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 18, №1, 2017

Back to issue

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

print version


Summary

Щороку в Україні виконується близько 600 ампутацій на рівні стегна, що вимагає подальшої реабілітації у вигляді протезування втраченої кінцівки. Стандартним методом кріплення протеза до кукси стегна є фіксація гільзи протеза навколо кукси. Гільза забезпечує передачу навантаження, стабільність і ефективний контроль над протезом. Однак цей метод фіксації часто згадується як незадовільний через низку ускладнень, таких як виразки і подразнення шкіри, пітливість у гільзі, неможливість ходити по пересіченій місцевості, неналежний контроль над протезом, зниження діапазону рухів стегна і болі в ділянці кукси. Альтернативним рішенням є перкутанне кріплення протеза ноги до стегнової кістки за допомогою остеоінтегрованих імплантатів. Використовувалися інтрамедулярні стрижні з титановим покриттям, поєднані із зовнішнім блоком за допомогою замка, накритого силіконовою прокладкою, що виконує функцію розмежування внутрішнього середовища від зовнішнього, що часто призводило до інфекційно-запальних ускладнень. Пошук матеріалів для вирішення цих проблем зупинився на вуглецевих матеріалах, у тому числі вуглець-вуглецевих композитних матеріалах (ВВКМ), які є відносно новими конструкційними матеріалами в практиці ортопедії. Їх успішно використовують при остеосинтезі та ендопротезуванні кісток завдяки комплексу необхідних фізико-механічних і хімічних властивостей. Метою даної роботи було встановити ступінь інтеграції м’яких тканин і, зокрема шкірного покриву, в ВВКМ. Експериментальним шляхом, із використанням лабораторних тварин, проведено гістоморфологічний аналіз змін тканин в ділянці контакту з імплантатами. Доведено біоінертність матеріалу, а також обґрунтовано перспективність застосування імплантатів із ВВКМ як покриття елементів конструкцій ендо-екзопротезів для застосування в реконструктивній травматології та ортопедії.

Каждый год в Украине выполняется около 600 ампутаций на уровне бедра, требующих дальнейшей реабилитации в виде протезирования утерянной конечности. Стандартным методом крепления протеза к культе бедра является фиксация гильзы протеза вокруг культи. Гильза обеспечивает передачу нагрузки, стабильность и эффективный контроль над протезом. Однако этот метод фиксации часто упоминается как неудовлетворительный из-за ряда осложнений, таких как язвы и раздражения кожи, потливость в гильзе, невозможность ходить по пересеченной местности, ненадлежащий контроль над протезом, снижение диапазона движений бедра и боли в области культи. Альтернативным решением является перкутанное крепление протеза ноги к бедренной кости с помощью остеоинтегрированных имплантатов. Использовались интрамедуллярные стержни с титановым напылением, соединенные с наружным блоком посредством замка, накрытого силиконовой прокладкой, выполняющей функцию разграничения внутренней среды от внешней, что часто приводило к инфекционно-воспалительным осложнениям. Поиск материалов для решения этих проблем остановился на углеродных материалах, в том числе углерод-углеродных композитных материалах (УУКМ), которые являются относительно новыми конструкционными материалами в практике ортопедии. Их успешно используют при остеосинтезе и эндопротезировании костей благодаря комплексу необходимых физико-механических и химических свойств. Целью данной работы было установить степень интеграции мягких тканей и, в частности, кожного покрова в УУКМ. Экспериментальным путем, с использованием лабораторных животных, проведен гистоморфологический анализ изменений тканей в области контакта с имплантатом. Доказана биоинертность материала, а также обоснована перспективность применения имплантатов из УУКМ как покрытия элементов конструкций эндо-экзопротезов для применения в реконструктивной травматологии и ортопедии.

Background. Thee alternative percutaneous prosthesis fixation to the femur using osseointegrated implants comes into common use. Nowadays there are used titanium-coated intramedullary nails united with an external unit by the lock, covered with a silicone gasket, differentiating internal and external environment, often resulting in infectious and inflammatory complications. The search for materials to solve these problems has fallen on carbon-carbon composites (CCC). The objective was to provide experimental basis of harmless carbon compound when interacting with the soft tissues of laboratory animals. Materials and methods. The experiment was performed on pure line rats Rattus. The experiment included the elimination of rats at different stages of study 14, 21, 45, 60 and 180 days (n = 3) after implantation. Carbon implants in the form of rods with a diameter of 1 mm and length of 5 mm were administered into the medullary canal of the femur. A stump with access to a fragment of the implant through the skin to the outside was formed. Results. At the initial terms of science experiment a typical exudative inflammatory reaction was marked, at the later stages — the formation of dense fibrous scar, with no signs of inflammation. There was tissue fibrosis that manifested a predominance of fibers, a decrease in the proportion of intercellular substance that was most likely a manifestation of a general reaction against the background of the formation of the stump after the amputation and implantation of a CCC rod. In the regional and distant lymph node no fragments of CCC were detected, the basic organs and systems unchanged and agreed with age indicators. Conclusions. Proved material bioinertia, as well as potential substantiate the use of implants as the coverage for prosthetics structural elements.


Keywords

ампутації; вуглець-вуглецевий композитний матеріал; ендо-екзопротезування

ампутации; углерод-углеродный композитный материал; эндо-экзопротезирование

amputation; carbon-carbon composite material; endo-exoprosthesis


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Test report on static load tests of a hip-prosthesis and on corrosion-fatigue tests of prosthesis made of CarBulat (carbon-carbon composite) modelling its implantation into a human body / Register No: MEPR 4000-1/02, 2/02, 3/02, 4/02; 5000-1/02, 2/02. Miskolc, 2002.
2. Al Ruhaimi Kh.A. Bone graft substitutes comparative qualitative histologic review of current osteoconductive grafting materials / Kh.A. Al Ruhaimi // Intern. J. Oral Maxillofacial Implants. — 2001. — Vol. 16, № 1. — P. 105-114.
3. Determining optimal surface roughness of TiO2 blasted titanium implant material for attachment, proliferation and differentiation of cells derived from human mandibular alveolar bone [Text] / K. Mustafa, J. Wroblewski, B.S. Lopez et al. // Clinical Oral Implants Research. — 2009. — Vol. 12. — P. 515-525.
4. Оценка биосовместимости углерод-углеродного композиционного материала в эксперименте / О.А. Тяжелов, Н.А. Акушина, Г.В. Иванов [и др.] // Ортопед., травматол. — 2006. — № 4. — С. 47-50.
5. Новый имплантационный материал в лечении опухолей длинных костей (экспериментальное исследование) / Ю.А. Гребенюк, С.А. Ткаченко, Е.А. Солоницын // Травма. — 2008. — Т. 9, № 4.
6. Морфологические изменения в зоне имплантации углеродсодержащих материалов / В.Б. Соловьев, М.Г. Федорова, О.Д. Любченко, В.Ф. Татаринов, А.С. Купрюшин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. — 2014. — № 1(29). — С. 15-21.
7. Тяжелов А.А., Горидова Л.Д., Тарасенко В.И. Новый и имплантационный материал для замещения костных дефектов // Укр. мед. альманах. — 2004. — № 3. — С. 116-121.
8. Тяжелов О.А., Ашукина Н.А., Иванов Г.В. Морфологические особенности регенерации кости при имплантации углеродного материала в эксперименте // Укр. мед. альманах. — 2005. — Т. 8, № 2. — С. 142-145. 
9. Экспериментальное исследование процессов остеоинтеграции имплантатов для наружного чрескостного остеосинтеза с различными биокомпозиционными покрытиями / О.В. Бейдик, К.Г. Бутовский, В.Н. Лясников [и др.] // Гений ортопедии. — 2002. — № 4. — С. 80-88.
10. Имплантационные материалы и остеогенез. Роль биологической фиксации и остеоинтеграции в реконструкции кости / Н.А. Корж, Л.А. Кладченко, С.В. Малышкина, И.Б. Тимченко // Ортопед., травматол. — 2005. — № 4. — С. 118-127.

Similar articles

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
"Тrauma" Том 9, №4, 2008
Date: 2011.09.01
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Первый опыт применения керамического имплантата «хронос» при хирургическом лечении ложных суставов и опухолеподобных заболеваний костей у детей
Authors: А.Ф. Левицкий, Д.В. Головатюк, А.В. Бебешко, А.В. Мангов - Национальный медицинский университет им. А.А.Богомольцa, Национальная специализированная детская больница «ОХМАТДЕТ», Киев, ЛДЦ «Центр компьютерной томографии» , Краматорск, Украина
"Тrauma" Том 11, №2, 2010
Date: 2011.08.29
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Authors: Фурцев Т.В. Казанский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, Россия
International journal of endocrinology 3(21) 2009
Date: 2009.07.09
Categories: Endocrinology
Костная пластика при хирургическом лечении патологических переломов у детей на фоне фиброзной дисплазии
Authors: А.Ф. Левицкий, Д.В. Головатюк, А.В. Бебешко, И.Е. Алещенко, А.В. Мангов - Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, Украинская детская специализированная больница «ОХМАТДЕТ», Государственное научно-производственное предприятие «Биоимплант» МОЗ Украины, Киев, ЛДЦ «Центр компьютерной томографии», Краматорск, Украина
"Тrauma" Том 9, №4, 2008
Date: 2011.09.01
Categories: Traumatology and orthopedics, Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual

Back to issue