костный цемент что это такое
Костный цемент
Примечание 1: Самоотверждение in situ может быть источником высвобождаемых реагентов, которые могут вызывать местную и / или системную токсичность, как в случае мономера, высвобождаемого из костного цемента на основе метакриловой кислоты, используемого в ортопедической хирургии.
Примечание 2: В стоматологии цементы на полимерной основе также используются в качестве заполнителей полостей. Обычно их отверждают фотохимическим способом с использованием УФ-излучения, в отличие от костного цемента. [1]
Сегодня во всем мире ежегодно проводится несколько миллионов процедур такого типа, и более половины из них обычно используют костный цемент, и их количество постоянно увеличивается. Костный цемент считается надежным фиксирующим материалом благодаря простоте его использования в клинической практике и, в частности, из-за его длительной выживаемости с цементированными протезами. Регистры тазобедренного и коленного суставов для замены искусственных суставов, например, в Швеции и Норвегии [2], наглядно демонстрируют преимущества цементной фиксации. Аналогичный регистр для эндопротезирования был введен в Германии в 2010 г. [3]
В процессе экзотермической радикальной полимеризации цемент нагревается. Это тепло полимеризации достигает в организме температуры около 82–86 ° C. Эта температура выше критического уровня денатурации белка в организме. Причиной низкой температуры полимеризации в организме является относительно тонкое цементное покрытие, которое не должно превышать 5 мм, а также рассеяние температуры через большую поверхность протеза и кровоток.
Новые составы костного цемента требуют определения характеристик в соответствии с ASTM F451. [7] Этот стандарт описывает методы испытаний для оценки скорости отверждения, остаточного мономера, механической прочности, концентрации пероксида бензоила и тепловыделения во время отверждения.
Протез, зафиксированный костным цементом, обеспечивает очень высокую первичную стабильность в сочетании с быстрой ремобилизацией пациентов. Цементированный протез может быть полностью нагружен очень скоро после операции, потому что ПММА набирает максимальную прочность в течение 24 часов. [8] Необходимая реабилитация сравнительно проста для пациентов, которым был имплантирован цементный протез. Суставы можно снова нагружать очень скоро после операции, но использование костылей по-прежнему необходимо в течение разумного периода времени из соображений безопасности.
Российские ученые изобрели «костный цемент» для быстрого заживления переломов
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Российские ученые разработали биологический материал под названием «костный цемент», извлекаемый из костей животных. Этот уникальный материал проникает в костную ткань пациента и растворяется в ней, значительно ускоряя процесс заживления переломов.
В основе вещества, созданного учеными из Национального исследовательского ядерного университета, лежит биологический гидроксиапатит, белый порошок, который при смешении с биологическим полимером превращается в жидкий похожий на цемент материал. Сначала этот материал мягкий и пластичный как пластилин, но потом он становится твердым как кость.
«Мы создали материал, который организм воспринимает как родной, – говорит Гузеев. – Костный мозг состоит из мезенхимных клеток, которые перемещаются в поврежденные ткани. Они воспринимают костный цемент как вещество, которое может принимать участие в биохимических процессах, и начинают обрабатывать его, запуская процесс клеточного деления. Регенерация – это и есть деление клеток. В результате появляется новая костная ткань с кровеносными сосудами и нервными клетками».
У нового биологического материала просто неохватная сфера применения, начиная от стоматологии и заканчивая косметологией. Это еще один наглядный пример того, как медицина меняется под воздействием технологии 3D-печати, как ученые открывают и применяют методы лечения, которые прежде были недоступны.
Сейчас исследователи проводят клинические испытания нового материала в Москве и Санкт-Петербурге. Потом они намерены получить регистрационное удостоверение, чтобы выпустить костный цемент на медицинский и научный рынки.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Костный цемент что это такое
а) Терминология:
• Назначение: различные методы, используемые для заполнения дефектов, восстановления структуры и силы, что обеспечивает каркас для роста кости
• Рентгенография оптимальна для оценки положения трансплантата и статуса внедрения
• Для оценки внедрения или его нарушения требуются серийные снимки
(Слева) Рентгенография в ПЗ проекции: состояние после фиксации перелома большеберцовой кости. Измельченный костный трансплантат размещен внутри и вокруг промежутка. Фрагменты трансплантата относительно отдельные, что указывает на их недавнее размещение.
(Справа) Рентгенография в боковой проекции: состояние после протезирования позвонка цементом. Цемент имеет однородную плотность и распределен между трабекуламишз, а также в дисковое пространство. При таком применении цемент может быть принят за очаг минерализации или окостенения. 
(Слева) Рентгенография в ПЗ проекции: состояние после кюретажа и цементирования образования дистального отдела бедренной кости. Визуализируются области слабовыраженного неровного просветления в области соприкосновения, что свидетельствует о рецидиве опухоли; признаки подтверждаются наличием мягкотканного образования.
(Справа) КТ, реконструкция сагиттального среза: определяется двухуровневое сращение тел позвонков бикортикальными трансплантатами. Кортикальный слой трансплантата обеспечивает структурную поддержку. Положение трансплантата обеспечивает контакт между обработанной концевой пластинкой и трансплантатом костною мозга кости, что увеличивает вероятность сращения.
• Методы заполнения дефектов:
о Костный цемент:
— Просветление 2мм после замещения сустава считается разрыхлением или частичным заболеванием
— Неровное просветление после кюретажа и цементации опухоли свидетельствует о рецидиве
— От цемента определяется пустотный сигнал на всех последовательностях МРТ
о Губчатый трансплантат:
— Может изначально имитировать опухолевый матрикс или минерализацию
— Со временем подвергается резорбции по мере того, как новая кость врастает в трансплантат
о Кортикальный трансплантат: поддерживает крупные дефекты:
— Может быть структурным или неструктурным
о Костные аутотрансплантаты:
— Аутотрансплантат: из собственных тканей, содержит элементы костного мозга
— Первоначально отмечаются схожие признаки на визуализации, как и у нормальной кости/костного мозга
— Промежуточная фаза с образованием грануляционной ткани
— При успешном внедрении со временем отмечается картина нормального костного мозга
о Костные аллотрансплантаты:
— Аллотрансплантат: отсутствие костномозговых элементов; высокий риск осложнений
— Первоначально отмечается ↓ Т1 и ↓ Т2, вследствие отсутствия костномозговых элементов
— Постоянный гипоинтенсивный сигнал указывает на неудачу внедрения
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 18.6.2021
Цементный или бесцементный эндопротез тазобедренного сустава?
Отличие цементных и бесцементных моделей эндопротезов тазобедренного сустава заключается в принципе их фиксации. Бесцементные компоненты эндопротеза покрыты пористым или гидроксиапатитовым покрытием, устанавливаются в кость по методу «плотной посадки» и впоследствии кость врастает в поверхность импланта. Цементные эндопротезы фиксируются в кости специальным полимерным цементом, изготовленным из полиметилметакрилата.
Цементные и бесцементные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава отличаются. Цементные ножки эндопротеза гладкие, а бесцементные – шероховатые. Цементные чашки изготавливаются из высокомолекулярного поперечно-связанного медицинского полиэтилена, а бесцементные делают из металлических сплавов с шероховатой наружной частью. Подробнее о том, какие бывают компонентны эндопротеза тазобедренного сустава вы можете прочитать в отдельной статье на нашем сайте (щелкните мышкой, чтобы перейти к этой статье).
Есть два компонента эндопротеза тазобедренного сустава, которые фиксируются к кости – ножка и чашка. Оба эти компонента могут быть цементными или бесцементными. Если один из них цементный, а другой – бесцементный, то такой эндопротез называют гибридным или реверс-гибридным.
Что такое костный цемент?
Костный цемент используется в медицине уже более 50 лет, и он находит себе применение не только в эндопротезировании для фиксации компонентов эндопротеза к кости, но и в других специальностях (для пластики тел позвонков, в стоматологии и т.д.). Костный цемент заполняет пространство между эндопротезом и костью и формирует эластичную зону, которая работает не только как амортизатор, поглощающий удары, но и равномерно распределяет нагрузку по всей кости, окружающей эндопротез. Равномерное распределение нагрузки от эндопротеза к кости особенно важно для ножки эндопротеза тазобедренного сустава, которая, как правило, имеет неидеальную адаптацию своей формы к форме канала бедренной кости, что приводит к появлению зон повышенной и сниженной нагрузки (неравномерное распределение сил).
Костный цемент по своей химической сути является плексигласом, или, точнее, полиметилметакрилатом. Иногда костный цемент называют акриловым цементом. Впервые полиметилметакрилат в медицине применили в 1940-х годах для заполнения дефекта костей лицевого черепа. Оказалось, что полиметилметакрилат прекрасно уживается с тканями человека (тканевая совместимость), другими словами, ученые наконец-то нашли материал, который можно успешно использовать в костной хирургии, а ведь попытки найти такой материал велись еще в конце 19 века.
В настоящее время в мире ежегодно выполняется несколько миллионов цементных эндопротезирований суставов и такой способ фиксации эндопротеза очень надежен, а сама конструкция – долговечна.
Костный цемент, который используется для эндопротезирования тазобедренного сустава, поставляется в коробке, внутри которой есть пакетик с порошком (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором) и ампула с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор).
Две дозы костного цемента: ампулы с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор) и порошок, высыпанный из двух пакетов (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором)
На операции жидкость из ампулы выливают в порошок и перемешивают, после чего начинается процесс полимеризации – цемент сначала становится жидким, как тесто, а через 5-8 минут он твердеет. На ощупь затвердевший цемент напоминает камень, но в опытах с большой нагрузкой он ведет себя как твердая резина, т.е. обладает свойствами эластичности, амортизируя нагрузки.
Костные цементы различаются по вязкости (низкая, средняя и высокая).
Во время полимеризации костный цемент разогревается, причем чем толще слой цемента, тем выше эта температура. В эксперименте температура полимеризации достигает 120-140 градусов, но в теле человека она обычно повышается до 70-80 градусов за счет того, что толщина цементной мантии редко превышает 5 мм и, кроме того, цемент охлаждает кровь.
Важной особенностью костного цемента является то, что в него до полимеризации можно добавить порошок антибиотика, который в некоторых случаях снижает вероятность развития инфекционных осложнений.
Костный цемент выпускают те же фирмы, что и эндопротезы тазобедренного сустава (Zimmer, DePuy, Stryker, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap и др.).
Крайне редко в процессе полимеризации цемента в организме может возникнуть грозное осложнение – синдром имплантации костного цемента, который проявляется в резком падении артериального давления, аритмии. К счастью, вероятность этого осложнения очень мала и по научным данным составляет 0,06-0,1%. Подробнее об этой проблеме интересующиеся могут почитать в статье Британского Журнала Анестезии.
Какой эндопротез тазобедренного сустава лучше? Цементный или бесцементный?
Сейчас, к сожалению даже от многих хирургов можно услышать, что цементный эндопротез это плохо, а бесцементный – хорошо. На самом деле это не так. Цементные и бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава неодинаковы, и каждый из ниж имеет свои плюсы и минусы. И если хирург говорит о том, что цементный эндопротез это плохо, то он либо лукавит, либо вообще не разбирается в эндопртезах. Во-первых, цементное и бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава зарождалось, формировалось и совершенстовалось практически обособленно друг от друга, цементное эндопротезирование преобладает в Европе (особенно Швеция, Норвегия, Великобритания), а бесцементное преобладает в США. В последние 10-15 лет эти шкаолы эндопротезирования смешиваются и в в Европе стали активнее использовать бесцементное эндопротезирование, а в США – цементное.
Согласитесь, что если в Великобритании и в Швеции цементное эндопротезирование используется так часто, то, скорее всего, оно не так уж и плохо, и не стоит так ругать цементные эндопротезы и думать что они плохие.
Данные шведского регистра эндопротезирования, который ведется с 1967 года. Используются цементные, бесцементные эндопротезы, гибридные (цементная ножка и бесцементная чашка), реверс-гибридные (цементная чашки и бесцементная ножка) и поверхностное (замена только части головки бедренной кости с сохранением шейки бедренной кости).
Еще раз повторимся, что у цементных и бесцементных эндопротезов есть свои сильные и слабые стороны, свои плюсы и минусы, и выбирать цементный или бесцементный эндопротез стоит индивидуально.
Возраст. Чем старше пациент, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование. С возрастом прочность кости постепенно снижается (появляется остеопороз), и в таком случае лучше цементная фиксация.Четких границ, которые бы говорили о том, что, например, всем старше 60 лет нужно цементное эндопротезирование, не существует. В некоторых случаях цементный эндопротез будет оптимальным и у 40-летнего, а в другом случае и в возрасте 80 лет может подойти бесцементный эндопротез.
Пол. Прочность кости сильнее снижается у женщин из-за послеменопаузального остеопороза, поэтому цементный эндопротез предпочтителен женщинам после менопаузы. С другой стороны, если эндопротезирование выполняется на фоне артроза, то как правило, плоность кости в таком случае наоборот повышена.
Форма канала бедренной кости. Чем шире канал и чем тоньше стенки бедренной кости, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование.
Чаще цементное эндопротезирование выполняется при переломах шейки бедра у пожилых, еще более оно актуально при несросшихся переломах шейки бедренной кости, незаменимо цементное эндопротезирование и в том случае, если оно выполняется на фоне инфекционных процессов, например, после остеомиелита (гнойного поражения кости), так как в цемент можно добавить антибиотик.
Три типа формы канала бедренной кости и качества стенок. Тип А- узкий канал с толстыми стенками («бутылка шампанского»), тип В – широкий канал и средние по толщине стенки. Тип С – тонкие, хрупкие стенки и широкий канал. Цементный протез предпочтителен при типе С.
Конечно же, определять предпочтительный способ фиксации (цементный или бесцементный) в каждом индивидуальном случае должен врач.
Плюсы
Минусы
Цементный
эндопротез
Бесцементный
эндопротез
Автор статьи – кандидат медицинских наук Середа Андрей Петрович
У Вас появились вопросы
Напишите, я обязательно отвечу
Отзывы
Сертификаты
Квалифицированный врач ортопед обладает профессиональными знаниями по оказанию первой медицинской помощи при повреждениях и заболеваниях опорно-двигательного аппарата. А также травматолог-ортопед использует в своей работе современные методики обеспечения неподвижного состояния переломов.
Синдром имплантации костного цемента
Ключевые моменты
Синдром имплантации костного цемента (BCIS) является потенциально смертельным осложнением ортопедической хирургии, использующей герметизацию костным цементом. BCIS характеризуется гипоксией и/или гипотензией (с потенциальной потерей сознания), возникающей примерно во время цементации костей. Частота BCIS в соответствующих ортопедических процедурах составляет около 20%, а частота тяжелой реакции, приводящей к сердечно-сосудистому коллапсу в этой группе, составляет 0,5-1,7%. Способность прогнозировать, распознавать и управлять BCIS в периоперационной обстановке важна для каждого анестезиолога.
Клинические особенности и классификация
Физиологически синдром имплантации костного цемента приводит к снижению артериальной оксигенации, характеризующейся сочетанием клинических признаков
Возникающие сердечно-сосудистые изменения могут быть различны, но чаще проявляются следующие: уменьшение среднего артериального давления, ударного объема, сердечного выброса, увеличение сопротивления легочного русла, приводящее к уменьшению фракции выброса правого желудочка.
BCIS имеет широкий спектр тяжести. У большинства пострадавших пациентов развивается нефульминантная форма BCIS. Нефульминантная BCIS характеризуется значительным, но временным снижением артериального насыщения кислородом и систолического АД в период цементации. У небольшой доли пациентов развивается фульминантная BCIS, с глубокими интраоперационными сердечно-сосудистыми изменениями, прогрессирующими до аритмий, шока или остановки сердца. Дональдсон и др. в 2009 году предложили трехэтапную классификацию степени тяжести BCIS.