Углерод углеродистый композитный материал проницаем для рентгеновских лучей, поддается механической обработке, при необходимости форма и размеры имплантата могут быть изменены прямо в операционной. Считается, что УУКМ не ионизируется при лучевом воздействии и не является источником вторичного излучения, что делает возможным проведение курсов послеоперационной лучевой терапии. Реакция костной и других тканей на внедрение имплантата из УУКМ возникает уже во время операции и продолжается в ближайшем и отдаленном послеоперационном периодах. Теоретически непосредственными негативными факторами, действующими на окружающие имплантат ткани, являются механический и химический. Химическое воздействие УУКМ может проявляться в течение нескольких месяцев до полного прорастания имплантата соединительной тканью.

Цель исследования: показать перспективы и возможности применения углерод углеродного композитного материала для изготовления имплантатов при индивидуальном эндопротезировании.

Материал и методы

После сертификации УУКМ были разработаны оригинальные конструкции имплантатов для соединения костных отломков и замещения костных дефектов после удаления опухолей, разработаны методики замещения суставных, околосуставных и диафизарных костных дефектов и методики соединения костных отломков и углеродных имплантатов.

С целью экспериментального обоснования возможности применения УУКМ в клинической практике были решены следующие задачи: изучался характер морфологических изменений в тканях, окружающих имплантаты из УУКМ; характер морфологических изменений в тканях, окружающих имплантаты из УУКМ, после лучевого воздействия; характер морфологических изменений во внутренних органах после имплантации УУКМ.

Исследования были проведены на 50 лабораторных животных (крысах). Использовалась телегаммаустановка «АГАТ – Р1». Предметом изучения являлись окружающие имплантаты здоровые ткани (кожа, фасции, мышцы, сосуды, нервы, кость) и внутренние органы исследуемых животных. Методами исследований являлись гистологический, электронной микроскопии, математический.

Результаты и обсуждение

1. Морфологические изменения в тканях лабораторных животных на границе с имплантатами из УУКМ.

Окраска по Ван-Гизону х 200: в препаратах определяется нормальный костный мозг с сохраненными ростками кроветворения (рис.1а).

Окраска гематоксилин-эозином х 400: в препаратах определяется интактный костный мозг, незначительное воспаление в периосте (рис.1б).

2. Морфологические изменения в тканях лабораторных животных на границе с имплантатами из УУКМ после лучевого воздействия.

Окраска гематокилин-эозином х 200: в препаратах отмечается сохраненный костный мозг с сохраненными ростками кроветворения, однако наблюдается слабое хроническое воспаление в периосте (рис. 2 а).

Окраска по Ван-Гизону х 200: в препаратах кроветворение сохранено, но отмечается локальное замещение костного мозга волокнистой соединительной тканью (рис. 2 б).

3. Морфологические изменения в органах лабораторных животных после имплантации УУКМ.

В препаратах печени (окраска гематоксилин-эозином х 200) определяется активация иммунной системы, гиперплазия звездчатых ретикулоэндотелиоцитов (Купферовских клеток, рис. 3).

В некоторых препаратах печени имеют место признаки гуморального воспалительного ответа, проявляющиеся наличием скоплений лимфоцитов (рис. 4).

При исследовании почек не было отмечено каких-либо значимых изменений в них (рис.5).

В отдельных случаях была обнаружена гиперплазия лимфоидной ткани селезенки, что, очевидно, также является проявлением гуморального иммунного ответа на внедрение имплантата (рис. 6).

Проведенные ранее химико-физические исследования [4,6] углеродного композиционного материала свидетельствуют о его биологической инертности.

Морфологические исследования в нашем эксперименте показали, что изменения в месте стояния имплантата характеризуются новообразованием соединительной ткани разной степени зрелости с хорошо сохраненным костным мозгом. Степень зрелости соединительной ткани зависит от удаленности от имплантата и кости. В единичных случаях между мышцами определяется аллергическое воспаление, скопления тучных клеток. Отмечено сниженное содержание гликогена в ближайшем к имплантату мышечном слое. Однотипным изменением является разрастание соединительной ткани.

Выводы

Углерод-углеродный композиционный материал является перспективным сырьем для изготовления имплантатов, служащих для замещения практически любых дефектов длинных костей конечностей. По своим физико-химическим и механическим свойствам, биологиче­ской инертности, возможности проведения послеоперационных курсов лучевой терапии УУКМ является уникальным имплантационным материалом, из которого возможно изготов­ление эндопротезов кости любой протяженности, формы и размеров.


Bibliography

  1. Котляр A.M., Севидова Е.К., Стеглик Т.В. Об изменении токов коррозионных элементов конструкций при их механической депассивации //Физико-химическая механика материалов.-1991.-№1.-С. 103-105.
  2. Белоус В.Я., Гурвич Л.Я., Жирнов А.Д. и др. Контактная коррозия высокопрочных нержавеющих сталей //Защита металлов.-1998.-Т.34, №3.-С.266-272.
  3. Севидова Е.К., Пупань Л.И., Волков Ю.Я. и др. Влияние методов нанесения алмазоподобных углеродных покрытий на их коррозионно-защитные свойства в физиологическом растворе//Электронная обработка материалов. - 2001. - №2. - С 21 - 25.
  4. Севидова Е.К., Тимченко И.Б., Тяжелов А.А., Голухова А.Г., Тарасенко В.И., Рами М.А. Абу Хамди Самара Об электрохимической совместимости углерод-углеродных композитов с металлическими изделиями для остеосинтеза // Украшський медичний альманах. - 2003 - № 3 -С. 146- 149.
  5. Тяжелов А ,Чуйко А.Н., Рами М.А. Абу Хамди Самара Исследование напряженно-деформированного состояния системы кость-фиксатор на модели остеосинтеза бедренной кости // Травма 2003. - Том 4,№1.- С.30-36 .
  6. Тяжелов А., Михайлов СР., Суббота И.А., Рами М.А. Абу Хамди Самара Биомеханические исследования механических свойств жесткой и упруго-стабильной моделей остеосинтеза // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2003. - № 2. - С.61-66.

Similar articles

Study of the degree of integration of the soft tissue into the elements of carbon-carbon composite material in the transition zone of the external and internal environment during implantation  of endo-exoprosthetics
Authors: Масленников С.О., Головаха М.Л., Черный В.Н.
Запорожский государственный медицинский университет, г. Запорожье, Украина

"Тrauma" Том 18, №1, 2017
Date: 2017.04.05
Лучевая терапия в практике металлополимерного эндопротезирования длинных костей
Authors: Ю.А. Гребенюк, С.А. Ткаченко, Е.А. Солоницын - Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького, Донецк, Украина
"Тrauma" Том 10, №3, 2009
Date: 2011.08.31
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Authors: Бабоша В.А., Гребенюк Ю.А., Солоницын Е.А. Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького
"Тrauma" Том 12, №1, 2011
Date: 2011.05.20
Categories: Traumatology and orthopedics
Влияние биокомпозитного материала Остеоматрикс на процессы регенерации костной ткани в условиях эксперимента (иммуногистохимическое исследование)
Authors: Науменко Л.Ю., Панасюк А.Ф., Кострица К.Ю., Горегляд А.М., Бондаренко А.А., Хороших В.В. - Днепропетровская государственная медицинская академия
"Тrauma" Том 15, №4, 2014
Date: 2014.12.03
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue