Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Имплантация межтелового биодеградируемого кейджа кадаверной модели позвоночника барана: механические испытания
Журнал: Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2024;(12‑2): 91‑94
Прочитано: 714 раз
Как цитировать:
Основными осложнениями при передней шейной дискэктомии и создании спондилодеза являются миграция фиксаторов у 1,2—15% больных, гематомы и нагноение в области забора трансплантата [1—5]. При использовании титановых кейджей частота формирования спондилодеза варьировала от 46—100%, частота проседания кейджа составила 16—35% [6]. При установке кейджей из полиэфирэфиркетона (PEEK) частота формирования спондилодеза составила от 76 до 100%, частота проседания кейджей — 0—28% [6, 7]. Неоднозначность полученных результатов и высокая частота осложнений заставила искать новые методы фиксации позвонков и приступить к изучению свойств биодеградируемых материалов [8, 9]. В работе M. Laubach и соавт. представлены результаты исследования биодеградируемых кейджей из полимеров лактида различного состава, проведено сравнение с аналогичным изделием из титана [10]. Полимерные биодеградируемые кейджи были изготовлены из поли(L-лактида) PLLA и сополимера поли(L-лактид-со-D,L-лактида). Кейджи были установлены крупным парнокопытным животным in vivo. Сращение позвонков при установке полимерного кейджа происходило посредством прямого остеогенеза. Через 2 года установленный кейдж полностью резорбировался без какой-либо отрицательной реакции со стороны окружающих тканей. Через 4 года плотность образованной в зоне операции кости соответствовала плотности костей соседних позвонков [10]. Актуальным остается вопрос оценки стабильности имплантируемых кейджей ex vivo. Работа с кадаверными моделями позволяет оценить механические свойства кейджа и дает возможность смоделировать физиологическую и значительно превышающую ее механическую нагрузку на позвоночно-двигательном сегменте путем использования испытательных силовых машин. К сожалению, в литературе отсутствуют исследования о биомеханических испытаниях ex vivo с использованием биоразлагаемых кейджей.
Цель исследования — оценить механические свойства произведенных прототипов кейджей из поли(L-лактида) на кадаверной модели поясничного отдела позвоночника барана.
В качестве опытной кадаверной модели выбран позвоночник (поясничный отдел) барана. Предварительно выполнена компьютерная томография позвоночника трупного материала баранов (рис. 1). Оценивалась высота межпозвонкового пространства во фронтальной и саггитальной плоскости. Расстояние между телами смежных позвонков варьировало от 2,5 до 5 мм.
Рис. 1. Результат компьютерной томографии поясничного отдела позвоночника кадаверных моделей.
Разработка прототипов устройств выполнялась на 3D-принтере Ender 2v2 («Shenzhen Creality 3D Technology Co., Ltd.», КНР) по предварительным эскизам и по заданным параметрам 3D-печати. В качестве материала экспериментальных образцов использовали коммерческий филамент на основе полилактидаполи(L-лактида) и поли-ɛ-капролактона (рис. 2).
Рис. 2. Разработанный прототип кейджа.
Проведена оценка механических характеристик экспериментальных образцов кейджей. Проведены испытания на сжатие между параллельными пластинами. После печати экспериментальных образцов на 4 кадаверных моделях выполнена субтотальная резекция поясничного межпозвонкового диска. Кюретаж диска выполняли с помощью кюретажной ложки, произведены замеры дискового пространства и установлены кейджи (рис. 3).
Рис. 3. Поясничный позвоночный сегмент с установленным кейджем.
Для оценки механической стабильности кейджа проводили статические и циклические (8 циклов) испытания в условиях одновременного действия компрессионной силы 300 Н изгибающего момента на универсальной электромеханической испытательной машине Instron 5965 («Instron, A Division of Illinois Tool Works, Inc.», США).
Наличие гистерезиса при циклических испытаниях обусловлено вязкоупругими свойствами межпозвонковых дисков и не связано с вязкоупругими свойствами материала кейджа. Отдельно следует отметить, что при достижении значения силы, равной 300 Н, в сегменте позвоночника возникали значительные, неестественные для реальных биомеханических систем перемещения до 10 мм. В данном виде испытаний разработанная конструкция показала жесткость, надежность фиксации и отсутствие миграции в условиях статических и циклических испытаний.
По результатам функциональных проб на трупном материале кейдж высотой 5 мм показал оптимальную жесткость при фиксации поясничного отдела позвоночника, поэтому выбран для проведения механических испытаний. В данном виде испытаний разработанная конструкция показала жесткость, надежность фиксации и отсутствие миграции в условиях статических и циклических испытаний.
Для образцов из каждой серии установлены значения компрессионной нагрузки, при достижении которой в образце возникают нежелательные с конструкционной точки зрения пластические деформации. Данные значения сил текучести значительно превышают физиологические значения компрессионной нагрузки. При заданных значениях амплитудных нагрузок циклов гистерезис практически отсутствует, что говорит о высокой деформационной стабильности разработанной конструкции кейджа.
Разработанные нами экспериментальные модели кейджей могут использоваться в качестве альтернативы металлофиксаторам и кейджам из титана и полиэфирэфиркетона (PEEK) и предположительно снизят частоту послеоперационных осложнений, связанных с миграцией трансплантатов. Начата экспериментальная работа на крупных парнокопытных in vivo. В дальнейшем планируется оценка биосовместимых и биодеградируемых свойств установленных имплантов.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литература / References:
Подтверждение e-mail
На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.
Подтверждение e-mail
Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.