PODSUMOWANIE STUDIUM ZAGADNIENIA

W zro st liczby p acje n tó w do zab ie g ó w e n d o p ro tezo p lasty k i staw ó w p o w o d u je, że z a in tereso w an ie bad aczy k o n cen tru je się n a o p ty m alizacji k o n stru k cji im plantów . P roblem te n d o ty czy w szczeg ó ln y m sto p n iu sztu czn eg o staw u b io d ro w eg o , k tó ry je s t staw em najczęściej im p lan to w an y m .

A by u zy sk ać w y m a g a n ą trw ało ść sztu czn eg o staw u b io d ro w eg o w w aru n k ach rzeczy w isty ch , szczeg ó ln eg o z n aczen ia n a b ie ra ją b ad an ia m ające na celu u stalen ie podstaw do b o ru zaró w n o n o w y ch m ateriałó w , k o n stru k cji end o p ro tez, ja k i te c h n ik ich kotw iczenia w k ości u d o w ej. M eto d y b ad ań u k ład u b io m ech an iczn eg o sto so w an e w celu oceny p rzy d atn o ści ró żn y ch k o n stru k cji en d o p ro tez, a tak że ró żn y ch tech n ik m ocow ania en d o p ro tezy w kości zestaw io n o na rysu n k u 3.1 [19]. B ad an ia w zajem nych b io m ech an iczn y ch relacji kość - im p lan t realizo w an e m o g ą być z aró w n o w w arunkach natu raln y ch , n a u k ład ac h rzeczy w isty ch , j a k i na m o d elach . O cen a k lin iczn a sztucznego staw u w y m ag a o b szern y ch o b serw acji b lisk ich i o dległych w y n ik ó w w y k o n y w an y ch zab ie g ó w . W śro d o w isk u lek arsk im p an u je po g ląd , że zeb ran ie o d leg ły ch w y n ik ó w leczen ia je s t tru d n e [7 8 ,1 3 4 ,1 5 2 ,1 6 0 ]. D lateg o w celu o k reślen ia stab iln o ści i trw ało ści k o tw iczen ia en d o p ro tezy w k o ści d u że zn aczen ie m a ją w yniki b ad ań sy m u lacy jn y ch sztu czn eg o staw u, p rzep ro w ad zan y ch na m odelach. P ro ces n iszczen ia sztu czn eg o staw u zw iązan y je s t, m .in.

z w łaściw o ściam i fizy k o m ech an iczn y m i w szy stk ich je g o k o m p o n en tó w . N a po d staw ie m etod n u m ery czn y ch i ek sp ery m en taln y ch sto so w an y ch w m ech a n ice m ateriałó w m o żn a b u d o w ać m o d ele w celu an alizy z a c h o w a n ia się en d o p ro tezy w o rg an izm ie człow ieka.

A n alizu jąc ru ch czło w iek a, m o ż n a ro zp atry w ać go z p u n k tu w id z e n ia teorii m ech a n izm ó w ja k o u k ład b io m ech an iczn y o k ilk u set sto p n iach sw o body. Z d an iem autorów p racy [29] b ad a n ie z a ch o w an ia się tak ieg o układ u po d w pływ em o b ciąż eń m oże o dbyw ać się p o p rzez b u d o w ę i an alizę w trzech k olejnych etap a ch n astęp u jący ch m odeli: m odelu dy n am iczn eg o całeg o uk ład u , m o d elu k in eto staty czn eg o w y b ran eg o seg m en tu ciała, m odelu staty czn eg o w y b ran eg o frag m en tu p o p rzed n ieg o m odelu. C elem ta k ieg o pro cesu badań m o d elo w y ch je s t w y zn aczen ie o b szaró w k o n cen tracji n ap rężeń i o k reślen ie w y n ik ający ch z te g o zag ro żeń d la o rg an izm u czło w ie k a p o d d an eg o o b ciąż en io m dynam icznym . Z a sto so w a n ie tej m eto d y do m o d elo w an ia stan ó w m ech an iczn y ch sztu czn eg o staw u b io d ro w eg o p o z w a la n a o cen ę b io m ech an iczn y ch w aru n k ó w sto so w an ia i d oboru k o m p o n en tó w en d o p ro tez.

B ad an ia b io m ech an iczn e w ty m o b szarze zw iązan e s ą z b u d o w ą m o d elu fizycznego i m o d elu n u m ery czn eg o staw u n atu raln eg o o ra z sztu czn eg o . D eterm in u je to m etodykę badań ek sp ery m en taln y ch i te o rety czn y ch . Is to tą ty ch b adań je s t an a liz a p rzen o szen ia obciążeń m ięd zy ró żn y m i typam i p ro te z i k ością. A by w yniki b adań by ły m iaro d ajn e w ocenie trw a ło śc i u k ład u b io m ech an iczn eg o k o ść-im p lan t, pow in n y u w zg lęd n ia ć o d d ziały w a n ie zaró w n o czy n n ik ó w m ech a n iczn y ch , ja k i b io lo g iczn y ch o ra z relację p om iędzy nim i [14].

G ran ica m ię d z y fa z o w a k o ść -p ro te z a w rzeczy w isty m u k ła d z ie je s t aktyw na, co spraw ia, że p rze n o sz e n ie o b ciąż eń w p o łą c z e n iu staw ow ym , w którym im p lan t je s t d u żo szty w n iejszy niż kość, je s t p rz y c z y n ą re m o d elin g u kości, o b jaw iająceg o się zm ian am i w tk a n c e kostnej.

Z jaw isk o rem o d elin g u kości an alizo w an e m oże być przy zasto so w an iu tzw . m etody m o d elo w an ia „fu n k cjo n aln ej adaptacji k o śc i” [79], zak ła d ającej, że p ew n a lokalna m iara w ielk o ści o b c ią ż e n ia d eterm in u je kieru n ek zm ian w tk a n c e k o stn ej. S ch em at m etodyki badań trw a ło śc i sztu czn eg o staw u uw zględniającej sy m u lację pro cesu „fu n k cjo n aln ej adaptacji k o śc i” p rzed staw io n o na rysu n k u 3.2 [14].

Rys. 3.1. Metodybadań układubiomechanicznego [19] Fig. 3.1. Test methods of the biomechanical system[19]

Rys. 3.2. Metodyka badań trwałości sztucznego stawu [14]

Fig. 3.2. Test methods o f the artificial jo in t durability [14]

i.

B a d a n ia sz tu czn y ch staw ó w rea liz o w a n e m o g ą być p o p rz e z sy m u lację pro cesu n a ra s ta n ia p rze m ie sz c z e ń p ro tezy w k o ści p o d w p ły w em o b ciąż eń o d w zo ro w u jący ch rz e c z y w iste o d d z ia ły w a n ia p o d czas ru ch u czło w ie k a. M o d ele sztu czn y ch sta w ó w b io d ro w y ch z ró żn y m i ro d z a ja m i e n d o p ro tez p o d d a w a n e s ą staty czn y m o raz d y n am iczn y m o b ciąż en io m , sy m u lu jący m c h ó d czło w ie k a, b ieg , w staw an ie, u p ad ek itp. w celu p o m iaru stabilności g ran icy m ięd zy fazo w ej k o ść-im p lan t. W m o d elach d o św iad czaln y ch in vitro p o m iaru stab iln o ści zw iązan ej z k o h e z ją n a g ran icy m ięd zy fazo w ej k o ść -p ro te z a d o k o n u je się najcz ęściej p o p rz e z b ad a n ie ru ch u w z g lę d n e g o sk ład o w y ch p ro tezy w sto su n k u do m o d elu k ości p o d o b ciąż en iem . W ie lk o śc ią m ie rz o n ą je s t w ty m p rzy p ad k u p rz e m ieszczen ie ch ara k te ry sty c z n y c h p u n k tó w im p lan tu , np. w z d łu ż osi długiej m o d elu k ości. W yniki tak ich p o m ia ró w ru ch u w z g lę d n e g o (zazw yczaj p rz e m ie sz c z e n ia lub o b ro tu ) w d y sk retn y ch o b sz a ra c h m o g ą by ć o b a rc z o n e b łęd em , k tó ry w y n ik a z m eto d y k i b ad ań , n ie u w zg lęd n iającej lo k aln y ch o d k sz ta łc e ń , co m a sz czeg ó ln e zn aczen ie w p rzy p ad k u m ateriałó w lep k o sp ręży sty ch , ja k k o ść czy c e m e n t ch iru rg iczn y . D lateg o , o b o k m eto d e k sp ery m en taln y ch o cen y trw a ło śc i sz tu czn y ch staw ó w , co ra z w ięk szeg o zn a c z e n ia n a b ie ra m e to d a elem en tó w sk o ń czo n y ch , u m o ż liw ia ją c a a n a liz ę n a p rę ż e ń i o d k ształceń w w y b ra n y c h o b szarach m odelu.

Przy z a sto so w a n iu o d p o w ie d n io p rzy jęty ch k ry te rió w m o ż n a d zięk i te m u d o k o n a ć o ceny w y tę ż e n ia m a te ria łu k o ści o raz k o m p o n e n tó w e n d o p ro tezy w sy m u lo w an y ch w a ru n k ach o b ciąż eń , a p o p rz e z to trw a ło śc i u k ład u k o ść-im p lan t.

P o ró w n a n ie w y n ik ó w o b liczeń d la m o d eli staw u n atu raln eg o o raz sztu czn eg o ze w szczep io n y m i ró ż n y m i ty p am i e n d o p ro tez, p rz y u w z g lę d n ie n iu k ry teriu m w zględnej trw a ło śc i [42], p o z w a la n a o cen ę w a ru n k ó w b io m e c h a n ic z n y c h sto so w a n ia im p lan tó w , co w a ru n k u je o sią g n ię c ie o czek iw an ej b io fu n k cjo n aln o ści sztu czn eg o staw u.

A n a liz a w y n ik ó w b ad a ń lab o rato ry jn y ch i k lin iczn y ch w o b sz a rz e b io m ateriałó w sto so w an y ch w c h iru rg ii k o stn ej p o z w a la stw ierd zić , że cem e n ty k o stn e s ą nadal w ażn y m i m a te ria ła m i k o n stru k c y jn y m i sto so w an y m i w zab ie g a c h ch iru rg ic zn y ch allo p lasty k i staw ów , sz c z e g ó ln ie b io d ro w y ch . S to so w a n e w p rak ty ce k lin iczn ej cem e n ty k o stn e n ie sp e łn ia ją staw ian y ch im w y m o g ó w .

U z a sa d n io n e je s t za te m p ro w ad zen ie b adań n ad d o sk o n alen iem w łaściw o ści fiz y k o ch em iczn y ch i m e ch a n iczn y ch c em e n tó w k ostnych p o p rz e z m o d y fik a c ję ich składu c h em iczn eg o . C e le m ty ch z ab ie g ó w je s t o b n iżen ie w y so k iej te m p e ra tu ry w ią z a n ia i skurczu p o lim e ry z a c y jn e g o , p o d w y ż sz e n ie w łaściw o ści w y trzy m ało śc io w y ch o raz p o p raw a b io to leran cji. P ro c e d u ra o cen y cech u ż y tk o w y ch m o d y fik o w an y ch , a ta k ż e n o w y ch cem e n tó w p o w in n a być o p a rta n a o p raco w an y m w ty m celu alg o ry tm ie p o stęp o w an ia.

P o m im o w ie lu istn iejący ch d an y ch n a te m a t w łaściw o ści c em e n tó w ch iru rg ic zn y ch i ich z a ch o w an ia się w o rg a n iz m ie czło w ie k a, n ie o p raco w an o do chw ili obecnej m etody o cen y w ła śc iw o śc i u ż y tk o w y ch ty c h m a te ria łó w , u w zg lęd n ia jącej k o n ie c z n o ść sp ełn ien ia p rz e z n ie w ielu w y m ag ań o c h a ra k te rz e b io lo g iczn y m , ch em iczn y m i w y trzy m ało śc io w y m . N ie o k re ślo n o ró w n ie ż w sz y stk ic h n iezb ę d n y ch c h arak tery sty k m ateriało w y ch , które m o g ły b y sta n o w ić p o d sta w ę tak iej oceny. U ży w a n e m eto d y w y z n a c z a n ia w łaściw o ści u ży tk o w y ch k o m p o z y tó w n ie u w z g lę d n ia ją u w aru n k o w ań , ja k ie m a ją m ie jsc e w o rg an izm ie czło w ie k a w p ro c e s ie k sz ta łto w a n ia się ich w łaściw o ści.

Z d o k o n an ej a n a liz y d an y ch literatu ro w y ch w y n ik a, że m e to d y k a o cen y w łaściw o ści u ży tk o w y ch c e m e n tó w k ostnych p o w in n a o p ierać się n a k ry teria ch , k tó re z a w ie ra ją je d n o c z e śn ie ce c h y m o ż liw e do u ję c ia ilo ścio w eg o , ja k im i s ą np. w łaściw o ści m ech a n iczn e o ra z cech y o c h a ra k te rz e ja k o ś c io w y m , j a k np. b io zg o d n o ść. C ech a b io zg o d n o ści m ateriałó w w ią ż e się z ich n ie to k sy c z n o śc ią i n iew y w o ły w an iem o d c z y n ó w alerg iczn y ch w org an izm ie.

B io o b o ję tn o ść (b io in e rtn o ść ) d o p u sz c z a m in im aln e zm ian y c h em iczn e, ja k ie m o g ą w y k a z y w a ć m a te ria ły w k o n tak cie z tk a n k a m i i ro ztw o ram i fizjo lo g iczn y m i. Z azw y czaj tw o rz y się k ilk u m ik ro n o w a w łó k n ista tk a n k a o ta c z a ją c a w szczep . D o zjaw isk , k tó re w ią ż ą się

46

z b io to le ra n c ją m ateriałó w w o rg an izm ie, n a le ż ą reak cje to k sy czn e lu b alerg iczn e, a tak że o d czy n y tk an k o w e, z w ią z a n e z p rzy sto so w an iem czy n n o ścio w y m tk a n e k d o w spółpracy z im p lan tem [95].

N ie j e s t m o żliw e je d n o c z e sn e sp ełn ien ie w szy stk ich k ry terió w n a najw yższym p o zio m ie. Istn ieje zatem p o trz e b a o p ra c o w a n ia m eto d y k i i o d p o w ied n iej p ro ced u ry p o stęp o w an ia, k tó ra b ęd zie zaw ierała n iezb ę d n e w arto ści g ra n iczn e p rzy jęty ch d o oceny kry terió w . K o n ie c z n e je s t o p raco w an ie now ych m etod b ad an ia w łaściw ości użytkow ych ko m p o zy to w y ch c em e n tó w k o stn y ch z u w zg lęd n ie n iem sy m u lacji p ro cesó w ich p o lim ery zacji w c h w ili im p lan tacji o ra z w aru n k ó w o b ciąż an ia p o d czas dłu g ieg o okresu ek sp lo atacji. Z e w zg lęd u n a k o n iecz n o ść z a sto so w an ia w o cen ie w łaściw o ści im plantów m eto d sto so w an y ch w ró żn y ch d zied z in ach nauki, niezb ęd n e je s t o b ecn ie up o rząd k o w an ie n azew n ictw a. Z a n iezb ę d n e n ależ y ró w n ież u zn ać w y szczeg ó ln ien ie czy n n ik ó w istotnych d la trw ało ści im p lan tó w o ra z ich p ro cesó w ad ap tacy jn y ch w o rg an izm ie człow ieka.