Биокерамические импланты в хирургии позвоночника

ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии
и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» Министерство здравоохранения Российской
Федерации
Биокерамические имплантаты в хирургии позвоночника
Авторы: Рерих В. В., Аветисян* А. Р., Кирилова И. А., Ластевский А. Д.,
Байдарбеков М. У.
14.00.28 - нейрохирургия
Москва
2014
Введение:
ИМТЦ
ФГБУ ННИИТО
ОАО НЭВЗ-Н
Биокерамические алюмоксидные гранулы в с
диаметром 1 мм. Сквозная пора с диаметром
500 μm.
Прочность на сжатие не менее 300 MPa.
Рентгенография пациента Т. 63 лет: транскутанная
транспедикулярная фиксация D11-D12-L1 позвонков,
транспедикулярная пластика дефектов тела D12
гранулами на основе гидроксиапатита морских кораллов.
2
Цель исследования:
Оценить изменения формы и прочности тел поврежденных
позвонков грудопоясничного переходного отдела
позвоночника при транспедикулярной пластике
высокопрочными алюмооксидными гранулами и
гранулами депротеинизированной костной ткани.
3
Материалы и методы:
Забор и хранение материалов
1)24 позвонка, забранных из грудопоясничного переходного отдела позвоночника четырех
трупов (два мужчины и две женщины, средний возраст 60,25 лет).
2)Позвонки очищались от мягких тканей
3)Тотчас после забора позвонки замораживались и хранились при температуре -20°С в
пластиковых пакетах (A. Boger, P. Heini, M. Windolf et al., 2007; A. J. Fields, G. L. Lee, T. M.
Keaveny, 2010; A. I. Hussein, E. F. Morgan, 2013).
1.
2.
3.
4
Boger A. Adjacent vertebral failure after vertebroplasty: a biomechanical study of low-modulus PMMA cement / A. Boger, P. Heini, M.
Windolf, E. Schneider // Eur Spine J (2007) 16:2118–2125. – DOI 0.1007/s00586-007-0473-0
Fields A. J. Mechanisms of initial endplate failure in the human vertebral body / A. J. Fields, G. L. Lee, T. M. Keaveny // J Biomech. –
2010 December 1; 43(16): 3126–3131. doi:10.1016/j.jbiomech.2010.08.002.
Hussein A. I. The Effect of Intra-Vertebral Heterogeneity in Microstructure on Vertebral Strength and Failure Patterns / A. I. Hussein, E.
F. Morgan // Osteoporos Int. - 2013 March; 24(3): 979–989. doi:10.1007/s00198-012-2039-1.
Материалы и методы:
Лучевая диагностика
1)Денситометрия позвонков на двухэнергетическом рентгеновском денситометре:
Группа 1 (n = 10)
BMD = 0,570 г/см2
Группа 2 (n = 9)
BMD = 0,571 г/см2
Группа 3 (n = 5)
BMD = 0,507 г/см2
2)Рентгенография всех забранных позвонков в прямой, боковой и аксиальной проекции:
До
деформации
3)Рентгеновская морфометрия:
измерялась высота передней
(H1), средней (H2) и задней (H3)
части тела позвонка в боковой
проекции.
5
После
деформации
После
реконструкции
После
деформации 2
Материалы и методы:
Механические испытания и реконструкция позвонков
1) Деформация позвонков путем аксиального сжатия (5 мм/мин) их тел на
испытательной системе с определением прочности на сжатие.
Деформация позвонков при сжатии:
6
Фотография препарата №7, закрепленного в платформах
пресса механической испытательной системы.
Группа 1 (n = 10)
10 мм (до 30% H1)
Группа 2 (n = 9)
10 мм (до 30% H1)
Группа 3 (n = 5)
50% H1
Фотография препарата №7 (третья серия экспериментов) на этапе
реконструкции тела пластическими гранулами: в корнях дуг позвонка
сформированы каналы, слева установлена воронка для
транспедикулярного введение гранул в тело позвонка.
Материалы и методы:
Механические испытания и реконструкция позвонков
Имплантируемые гранулы:
Формула расчета объема необходимого пластического
материала для полной коррекции деформации тела
позвонка в эксперименте.
7
Группа 1 и 3
Биокерамические
алюмоксидные цилиндры с
диаметром 1 мм.
Сквозная пора с диаметром
500 μm.
Группа 2
Гранулы депротеинизированной костной ткани размерами
1-2 мм.
Прочность на сжатие не менее
300 MPa.
Прочность на сжатие 50 -100
MPa.
Материалы и методы:
Методы статистического анализа данных
1) Нормальности распределения значений в анализируемых выборках
верифицировалась методом Шапиро-Вилкса (Shapiro-Wilk's W test)
2) Однофакторный дисперсионный анализ ANOVA (англ. 1-way ANOVA)
3) Непараметрический U-критерий Манна-Уитни (англ. Mann-Whitney U-test)
8
Результаты:
Группы 1 и 2
•компрессионные переломы тел с
симметричным уменьшением высот их
передней и задней части
•без образования фрагментов
А
•высота средней части тел позвонков
изменялась в большей степени
Magerl et al.: A1.3; коллапс тела
позвонка (без достижения полного
значения).
Б
9
Результаты:
Группы 3
•выраженная деформация тела с
уменьшением высоты передней, средней и
задней части тел приблизительно на 40% от
исходных значений
А
•фрагментация тел позвонков с
разрушением замыкательных пластин,
передней и задней стенки
Magerl et al.: A1.3; коллапс тела
позвонка (без достижения полного
значения).
10
Результаты:
11
Результаты:
H1, H2 и H3 после
реконструкции были
достоверно больше, чем
значения до
реконструкции во всех
группах
12
Результаты:
Тело позвонка с гранулами это
композиционный материал,
состоящий из компонентов.
Прочность композиционного
материала будет соответствовать
промежуточному значению,
расположенному между
прочностными характеристиками
компонентов.
13
В группе 1 (Al2O3) прочность на сжатие
была больше исходного значения на 8%
В группе 2 (ДПГК) - меньше исходного
значения на 23,01%
Результаты:
Группе 1 заданная деформация
30% высоты
В группе 3 заданная
деформация составляла 50%
высоты тел: происходило
разрушение передней и задней
стенки тела позвонка
14
Исходное среднее значение
прочности на сжатие тел
позвонков в группе 3 было равно
2,48832 МПа, после реконструкции
– 0,97981 МПа, что
соответствовало 38%
первоначального значения.
Заключение:
•
Транспедикулярная пластика дефектов костной ткани тел позвонков
высокопрочными алюмооксидными гранулами эффективно
восстанавливает формы тел позвонков практически до исходных
значений;
•
Применение более прочных гранул на основе алюмооксидной
биокерамики позволяет не только восстановить форму, но и прочность
тел позвонков;
•
Восстановление прочности на сжатие происходит в случае целостности
задней стенки тела позвонка.
14
Адрес:
г. Новосибирск, ул. Фрунзе, 17
Телефон: +7 (383) 363-31-31
E-mail: niito@niito.ru
www.niito.ru