Экспериментальное исследование динамики прочностных свойств углеродных имплантатов, применяемых для хирургической реконструкции клювовидно-ключичной связки
Автор: Деданов Константин Анатольевич, Куренков Евгений Леонидович, Атманский Игорь Александрович, Гринчий Даниил Евгеньевич, Поддубнова Арина Игоревна
Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii
Рубрика: Оригинальные статьи
Статья в выпуске: 3, 2012 года.
Бесплатный доступ
Травматические повреждения связок акромиально-ключичного сочленения до сих пор остаются актуальной проблемой травматологии. Наиболее часто страдают лица трудоспособного возраста, среди них - значительное количество действующих спортсменов. Проблема лечения стоит достаточно остро из-за большого числа неудовлетворительных исходов. Технологии замещения клювовидно-ключичной связки различными синтетическими имплантатами находят всё большее применение в практике. Авторами получены данные, свидетельствующие о возможности использования синтетических углеродных имплантатов для хирургической реконструкции клювовидно-ключичной связки на основании экспериментального изучения динамики прочностных свойств этого вида имплантатов.
Клювовидно-ключичная связка, углеродные имплантаты, прочность на разрыв, сoracoclavicular ligament
Короткий адрес: https://sciup.org/142121578
IDR: 142121578
Текст научной статьи Экспериментальное исследование динамики прочностных свойств углеродных имплантатов, применяемых для хирургической реконструкции клювовидно-ключичной связки
Травматические повреждения связочного аппарата акромиально-ключичного сочленения с вывихами акромиального конца ключицы представляют собой актуальную проблему современной травматологии, составляя от 7,0 до 26,1 % среди всех вывихов костей скелета и более 10 % случаев острой травмы плечевого пояса, занимая по частоте третье место после вывихов в плечевом и локтевом суставах [2]. Технологии оперативного лечения данного повреждения разнообразны и постоянно совершенствуются. К настоящему времени предложено более 270 методов консервативного лечения данных повреждений и более 100 оперативных методик. Такое многообразие свидетельствует о том, что до настоящего времени не выработано методики лечения вывихов акромиального конца ключицы, которая учитывала бы все особенности биомеханики ключично-лопаточного сочленения, а также выдвигает требование к поиску новых, более эффективных методик. Одним из на-
правлений в лечении данных повреждений является использование различных синтетических имплантатов для реконструкции клювовидно-ключичной связки. Известно, что разрывная нагрузка клювовидно-ключичной связки составляет 59,8±1,00 кгс при вариабельности ее 2,84 % [2]. При возможном достижении указанных показателей выбор синтетического имплантата представляется рациональным с учетом его биологической инертности, а также сохранением после имплантации прочности, достаточной для достижения адекватной стабильности сочленения и хорошего клинического результата лечения.
Цель работы – обосновать целесообразность использования синтетических углеродных имплантатов для хирургической реконструкции клювовидно-ключичной связки на основании экспериментального изучения динамики прочностных свойств углеродных имплантатов in vivo.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В эксперименте исследована устойчивость к разрывным нагрузкам синтетических углеродных имплантатов «IMUSS» производства ООО НПЦ УВИКОМ (регистрационное удостоверение Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации № 29/12010299/0629-00).
С целью выбора имплантата с оптимальными для реконструкции клювовидно-ключичной связки прочностными свойствами изучена прочность на разрыв и относительное удлинение (коэффициент растяжения) углеродных имплантатов различной структуры (шнур и лента) и ширины (лента 10 и 15 мм). Иссле-
довались сухие образцы имплантатов и выдержанные в физиологическом растворе в течение 1 суток.
Исследование динамики прочностных свойств in vivo выполнено на лабораторных животных (кроликах), в эксперименте участвовали 9 кроликов – самцов в возрасте 1,5 года массой тела 3,0-3,5 кг.
Под общей анестезией, с соблюдением правил асептики и антисептики, хирургическим способом углеродный имплантат помещался в мягкие ткани
вертельной области бедра лабораторных животных. Прочность его на разрыв и относительное удлинение изучены после выведения животных из эксперимента на сроках 1 сутки, 3 суток, 1 неделя, 2 недели, 3 недели, 1 месяц, 2 месяца, 4 месяца и 6 месяцев с момента имплантации.
Исследование проведено на испытательной разрывной машине ZMGJ250, свидетельство о поверке № 1817 от 08.12.2011 г. до 08.12.2012 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Ниже приведены результаты испытаний на разрывной машине различных образцов углеродных имплантатов для определения имплантата оптимального размера, пригодного для замещения клювовидно-ключичной связки (табл. 1).
Как видно из таблицы 1, наиболее близкой к нативной связке по прочностным характеристикам оказалась лента шириной 10 мм, но она обладает минимальным запасом прочности по отношению к нативной связке и имеет коэффициент растяжения, значительно превышающий таковой у ленты шириной 15 мм, что в последующем может привести к потере коррекции за счет растяжения имплантата. В связи с этим оптимальным для реконструкции клювовидно-ключичной связки следует признать
углеродную ленту шириной 15 мм.
Ниже приведены результаты изучения прочностных свойств углеродной ленты при имплантации её в ткани животного в динамике (табл. 2).
Как следует из таблицы 2, результаты проведенных испытаний показывают, что с течением времени помещённые в ткани животных углеродные имплантаты сохраняют свою прочность и жесткость. Увеличение величины разрывной нагрузки углеродной ленты с 0,731 кН (74,54 кгс) до 0,830 кН (84,64 кгс) связано, вероятно, с биологической интеграцией имплантата, прорастанием его соединительной тканью и продольным ориентированием коллагеновых волокон в толще имплантата [1].
Таблица 1
Сравнительная характеристика прочности углеродных имплантатов различного размера и структуры и нативной клювовидно-ключичной связки
|
Ширина ленты, мм |
Номер образца |
Относительное удлинение, % |
Усилие разрыва, кН (кгс) |
||
|
образца |
среднее значение |
образца |
среднее значение |
||
|
Углеродная лента в сухом состоянии |
|||||
|
10 |
1 |
10 |
10,3 |
0,555 (56,61) |
0,638 (65,08) |
|
2 |
11 |
0,650 (66,30) |
|||
|
3 |
10 |
0,710 (72,42) |
|||
|
15 |
4 |
8 |
7,0 |
0,745 (75,99) |
0,727 (74,15) |
|
5 |
8 |
0,770 (78,54) |
|||
|
6 |
5 |
0,666 (67,93) |
|||
|
5 (шнур) |
7 |
10 |
10,0 |
0,940 (95,88) |
0,933 (95,17) |
|
8 |
10 |
0,900 (91,80) |
|||
|
9 |
10 |
0,960 (97,92) |
|||
|
Углеродная лента в мокром состоянии (выдержана 1 сутки в физиологическом растворе) |
|||||
|
10 |
1 |
8 |
6,0 |
0,670 (68,34) |
0,642 (65,48) |
|
2 |
5 |
0,584 (59,57) |
|||
|
3 |
5 |
0,672 (68,54) |
|||
|
15 |
4 |
3 |
4,0 |
0,700 (71,40) |
0,731 (74,56) |
|
5 |
5 |
0,820 (83,64) |
|||
|
6 |
4 |
0,672 (68,54) |
|||
|
5 (шнур) |
7 |
10 |
9,0 |
0,960 (97,92) |
0,947 (96,59) |
|
8 |
9 |
0,966 (98,53) |
|||
|
9 |
8 |
0,916 (93,43) |
|||
|
Нативная клювовидно-ключичная связка |
|||||
|
0,586±0,009 (59,8±1,00) |
|||||
Таблица 2
|
Срок имплантации |
Номер образца |
Относительное удлинение, % |
Усилие разрыва, кН (кгс) |
||
|
образца |
среднее значение |
образца |
среднее значение |
||
|
1 сутки |
1 |
6 |
6,3 |
0,694 (70,77) |
0,731 (74.54) |
|
2 |
7 |
0,815 (83,11) |
|||
|
3 |
6 |
0,684 (69,75) |
|||
|
3 суток |
4 |
8 |
7,7 |
0,807 (82,29) |
0,733 (74.75) |
|
5 |
8 |
0,714 (72,81) |
|||
|
6 |
7 |
0,678 (69,14) |
|||
|
1 неделя |
7 |
8 |
8,4 |
0,732 (74,66) |
0,736 (75,07) |
|
8 |
10 |
0,746 (76,09) |
|||
|
9 |
7,1 |
0,730 (74,46) |
|||
|
2 недели |
10 |
6,2 |
6,9 |
0,778 (79,36) |
0,780 (79,56) |
|
11 |
7,5 |
0,786 (80,17) |
|||
|
12 |
7,1 |
0,776 (79,17) |
|||
|
3 недели |
13 |
6,0 |
6,7 |
0,792 (80,76) |
0,793 (80.86) |
|
14 |
7,1 |
0,784 (79,95) |
|||
|
15 |
7,2 |
0,803 (81,88) |
|||
|
1 месяц |
16 |
4,7 |
5,7 |
0,840 (85,68) |
0,821 (83.72) |
|
17 |
6,6 |
0,804 (82,01) |
|||
|
18 |
5,8 |
0,818 (83,4) |
|||
|
2 месяца |
19 |
6,3 |
5,6 |
0,848 (86,47) |
0,824 (84.02) |
|
20 |
4,8 |
0,816 (83,21) |
|||
|
21 |
5,9 |
0,807 (82,29) |
|||
|
4 месяца |
22 |
6,5 |
5,7 |
0,836 (85,25) |
0,826 (84.23) |
|
23 |
5,3 |
0,823 (83,92) |
|||
|
24 |
5,4 |
0,818 (83,41) |
|||
|
6 месяцев |
25 |
6,7 |
5,8 |
0,830 (84,64) |
0,830 (84.64) |
|
26 |
5,5 |
0,844 (86,06) |
|||
|
27 |
5,3 |
0,816 (83,21) |
|||
Динамика прочностных свойств углеродной ленты шириной 15 мм
ВЫВОДЫ
1. Оптимальным по прочностным свойствам имплантатом для замещения клювовидно-ключичной связки является углеродная лента шириной 15 мм. Имея достаточный по сравнению с нативной связкой запас прочности, она обладает минимальным коэффициентом растяжения.
2. После имплантации в ткани животных прочность углеродной ленты на разрыв увеличивается в сроки от 1 суток до 6 месяцев, что может быть связано с тканевой реакцией на имплантат и укреплением его структуры за счет коллагеновых волокон.
