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 20, №1, 2019

Back to issue

Experimental study of the strength of bone cement depending on the antibiotic content

Authors: Дігтяр А.В.(1), Карпінський М.Ю.(2), Карпінська О.Д.(2)
1 - ДУ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України», м. Дніпро, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Однією з найпоширеніших і складних проблем у травматологічній і ортопедичній практиці, зокрема при тотальному ендопротезуванні кульшового суглоба, є розвиток інфекційних ускладнень. Проблема ревізійного ендопротезування при інфекційних ускладненнях — одна з найбільш актуальних, частка подібних операцій досягає 15 %. На сьогодні золотим стандартом при глибокій перипротезній інфекції вважається двохетапне ревізійне ендопротезування. На першому етапі заміщення дефекту після видалення ендопротеза проводиться з використанням матеріалів, що не розсмоктуються, таких як кістковий цемент на основі поліметилметакрилату, що містить в собі антибіотик для ліквідації вогнища інфекційного процесу. На другому етапі відбувається видалення цементного спейсера і заміщення ендопротезом. Тому дослідження міцності різних комбінацій кісткового цементу з антибіотиками є актуальним. Мета дослідження: вивчити в експерименті залежність міцності кісткового цементу від вмісту антибіотика в суміші. Матеріали та методи. Для проведення експерименту були виготовлені зразки кісткового цементу з домішкою антибіотика в таких співвідношеннях: 100 % цементу; 80 % цементу + 20 % антибіотика (4 : 1); 75 % цементу + 25 % антибіотика (3 : 1); 67 % цементу + 33 % антибіотика (2 : 1); 50 % цементу + 50 % антибіотика (1 : 1). Усього було виготовлено по 5 зразків у кожній з пропорцій цементу з антибіотиком. Усі зразки виготовляли у вигляді куба розміром 5 × 5 × 5 мм. Під час експерименту здійснювали випробування зразків на міцність під впливом стискаючого навантаження. Результати. Межа міцності зразків кісткового цементу знижується зі збільшенням відсоткового вмісту антибіотика в суміші. Контрольні зразки із 100 % цементу показали найвищу міцність — 135,3 ± 19,6 МПа. Найслабшими виявились зразки з 50% вмістом антибіотика — 53,70 ± 8,16 МПа, що вдвічі нижче за аналогічні показники зразків із відсотковим співвідношенням цемент/антибіотик 80 : 20 — 119,7 ± 7,6 МПа. Спостерігається велика різниця межі міцності між зразками з відсотковим співвідношенням цемент/антибіотик 80 : 20 (119,7 ± 7,6 МПа) та зразками з відсотковим співвідношенням 75 : 25 (64,60 ± 8,46 МПа). Показники межі міцності зразків з вмістом кісткового цементу 50, 67 і 75 % не мають статистично значимих відмінностей між собою. Показники межі міцності контрольних зразків із 100 % цементу та зразків із відсотковим співвідношенням цемент/антибіотик 80 : 20 мали статистично значущі відмінності як між собою, так і із зразками з більшим вмістом антибіотика. ­Висновки. Межа міцності зразків кісткового цементу знижується більше ніж у 2 рази зі збільшенням відсоткового вмісту антибіотика в суміші. Збільшення часткового вмісту антибіотика в цементній суміші до 25 % і більше призводить до значного (більше ніж у 2 рази) зниження межі міцності зразків порівняно із зразками з чистого цементу та його суміші з антибіотиком у відсотковому співвідношенні 80 : 20.

Актуальность. Одной из самых распространенных и сложных проблем в травматологической и ортопедической практике, в частности при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава, является развитие инфекционных осложнений. Проблема ревизионного эндопротезирования при инфекционных осложнениях — одна из наиболее актуальных, доля подобных операций достигает 15 %. На сегодняшний день золотым стандартом при глубокой перипротезной инфекции считается двухэтапное ревизионное эндопротезирование. На первом этапе замещение дефекта после удаления эндопротеза проводится с использования нерассасывающихся материалов, таких как костный цемент на основе полиметилметакрилата, содержащий в себе антибиотик для ликвидации очага инфекционного процесса. На втором этапе происходит удаление цементного спейсера и замещение эндопротезом. Поэтому исследование прочности различных комбинаций костного цемента с антибиотиками является актуальным. Цель: изучить в эксперименте зависимость прочности костного цемента от содержания антибиотика в смеси. Материалы и методы. Для проведения эксперимента были изготовлены образцы костного цемента с примесью антибиотика в таких соотношениях: 100 % цемента; 80 % цемента + 20 % антибиотика (4 : 1); 75 % цемента + 25 % антибиотика (3 : 1); 67 % цемента + 33 % антибиотика (2 : 1); 50 % цемента + 50 % антибиотика (1 : 1). Всего было изготовлено по 5 образцов в каждой из пропорций цемента с антибиотиком. Все образцы изготавливали в виде куба размером 5 × 5 × 5 мм. Во время эксперимента осуществляли испытания образцов на прочность под воздействием сжимающей нагрузки. Результаты. Предел прочности образцов костного цемента снижается с увеличением процентного содержания антибиотика в смеси. Контрольные образцы из 100% цемента показали высокую прочность — 135,3 ± 19,6 МПа. Самыми слабыми оказались образцы с 50% содержанием антибиотика — 53,70 ± 8,16 МПа, что в два раза ниже аналогичных показателей образцов с процентным соотношением цемент/антибиотик 80 : 20 — 119,7 ± 7,6 МПа. Наблюдается большая разница предела прочности между образцами в соотношении цемент/антибиотик 80 : 20 (119,7 ± 7,6 МПа) и образцами в соотношении 75 : 25 (64,60 ± 8,46 МПа). Показатели предела прочности образцов с содержанием костного цемента 50, 67 и 75 % не имеют статистически значимых различий между собой. Показатели предела прочности контрольных образцов из 100 % цемента и образцов с процентным соотношением цемент/антибиотик 80 : 20 имели статистически значимые различия как между собой, так и с образцами с большим содержанием антибиотика. Выводы. Предел прочности образцов костного цемента снижается более чем в 2 раза с увеличением процентного содержания антибиотика в смеси. Увеличение содержания антибиотика в цементной смеси до 25 % и более приводит к значительному (более чем в 2 раза) снижению предела прочности образцов по сравнению с образцами из чистого цемента и его смеси с антибиотиком в соотношении 80 : 20.

Background. One of the most common and complicated problems in traumatology and orthopedic practice, in particular with total hip replacement, is the development of infectious complications. The problem of revision arthroplasty with infectious complications is one of the most urgent, the share of such operations reaches 15 %. To date, the gold standard in deep periprosthetic infection is considered to be a two-stage revision arthroplasty. At the first stage, the defect replacement after the removal of the endoprosthesis is carried out using non-dispersive materials, such as bone cement based on polymethylmethacrylate containing an antibiotic to eliminate the focus of infection. At the second stage, the removal of the cement spacer and the replacement of the endoprosthesis are performed. Therefore, the study of the strength of various combinations of bone cement with antibiotics is relevant. The purpose was to study in the experiment the dependence of the strength of bone cement on the antibiotic content in the mixture. Materials and methods. For the experiment, samples of bone cement with antibiotic admixtures were made in the following proportions: 100 % of cement; 80 % of cement + 20 % of antibiotic (4 : 1); 75 % of cement + 25 % of antibiotic (3 : 1); 67 % of cement + 33 % of antibiotic (2 : 1); 50 % of cement + 50 % of antibiotic (1 : 1). A total of 5 samples were prepared in each of the proportions of cement with an antibiotic. All samples were made in the form of a cube measuring 5 × 5 × 5 mm. During the experiment, samples were tested for strength under the influence of compressive loads. Results. The strength of bone cement samples decreases with an increase in the percentage of antibiotic in the mixture. Control samples of 100% cement showed the highest strength — 135.3 ± 19.6 MPa. The weakest samples contained 50 % of antibiotic — the strength limit was 53.70 ± 8.16 MPa, which is twice lower than the similar samples with cement/antibiotic percentage ratio of 80 : 20 — 119.7 ± 7.6 MPa. There is a large difference in the strength between samples with cement/antibiotic percentage ratio of 80 : 20 (119.7 ± 7.6 MPa) and 75 : 25 (64.60 ± 8.46 MPa). The strength of the samples with bone cement content of 50, 67 and 75 % has no statistically significant differences between them. Indicators of the strength limits of control samples made with 100% cement and samples with cement/antibiotic percentage ratio of 80 : 20 had statistically significant differences, both between themselves and samples with higher antibiotic content. Conclusions. The strength of bone cement samples decreases more than 2 times with an increase in the antibiotic content in the mixture. An increase in the partial content of the antibiotic in a cement mixture of up to 25 % or more results in a significant (more than 2-fold) decrease in the strength of the samples compared with samples made of pure cement and its mixture with antibiotics in a percentage ratio of 80 : 20.


Keywords

кістковий цемент; антибіотик; поліметилметакрилат; міцність

костный цемент; антибиотик; полиметилметакрилат; прочность

bone cement; antibiotic; polymethylmethacrylate; strength


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


Bibliography

1. Лоскутов А.Е. Эндопротезирование тазобедренного сустава: Монография / Под ред. проф. А.Е. Лоскутова. — Д.: Лира, 2010. — 344 с.
2. Тихилов Р.М. Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / Под ред. Р.М. Тихилова, В.М. Шаповалова. — СПб.: РНИИТО им. Р.Р. Вредена, 2008. — 324 с.
3. Eryukhin I.A. Problems of peritonitis and abdominal sepsis // Consilium Medicum. — 2005. — 7(6). — Р. 468-472.
4. Lorio R. Orthopaedic surgeon workforce and volume assessment for total hip and knee replacement in the United States: preparing for an epidemic // J. Bone Joint Surg. — 2008. — 90(7). — Р. 598-605.
5. National Joint Registry for England, Wales and Northern Ireland. [Internet]. 10th Annual Report; 2013 [updated 2013 Des 16; cited 2014 Jan 5]. Available from: http://www.njrcenter.org.uk. 
6. National Joint Registry for England, Wales and Northern Ireland. [Internet] 8th Annual Report; 2010 [updated 2010 Jul 21; cited 2014 Oct 9]. Available from: http://www.njrcenter.org.uk. 
7. Fevang B.T. Improved results of primary total hip replacement // Acta Orthop. — 2010. — 81(6). — Р. 649-659.
8. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. — М.: Высшая школа, 2000. — 560 с.
9. Бююль Ахим. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей: Пер. с нем. / Ахим Бююль, Петер Цефлер. — СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2005. — 608 с.

Similar articles

The Strength of Bone-Metal Block for Different Types of Implants Surfaces under the Conditions of Normal Bone and Osteoporosis in Experimental Rats
Authors: Філіпенко В.А., Бондаренко С.Є., Карпинський М.Ю., Жигун А.І., Танькут В.О., Аконджом М. - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
"Тrauma" Том 17, №4, 2016
Date: 2016.10.05
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Помилки та ускладнення ревізійного протезування у хворих з асептичною нестабільністю ацетабулярного компонента ендопротеза кульшового суглоба
Authors: Гайко Г.В., Торчинський В.П., Сулима О.М., Підгаєцький В.М., Осадчук Т.І., Калашніков О.В., Нізалов Т.В., Галузинський А.А., Козак Р.А. - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ
"Тrauma" Том 15, №1, 2014
Date: 2014.04.11
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Studying the duration of rigidity preservation in bone fragment fixation by biodegradable polylactide plates
Authors: Хвисюк О.М.(1), Павлов О.Д.(1), Карпінський М.Ю.(2), Карпінська О.Д.(2)
1 - Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №5, 2018
Date: 2018.11.27
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Механічні властивості регенерату зони перелому стегнової кістки при застосуванні імплантатів із різним модулем пружності
Authors: Юхимчук О.А. - Київська міська клінічна лікарня № 7; Калашніков А.В. - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ
"Pain. Joints. Spine." 3 (19) 2015
Date: 2016.01.17
Categories: Rheumatology, Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual

Back to issue