Różnice wytrzymałościowe wybranych cementów akrylowych

• Autorzy: Szarek A. , Szyprowski J.

Warianty tytułu

EN

Strength differences of some acrylic cements

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Obecnie w medycynie stosuje się szereg różnych polimerów służących głównie jako wypełniacze. W ortopedii powszechnie używa się cement akrylowy PMMA (polimetakrylanu metylu) służący do mocowania endoprotezy wewnątrz kości. Producenci poszczególnych cementów podają różne parametry wytrzymałościowe dla danego rodzaju PMMA brak jest jednak właściwej korelacji miedzy nimi ze względu na zróżnicowane warunki przygotowania, polimeryzacji oraz przeprowadzania prób wytrzymałościowych. Z tego też powodu została podjęta próba porównania własności wytrzymałościowych i strukturalnych poszczególnych cementów kostnych stosowanych w ortopedii. Cement akrylowy użyty do badań miał skład chemiczny podany przez producenta, z zachowaniem odpowiedniej proporcji między polimerem a monomerem. Nie stosowano domieszek (wypełniaczy). Proces przygotowania cementu do badań prowadzony był zgodnie z instrukcją producenta. Dla wszystkich próbek zachowane zostały identyczne warunki polimeryzacji, przechowywania oraz przeprowadzenia próby wytrzymałościowej. Do badań przyjęto cztery najpopularniejsze obecnie cementy kostne produkowane przez czołowych producentów. Trzy z nich stosowane są z powodzeniem w ortopedii od kilku lat i są to: CEMEX RX - produkcja TECRES SPA, PALACOS R - produkcja SCHERING - PLOUGH INTERNATIONAL INC. KENILWORTH, NEW JERSEY, SIMPLEX P - produkcja HOWMEDICA LIMERICK, oraz nowej generacji cement PALAMED 40 - produkcja BIOMET MERCK. Do badań użyto oryginalnie zapakowane cementy z nieprzekroczonym terminem ważności. Opakowania zostały otworzone bezpośrednio przed wykonaniem próbek. Badania wytrzymałościowe prowadzone były na maszynie wytrzymałościowej, dla której prędkość zgniotu ustalona została na 60 [mm/min]. Do badań użyto dwóch rodzajów próbek, wykonanych zgodnie z normą ISO 5833 - "Implants for surgery - Acrylic resin cements". Próba wytrzymałościowa wykonana została 24 godziny po polimeryzacji masy akrylowej. Ze względy na specyfikę pracy cementu kostnego przeprowadzona została próba wytrzymałości na ściskanie. Poza badaniami wytrzymałościowymi przeprowadzona została również analiza mikrostruktury poszczególnych polimetakrylanów metylu. Analizie poddano także zjawiska zachodzące podczas ściskania oraz zachowanie się cementu po zakończeniu próby wytrzymałościowej (rozwarstwienie, kruchość, wielkość odłamów itd.). Wszystkie te zjawiska, zachodzące podczas cyklicznego obciążania cementu, mają decydujący wpływ na trwałość połączenia kości z trzpieniem oraz możliwość wykruszenia się drobin cementu i ich przemieszczanie się wewnątrz organizmu.

EN

Nowadays, the medicine uses several polymers as extenders. In orthopaedics, to fix an endoprosthesis inside a bone there is commonly applied the PMMA acrylic cement (polymetacrylan of methylene). Producers of certain cements give many strength parameters ofthe PMMA; they vary because the cements were prepared in different polymerisation and strength tests conditions. tt was the main reason why the efforts to compare the strength and structural properties of certain bone cements used in orthopaedics were taken. The chemical constitution of the acrylic cements used in research was prescribed by its producer and prepared preserving proportions between polymer and monomer. No fillers were used. The whole process of preparing the cement to use it for research was conducted strictly according to the rules given by the producer. Polymerisation and storing conditions as well as the strength tests were equal and identical for all of the samples (diagram 3). In the research there were used the most popular 4 bone cements produced by main manufacturers: CEMEX RX - by TECRES SPA, PALACOS R - by SCHERING-PLOUGH INTERNATIONAL INC. KENILWORTH, NEW JESREY, SIMPLEX P - by HOWMEDICA LIMERICK, and a brand new one: PALAMED 40 - by BIOMET MERCK. They were all originally packed and completely new. The boxes were opened right before usage. The strength tests were made on the strength machine with the cold work velocity of 60 [mm/min]. Two kinds of samples were used. They were prepared according to ISO 5833 - Implants for surgery - Acrylic resin cements". The strength test was made 24 hours after polymerising the acrylic mix. Because the bone cement is supposed to work in very particular conditions, there were 2 special tests carried: compression and two-support crushing. Except strength tests there were also analysed microstructures of particular polymetacrylans of methylene. All the phenomena that took place during the tests were also examined as well as the state of the cement right after the test (delamination, brittleness, size of the fragments, etc.) The process of crushing was also analysed (diagrams 1 and 2). Every phenomenon that took place while the cement was cyclically loaded had its crucial influence on durability of the bone - stem joint and on defragmentation of the cement and displacing the fragments inside the organism. To examine granularity and microstructures of some kinds of PMMA there had to be used microscope and a special computer programm for picture analysis FIGURE 1-4.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; wytrzymałość; cementy kostne; cementy akrylowe

EN

composite; strength; acrylic cements

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów
• Czasopismo: Inżynieria Biomateriałów
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 8, nr 45
• Strony: 24--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Szarek A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Obróbki Plastycznej Inżynierii Jakości i Bioinżynierii

autor

Szyprowski J.

• Oddział Ortopedii i Chirurgii Urazowej Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego im NMP w Częstochowie

Bibliografia

• [1] Bernakiewicz M., Będziński R., Ocena relacji charakterystyk sztywności trzpieni endoprotez stawu biodrowego i kości udowej. Mechanika w Medycynie Rzeszów 1996.
• [2] Biliński P., Wolański R., Mątewski D., Wyniki leczenia zmian zwyrodnieniowych stawu biodrowego endoprotezoplastyką cementową Wellera. Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska LXI Supl 3a 1996.
• [3] Burke D. - Centrifugation as method of improving tensile and fatigue properties of acrylic bone cement. IBBIS, 1984, 55A, 49.
• [4] Huiskes R.,et al., Effects of Material Properties of Femoral Hip Components on Bone Remodeling J. Orthop. Res 1992.
• [5] Saito M. et al., Experimental Studies of a new bioactive bone cement: hydroxyapatite composite resin. Biomaterials, 15, 1994, str. 156-160.
• [6] Salomon Z. Radomski R.: (1998) Kierunki rozwoju alloplastyki cementowej stawu biodrowego Pamiętnik XXVII Zjazdu Naukowego PTOiTr Warszawa 1988 str. 31-32.
• [7] Włodarski J., Analiza biologiczna i fizykochemiczna zmian zachodzących w obszarze styku ,,kość - cement - implant" w aseptycznym obluzowaniu endoprotezy cementowej stawu biodrowego. Rozprawa habilitacyjna. Przegląd wojskowo-medyczny. 1999 str 101-113.
• [8] Włodarski J., Szyprowski J., Szarek A., Analiza odkształceń kości udowej z zainplanowaną endoprotezą bezcementową typu bicontact. Acta Of Bioengineering And Biomechanics, BIOMECHANIKA 2004 str. 575-562.