Płytki kostne do pobudzania osteosyntezy kości

Płytki kostne do pobudzania osteosyntezy kości

Tytuł artykułu:
Płytki kostne do pobudzania osteosyntezy kości
ramiennej i obojczykowej kończyny górnej
Autor:
Niedoskonali
Białystok
2015
1. Osteosynteza i cel jej stosowania
Zastosowanie osiągnięć z różnorodnych obszarów nauk technicznych staje się coraz bardziej
potrzebne w leczeniu, a implantologia jest jedną z dziedzin medycyny, w której osiągnięcia w zakresie
konstrukcji, technologii i nauki o materiałach są wykorzystywane powszechnie. Przewidywanie skutków
wprowadzania do organizmu człowieka obcych ciał – jakimi są implanty – wymaga licznych analiz wpływu
na reakcje organizmu ludzkiego ich cech konstrukcyjnych i własności materiałowych, takich jak:
•
•
•
Cechy geometryczne,
Własności mechaniczne elementów tworzonych z nich układów biomechanicznych,
Naprężenia.
Skutecznym sposobem leczenia zaawansowanych chorób zwyrodnieniowych i uszkodzeń np.
kończyny dolnej, stawów: biodrowego, kolanowego, skokowego, jest osteosynteza, czyli operacyjne
wszczepianie czasowe lub na stałe w miejsce chorobowo zmienionej lub zniszczonej tkanki lub zespołu
elementów metalicznych, ceramicznych, polimerowych lub kompozytowych w celu poprawy działania
chorego lub uszkodzonego narządu. W efekcie zabiegu zostaje przywrócona w leczonym obszarze
ruchomości i kontrola mięśniowa decydujące o użyteczności statycznej i dynamicznej organu.
2. Początki powstawania płytek do osteosyntezy
Poniżej podane przykłady stanowią projekty prekursorskich płytek do osteosyntezy:
•
Hausmann 1886: płytki metalowe do wewnętrznego szynowania kości (Al, Ag , mosiądz) (rys. 1);
Rys. 1. Płytka Housmanna [1]
•
Lambotte 1907: bezpośrednie zaśrubowanie złamanych kości (rys. 2);
Rys. 2. Płytka Lambotte’a [1]
~2~
•
Lane 1893: zespalanie kości za pomocą śrub (rys. 3);
Rys. 3. Płytka Lane [1]
•
Danis 1939-1949: wykorzystanie zasady Charnley`a (ściskanie złamanych fragmentów kości) przez
skonstruowanie i wdrożenie płytki dociskowej z urządzeniem mocującym i później z wbudowaną
śrubą mocującą (rys. 4);
Rys. 4. Płytka Danis’a [1]
3. Rodzaje i sposoby zespoleń płytkowych
•
•
•
•
•
Płytki standardowe - służące do zespalania
kości metodami konwencjonalnymi:
proste,
wąskie,
szerokie,
drobne,
rynnowe.
Płytki kształtowe:
•
•
•
płytki T,
płytki L,
płytki Y.
•
•
Płytki rekonstrukcyjne:
proste,
wygięte.
Płytki przeznaczone do poszczególnych kości:
•
•
•
ramienne,
obojczykowe,
inne.
Konwencjonalne zespolenie płytkowe – stabilność zespolenia zapewniona jest przez maksymalny
docisk płytki do kości (maksymalne siły tarcia):
•
•
Płytka musi przylegać do kości (domodelowanie płytki),
Śruby muszą mieć odpowiedni skok gwintu w celu maksymalnego dociśnięcia płytki do kości.
~3~
Zespolenie kompresujące – zmiana kształtu otworów w płytkach eliminuje konieczność stosowania
urządzenia dociskowego (rys. 5).
Rys. 5. Płytka do zespolenia kompresującego [2]
Zespolenie podporowe – stosowane w okolicach nasad i przynasad (częsta komponenta
zgnieceniowa w złamaniach), wymaga anatomicznego nastawienia (rys. 6).
Rys. 6. Płytka do zespolenia podporowego [2]
Zespolenie ograniczonego kontaktu (płytki LC – Limited Contact) – stosowane są odpowiednie wycięcia
w płytkach, ograniczające kontakt materiału płytki z tkanką kostną (rys. 7).
Rys. 7. Płytka do zespolenia ograniczonego kontaktu [2]
~4~
4. Przeciwwskazania i skutki niepożądane stosowania płytek dokostnych
Przeciwwskazania mogą być względne i bezwzględne. Wybór odpowiedniego implantu powinien
być dokładnie rozważony w oparciu o całościową ocenę stanu pacjenta. Wymienione poniżej stany mogą
uniemożliwić lub zmniejszyć szansę na powodzenie zabiegu:
•
•
•
Skłonności pacjenta do reakcji alergicznych na składniki stopu, z którego wykonany jest implant,
Infekcja tkanek w miejscu implantacji,
Zaawansowana osteoporoza.
Skutki niepożądane mogą wymagać reoperacji lub rewizji. Chirurg powinien ostrzec pacjenta
o możliwości wystąpienia skutków niepożądanych. Do potencjalnych zdarzeń niepożądanych należą m.in.:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Opóźnienie zrostu kostnego lub widocznej masy zrostowej i wykształcenie stawu rzekomego,
Migracja implantu,
Złamanie się urządzenia (urządzeń),
Reakcja organizmu na implanty jako ciała obce, jak na przykład możliwość utworzenia się
nowotworu, rozwinięcia się choroby autoimmunologicznej i/lub bliznowacenia,
Ucisk na otaczające tkanki lub narządy,
Utrata właściwej krzywizny kości, konieczność dokonywania poprawek, zmiana wzrostu pacjenta.
Infekcja,
Pęknięcia kości lub zjawisko „stress shielding” powodujące ubytek kości powyżej lub poniżej
w operowanym miejscu,
Krwotok z naczyń krwionośnych i/lub krwiaki,
Zakrzepica żył głębokich, zakrzepowe zapalenie żył lub zator płucny,
Powikłania w miejscu pobrania kości do przeszczepu,
Niemożność wykonywania normalnych, codziennych czynności,
Wczesne lub późne poluzowanie lub przemieszczanie się urządzenia (urządzeń),
Tworzenie się blizn, które mogą skutkować zaburzeniami neurologicznymi lub uciskiem wokół
nerwów i/lub bólem,
Zgon.
5. Usuwanie płytki dokostnej
Implant stalowy powinien być usunięty w okresie nie dłuższym niż dwa lata od jego wszczepienia.
Po osiągnięciu zrostu kości, implanty nie pełnią już swojej funkcji i mogą zostać usunięte. Możliwość
kolejnego zabiegu chirurgicznego i zagrożenia z nim związane muszą zostać przeanalizowane i omówione z
pacjentem. Ostateczna decyzja o usunięciu implantu należy do chirurga. U większości pacjentów usunięcie
implantów jest wskazane, ponieważ nie są one przeznaczone do przenoszenia sił występujących podczas
normalnej aktywności fizycznej. Jeżeli implant nie zostanie usunięty po spełnieniu zamierzonego dla niego
celu, może wystąpić jedno lub więcej powikłań, a w szczególności:
•
•
•
•
•
•
•
Korozja, z miejscową reakcją tkanki i bólem,
Migracja implantu, potencjalnie prowadząca do urazu,
Ryzyko dodatkowego urazu pooperacyjnego,
Wygięcie, obluzowanie lub złamanie, które mogłoby spowodować trudność lub niemożliwość
usunięcia implantu,
Ból, dyskomfort lub nadmierne podrażenieni ze względu na obecność implantu,
Możliwe zwiększenie ryzyka zakażenia,
Ubytek kości spowodowany tzw. zjawiskiem „stress shielding”,
~5~
•
Potencjalne wystąpienie nieznanych i/lub nieoczekiwanych skutków długoterminowych
Usunięcie implantu powinno być połączone odpowiednim postępowaniem pooperacyjnym w celu
uniknięcia złamania, ponownego złamania lub innych powikłań.
6. Materiały stosowane na płytki dokostne
Postęp implantologii wymusza zastosowanie materiałów spełniających szerokie wymagania
w zakresie biofunkcjonalności, przy zachowaniu pełnej biotolerancji implantu w organizmie człowieka.
Wszystkie aktualnie stosowane stale implantacyjne cechują:
•
•
•
dobre właściwości wytrzymałościowe,
odpowiedni skład chemiczny i struktura gwarantująca dobrą odporność na korozję,
bardzo dobre właściwości technologiczne umożliwiające zastosowanie zaawansowanych procesów
kształtowania i wykończenia powierzchni.
Doskonalenie właściwości stali implantacyjnych, począwszy od stosowanych najwcześniej stali
nierdzewnych typu AISI 316, zmierzało w ostatnich dziesięcioleciach głównie do obniżenia ich podatności
na korozję w środowisku organizmu człowieka. Znaczny wzrost odporności na korozję, uzyskany po
wprowadzeniu dodatku molibdenu (stal 316 L), związany był ze stabilizacją związków chromu tworzących
warstwę pasywną na powierzchni stali w obecności jonów chlorkowych. Dalszy postęp jakości stalowych
materiałów implantacyjnych przyniosło wprowadzenie stali Sandvik 316 LVM o bardzo niskiej zawartości
zanieczyszczeń po zastosowaniu próżniowej technologii topienia oraz stali Sandvik REX 743
z podwyższoną zawartością azotu, o lepszych właściwościach mechanicznych.
Wzrastające od 40 lat zainteresowanie wykorzystaniem stopów tytanu w implantologii wynika z
zespołu jego unikalnych właściwości. Obecnie czysty tytan oraz jego stop Ti6Al4V stosowane są do
wytwarzania tak zróżnicowanych implantów jak płytki kostne. W świetle obecnego stanu wiedzy
jakikolwiek element produkowany ze stali implantowanych lub stopów kobaltu może być także wytwarzany
ze stopów tytanu. W przypadkach wymagających przenoszenia dużych obciążeń oraz w warunkach
sprzyjających wystąpieniu zmęczenia materiału stopy tytanu okazują się materiałem szczególnie pożądanym
z uwagi na zestaw korzystnych cech obejmujących kombinację wytrzymałości, odporności korozyjnej,
niskiej gęstości i biotolerancji. Tytan i jego stopy wyróżnia spośród biomateriałów:
•
•
•
•
•
•
•
•
bardzo wysoka biotolerancja, związana z dużą odpornością na korozję,
wyższa niż dla stali implantowanej odporność na korozję wżerowo-szczelinową,
bardzo korzystne w porównaniu do stali implantowanej właściwości mechaniczne przy niemal
dwukrotnie niższym ciężarze właściwym,
większa niż w przypadku innych biomateriałów elastyczność ułatwiająca kości sąsiadującej
z implantem pełnienie jej nośnej funkcji,
zdolność osteointegracji ułatwiająca wrastanie tkanki kostnej,
możliwość zastosowania implantów tytanowych jako długookresowych - nie wymagających
usunięcia z organizmu przez co najmniej 20 lat,
możliwość diagnozowania i rehabilitacji pacjentów za pomocą nowoczesnych technik
diagnostyczno-terapeutycznych ( metody rezonansowe),
wzrastająca dostępność tytanu i jego stopów na rynku po wprowadzeniu nowych metod
metalurgicznych i technologii obróbki.
~6~
Tab. 1. Skład chemiczny wybranych stopów implantacyjnych
Materiał
Stal
implantacyjna
Sandvik
316LVM
Stal
implantacyjna
Sandvik REX
734
Stal
implantacyjna
00H17N14M2
Tytan
Ti6Al4V ELI
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
Cu
N
V
Al
Ti
Fe
0,024
0,57
1,7
0,025
0,003
17,4
13,6
2,8
0,1
0,095
-
-
-
r*
0,08
0,75
3,5
0,025
0,01
21
9
2,5
0,2
0,43
-
-
-
r*
0,027
0,23
2,0
0,024
0,004
17,1
14,9
2,73
0,21
0,07
-
-
-
r*
0,10
0,026
-
-
-
-
-
-
0,01
0,02
0,01
4,02
5,91
r*
-
*R - reszta
7. Propozycja płytek do pobudzania osteosyntezy kości ramiennej i
obojczykowej
Płytka obojczykowa z hakiem i płytka ramienna dalsza przyśrodkowa są jednymi z wielu należących
do grupy płytek blokowanych. Przeznaczone są one do stabilizacji złamań, osteotomii oraz w przypadkach
braku zrostów kostnych.
Płytka ramienna dalsza przyśrodkowa i płytka obojczykowa z hakiem przedstawione zostały na
rysunku 8.
~7~
Rys. 8. Proponowane płytki do pobudzania osteosyntezy kości
ko ci ramiennej i obojczykowej: a) płytka
ramienna dalsza przyśrodkowa,
przy rodkowa, b) płytka obojczykowa z hakiem
Płytki ramienne dalsze przyśrodkowe charakteryzują się przynajmniej dwoma otworami leżącymi
ponad płytką kostną przeciwstawnąą (rys. 9).
Rys. 9. Sposób mocowania płytki ramiennej dalszej przyśrodkowej
środkowej [4]
Płytki obojczykowe zarówno lewe jak i prawe posiadają
posiadaj odpowiednie ilości
ści otworów od 5 do 8 (rys. 10).
Rys. 10. Sposób mocowania płytki obojczykowej z hakiem [4]
Wskazaniami do stosowania płytek ramiennych dalszych przyśrodkowych
przy rodkowych są:
są
•
•
pęknięcia
cia lub złamania dalszego końca
ko
kości ramiennej,
uszkodzenia dalszego trzonu kości
koś ramiennej powodujące
ce zaburzenia funkcji stawu łokciowego.
Natomiast wskazaniami
skazaniami do stosowania płytek obojczykowych z hakiem są:
s
~8~
•
•
złamania końca barkowego obojczyka,
ostre i zastarzałe zwichnięcia w stawie barkowo - obojczykowym.
Należy pamiętać, że nie są to płytki uniwersalnego zastosowania dlatego tez posiadają szereg
przeciwwskazań, które podzielić możemy na przeciwskazania bezwzględne oraz względne (tab. 2).
Tab. 2. Przeciwwskazania bezwzględne i względne do implantacji płytek ramiennych dalszych
przyśrodkowych i płytek obojczykowych z hakiem
PRZECIWWSKAZANIA
Bezwzględne
stan zdrowie nie pozwala na przeprowadzenie
operacji
uczulenie pacjenta na materiał, z którego
wykonany jest implant
Względne
tkanka kostna nie zapewnia stabilizacji
implantu
zaburzenie ukrwienia rejonu złamania
czynne zakażenie
otyłość pacjenta
brak odpowiedniego pokrycia tkanek
zaburzenia narządu ruchu stwarzające ryzyko
uszkodzenia zespolenia
inne
8. Przebieg procesu implantacji proponowanych płytek
W przypadku złamania:
1.
2.
3.
4.
Odsłonięcie miejsca złamania,
Dobór odpowiedniego implantu – określenie jego długości oraz położenia,
Wprowadzenie płytki i nastawienie złamania „do płytki”,
Wprowadzenie odpowiednich wkrętów do otworów.
Przy zwichnięciu stawu:
1.
2.
3.
4.
Osłonięcie i "oczyszczenie" stawu,
Dobór odpowiedniego implantu - określenie jego długości oraz położenia,
Nastawienie stawu i założenie płytki. Wskazana rekonstrukcja więzadłowo – torebkowa,
Wprowadzenie odpowiednich wkrętów do otworów.
Płytki są odpowiednio profilowane, w przypadku stosowania wkrętów blokowanych, powierzchnia
dolna płytki nie musi stykać się z powierzchnią kości. Nie wymagane jest dokładne dopasowanie płytek. W
przypadku konieczności dodatkowego doginania płytek należy pamiętać aby:
•
•
•
•
zginać płytkę pomiędzy otworami blokowanymi,
nie zginać płytki pomiędzy otworami powyżej 25 stopni,
nie zginać płytki dwukierunkowo (tam i z powrotem),
przed doginaniem zaleca się wkręcenie wkrętów w regionie gięcia, spowoduje to mniejszą
deformację gwintowanego otworu.
~9~
9. Proponowane wkręty dokostne w celu implantacji proponowanych płytek
Do płytki obojczykowej z hakiem i płytki ramiennej dalszej przyśrodkowej stosować można dwa
rodzaje wkrętów, a mianowicie:
•
wkręty z gwintem głębokim i wycięciem φ 4 (rys. 11),
Rys. 11. Wkręt z gwintem głębokim i wycięciem
•
wkręty z płytkim gwintem φ 4 (rys.12).
Rys. 12. Wkręt z gwintem płytkim
Wkręty dokostne zarówno z gwintem płytkim, jak i z gwintem głębokim z wycięciem, zostały
wykonane zgodnie z normą ISO 5835:1991 (rys. 13 oraz rys. 14) [7].
Rys. 13. Oznaczenia i wymiary stosowane w wkrętach dokostnych z płytkim gwintem [6]
~ 10 ~
Rys. 14. Oznaczenia i wymiary stosowane w wkrętach dokostnych z gwintem głębokim i wycięciem [6]
10.
Podsumowanie
Zaproponowane płytki do stabilizacji kości, umożliwiają powrót do normalnego funkcjonowania
osobom, których kość ramienna, bądź obojczykowa uległy pewnym uszkodzeniom. Odpowiednie wygięcia i
profile płytki pomagają w dostosowaniu jej cech antropologicznych poszkodowanego.
Dzięki zastosowaniu dwóch rodzajów wkrętów dokostnych, możliwe jest jak najdokładniejsze
dopasowanie płytki i jej umocowanie w anatomicznych kształtach kości pacjenta. Odpowiednie oznaczenia
na wkrętach pozwalają na ich łatwe rozpoznanie w trakcie przeprowadzania zabiegu operacyjnego, co
przyspiesza sam zabieg, jak i pozwala na ominięcie niepotrzebnych czynności pomiarowych.
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
http://mech.pg.edu.pl [dostęp 23.10.2014]
http://www.polradiologia.org/ [dostęp 23.10.2014]
Krasicka-Cydzik E., Mstowski J., Ciupik F.L.: Materiały implantacyjne: stal a stopy tytanu
Płytki blokowane 5,0. Implanty, instrumentarium, technika operacyjna, Instrukcja firmy CHM
http://www.tomaszpobozy.pl [dostęp 23.10.2014]
Instrukcje stosowania plytek kształtowych, Instrukcja firmy CHM
Norma ISO 5835:1991
~ 11 ~