Новые углеродные материалы в реконструктивной хирургии костей и суставов

• Автор: Скрябин, Владимир Леонидович
• Шифр специальности: 14.01.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 147 с. : 68 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Введение

Глава I. ОБЗОР ДАННЫХ ЛИТЕРАТУРЫ

Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Общая характеристика углеродных материалов

2.2. Общая характеристика эксперимента

2.3. Общая характеристика больных. Методы исследования

Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

3.1. Построение биомеханической модели поведения костной' 69-86 ткани при взаимодействии с имплантатом из углеродного
материала
3.2. Исследования углеродных материалов в эксперименте на
животных
Глава IV. ВЫСОКОПОРИСТЫЙ ЯЧЕИСТЫЙ УГЛЕРОД ПРИ
ЗАМЕЩЕНИИ ДЕФЕКТОВ ГУБЧАТОЙ КОСТИ
4.1. Пористый углерод в лечении переломов мыщелков
большеберцовой кости
4.2. Высокопористый ячеистый углерод при замещении дефектов
губчатой кости редкой локализации
Глава V. ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОГО
КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
5.1. Углерод-углеродный композиционный материал при
замещении дефектов костей свода черепа
5.2. Трудности, ошибки и осложнения при замещении дефектов
костей и суставов углеродными имплантатами
Обсуждение результатов исследования
Выводы
Рекомендации практическому здравоохранению
Список литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВПЯУ- высоко пористый ячеистый углерод УГ - углеродный материал
УУКМ- Углерод-углеродный композиционный материал УСП - Углеродная синтактическая пена ЭЭГ - электроэнцефалография N ньютон
ВВЕДЕНИЕ
Современная реконструктивная хирургия опорно — двигательной системы не мыслится без широкого использования пластического замещения дефектов костей и суставов. Основными методами пластики дефектов остаются трансплантация собственной и донорской костной ткани. Однако простота имплантации искусственных материалов, уменьшение травматичности и длительности вмешательства* а так же появление материалов, имеющих большое сродство с нативной костью, создали определённую альтернативу [4; 10; 15; 55; 167; 174]. Всё это привело к тому, что только в США 9-15 % населения носят в организме искусственные материалы [152].
К современным имплантатам, используемым для замещения костной 1 ткани, предъявляют большие требования. Материалы должны, . быть не канцерогенными, инертными по отношению к живым-тканям, -у иметь достаточный запас механической прочности, быть стойкими к • воздействию внутренней среды организма, иметь модуль упругости, -,л близкий к нативной' кости [12; 14; 15; 45]. Немаловажное значение . имеет простота стерилизации и отсутствие значительных затрат при производстве и т.д. [15; 174]. Искусственные материалы оценивают с механической и биологической позиций [132; 133, 147, 171]. Прочность современных имплантатов достаточно высока. Однако взаимодействие искусственного материала и- живой ткани ставит целый ряд вопросов. Один из основных моментов - это возможность получения единой биомеханической системы кость-имплантат.
С этой точки зрения еще в 60-е годы в качестве имплантируемого материала специалисты начали применять углерод. Главное его достоинство - инертность по отношению к живым- тканям [15; 75; 118; 123; 151]. Тем не менее, механические свойства обычного

углерод покрывается соединительнотканной капсулой, а с костной тканью образует прочное прямое соединение [123].
Непостоянство кристаллической структуры углерода предполагает широкий круг физических свойств. Достаточно вспомнить графит, один из самых мягких материалов, и алмаз, прочность и твёрдость которого хорошо известна. Тем не менее, и тот, и другой по химическому составу являются. чистым углеродом. Изотопный пиролитический углерод, получаемый при относительно низких температурах (менее 1550 градусов по Цельсию) путём разложения метана, обладает удивительной прочностью на усталость и износ. При растяжении он поглощает энергии больше, чем керамические материалы. Воздействие окружающей среды не снижает этих качеств [15; 125]. Модуль упругости пироуглерода низок и находится в диапазоне упругости " костной ткани (20-30 ГПа). Это является большим достоинством ‘ материала. Деформируясь синхронно с костью, он до минимума снижает $ образование точек концентрации напряжения [75; 159]. Особенность-"-’ пироуглерода — способность переносить циклические нагрузки без д

потери прочности. Этим он выгодно отличается от других материалов; прочность которых при циклических нагрузках резко* снижается, и разрушение наступает уже при малых усилиях [75; 118].
Пироуглерод, электропроводность которого близка к электропроводности костной ткани, позволяет сохранить биопотенциал кости в целом и исключает явление диффузии ионов [75; 123]. Попытки применения чистого пироуглерода в качестве пластин для фиксации переломов длинных трубчатых костей в эксперименте оказались неудачными. Пластины не выдерживали динамических нагрузок и распадались в ближайшем послеоперационном периоде. Замена мелких суставов протезами из пироуглерода на обезьянах дала хорошие результаты. Но большие протезы изготовить не удавалось [125].