Μελέτη της εφαρμογής πίεσης κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού στην αντοχή του P.M.M.A.

Abstract

Η εφαρμογή πίεσης κατά την κατά τη φάση ανάμιξης του οστικού τσιμέντου αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα της αύξησης της αντοχής του οστικού τσιμέντου που βελτιώνει τις φυσικές του ιδιότητες, όπως τη δύναμη συμπίεσης (compressive strength) και το πορώδες (porosity), ιδιότητες πολύ σημαντικές για τη μακροβιότητα του τσιμέντου .Η επίδραση της πίεσης στην αντοχή του οστικού τσιμέντου αποτελεί και το αντικείμενο της παρούσας έρευνας.Η μελέτη της επίδρασης της πίεσης, μέχρι την πήξη του τσιμέντου, στο πορώδες και στη δύναμη συμπίεσης σε κυλινδρικά δοκίμια τσιμέντου αποτέλεσε το πρώτο μέρος των πειραμάτων μας για αντοχή του τσιμέντου. Παρασκευάσαμε 104 κυλινδρικά δοκίμια οστικού τσιμέντου CMW-1 με διάμετρο 8.85 mm , 51 παρασκευάσθηκαν με εφαρμογή πίεσης 319.11 Kpa (ή δύναμη 2 kg ή 19.62 Ν σε επιφάνεια 61.483 mm2) για 10 min μετά την ανάμιξη του οστικού τσιμέντου και 53 παρασκευάσθηκαν χωρίς εφαρμογή πίεσης. Η καταπόνηση των δοκιμίων έγινε με υπολογισμό της δύναμης συμπίεσης (compressive strength) στις ημέρες 1η- 5η- 10η- 20η- 30η . Τα αποτελέσματα των πειραμάτων μας έδειξαν ότι η δύναμη συμπίεσης στα δοκίμια που παρασκευάσθηκαν με εφαρμογή πίεσης εμφάνισαν διαδοχικά στατιστικώς στατιστική διαφορά στο επίπεδο pcO.OOl στις πρώτες 10 ημέρες και στο επίπεδο ρ<0.01 στις επόμενες 20 ημέρες.Η μελέτη του πορώδους σε 36 όμοια δοκίμια οστικού τσιμέντου( 18 που παρασκευάσθηκαν με τη μία μέθοδο και 18 που παρασκευάσθηκαν με την άλλη μέθοδο) έδειξαν ότι το πορώδες μειώθηκε στα δοκίμια που παρασκευάσθηκαν με πίεση σε επίπεδο pcO.OOl κατά μέσο όρο 69.3%.110Προκειμένου να μελετήσουμε την επίδραση της πίεσης σε σύστημα εξομοίωσης του μηριαίου τμήματος ολικής αρθοπλαστικής του ισχίου με τσιμέντο, χρησιμοποιήσαμε 15 ζεύγη πτωματικών μηριαίων οστών που τα χειρουργήσαμε σύμφωνα με τη τεχνική δεύτερη γενεάς. Λείοι ράβδοι αλουμινίου διαφορετικών διαμέτρων χρησιμοποιήθηκαν ως μηριαίοι στειλεοί. Τα μισά οστά παρασκευάσθηκαν χωρίς την εφαρμογή πίεσης και τα άλλα μισά με εφαρμογή δύναμης 15 Kg ή 147.15 Ν ή 325.437 KPa στην άνω επιφάνεια των μηριαίων οστών και για 10 min μετά τη ανάμιξη του τσιμέντου. Η χειρουργική τεχνική ελέγχθηκε με ακτινογράφηση των οστών. Τα οστά που είχαν χειρουργικές ατέλειες αφαιρέθηκαν από το δείγμα μας. 25 οστά χρησιμοποιήθηκαν τελικά προς ολοκλήρωση των πειραμάτων μας. Τα χειρουργημένα οστά την 30η μέρα κόπηκαν σε δοκίμια 3 cm ( 4 δοκίμια από το κάθε οστό) και καταπονήθηκαν σε δυνάμεις διάτμησης (shear strength) στην επιφάνεια οστού- τσιμέντου και στην επιφάνεια τσιμέντου- στειλεού. Οι δυνάμεις διάτμησης μεταξύ των 2 τεχνικών συγκρίθηκαν μεταξύ τους. Η τεχνική με εφαρμογή πίεσης βρέθηκε να υπερέχει στο επίπεδο pcO.OOl στην επιφάνεια οστού-τσιμέντου , ενώ βρέθηκε ότι δεν είναι σημαντική στο επίπεδο 95%, στην επιφάνεια τσιμέντου -στειλεού. Οι μέσες τιμές εφαρμογής δύναμης σε ΚΝ ήταν 4.817 και 7.619 όταν εφαρμόσθηκε πίεση στις επιφάνειες τσιμέντου-στειλεού και οστού-τσιμέντου αντίστοιχα, ενώ 1.851 και 2.139 όταν δεν εφαρμόσθηκε πίεση στις επιφάνειες τσιμέντου-στειλεού και οστού-τσιμέντου αντίστοιχα. Πιο συγκεκριμένα η αύξηση της αντοχής των δοκιμίων εξεφρασμένα σε δύναμη διάτμησης ήταν 58% στην επιφάνεια οστού -τσιμέντου ενώ ήταν 15% στην επιφάνεια στειλεού- τσιμέντου.Η εφαρμογή πίεσης σε πειραματικό μοντέλο εξομοίωσης ολικής αρθροπλαστικής ισχίου με πτωματικά οστά φαίνεται να δημιουργεί πιο ανθεκτικό μοντέλο χειρουργημένων μηριαίων οστών που θα μπορούσαν να συσχετιστούν με μακροβιότητα της ολικής αρθροπλαστικής του ισχίου ύστερα από τη χρήση της τεχνικής in vivo. Η εξήγηση θαIllμπορούσε να αποδοθεί στην μεγάλη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων του τσιμέντου καθώς και στην μεγάλη μείωση του πορώδους του οστικού τσιμέντου αλλά και στην μεγαλύτερη διείσδυση του οστικού τσιμέντου στο οστό γεγονός που αυξάνει την αντοχή του συμπλόκου.Η χρήση χειρουργικού εργαλείου που θα δημιουργούσε ένα κλειστό σύστημα στο οποίο θα ασκούνταν σταθερή πίεση και για χρονικό διάστημα μέχρι την πλήρη σκλήρυνση του τσιμέντου αποτελεί παράλληλη ερευνητική πρόταση που ξεφεύγει τα όρια της παρούσας και αποτελεί αντικείμενο άλλης ερευνητικής πρότασης. Αν και τα αποτελέσματά μας ήταν σαφώς υπέρ της υπεροχής της άσκησης πίεσης υπάρχουν ερωτήματα που χρήζουν περισσότερης έρευνας και μελέτης όπως η ποσοτική συσχέτιση της ασκούμενης πίεσης και της αύξησης της σταθερότητας του στατικού συμπλόκου , αλλά και η μελέτη της επίδρασης της πίεσης στη μακροβιότητα της αρθροπλαστικής του ισχίου in vivo. Αν και στα πειράματά μας δεν χρησιμοποιήσαμε τεχνική τσιμέντου τρίτης γενεάς βρήκαμε αύξηση των ιδιοτήτων του οστικού τσιμέντου ανάλογη με αυτή άλλων ερευνητών που χρησιμοποίησαν τεχνική τρίτης γενεάς και μόνο με την εφαρμογή πίεσης.Συμπερασματικά η εφαρμογή της πίεσης πρέπει να χρησιμοποιείται συστηματικά και σχολαστικά για όλη την περίοδο μέχρι την σκλήρυνση του τσιμέντου και να αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο της τεχνικής του τσιμέντου στην ολική αρθροπλαστική του ισχίου, προκειμένου να αυξήσουμε τη μακροβιότητα της.