2.1.5. Оценка результатов исследования прочностных взаимоотношении в системе кость-цемент.

После распиливания бедренных костей с введенным в них цементом, установлено, что проникновение цемента в спонгиозную кость происходило в образце 14,1 дтя кости №1 ив образце 13,2 для кости №2, что топически соответствовало уровню межвертельной области (рисунок 2.15).

Рисунок 2.15.

Проведенные исследования показывают, что прочность спонгиозной кости на срез в этой области составляет около 1,5 МПа для кости №1 и 1,2 МПа для кости №2. Такое различие в прочности вероятно связано с разной минеральной плотностью костной ткани этого отдела бедренных костей и видом введенного костного цемента. Так индекс Сингха для кости №1 был равен 2, а для кости №2 - 3. В этом случае цемент находился в контакте только со спонгиозной костью, а приложение осевой нагрузки приводило к разрушению спонгиозы вблизи границы с цементной пробкой. Рассчитанные напряжения являются напряжениями разрушения спонгиозной кости на срез и от вязкости цемента зависят в меньшей степени, чем от состояния МПКТ этого отдела бедренной кости.

В образцах 12,1 - 6,1 для кости №1 контакт цемента с костью осуществлялся по эндосту, что топически соответствовало уровню основания малого вертела и на 60 мм дистальнее нею. В образцах 11,2 - 5,2 для кости Х®2 контакт цемента с костью осуществлялся по эндосту, что топически соответствовало уровню основания малого вертела и подвертельной области (на 70 мм дистальнее малого вертела). Напряжения сдвига цемента в этой области составляли в среднем около 2,48 МПа для кости №1 (разрушение костной ткани происходило по кортикалу) и 2,08 МПа для кости №2 (разрушение происходило по границе цемент-эндост), так как цемент не связан с эндостом кортикальной кости.

а) б)

Рисунок 2.16 Связь костного цемента с костью (а - пальцевое введение цемента высокой вязкости, б - шприцевое введение цемента низкой вязкости).

В случае, когда после обработки разверткой на поверхности канала остается сильно развитый рельеф эндоста и происходит его глубокое заполнение цементом, то прикладываемая осевая нагрузка на отдельных участках канала трансформируется в радиальную в соответствии с профилем поверхности цементной пробки. В результате, в кортикальной кости генерируются радиальные и тангенциальные напряжения, которые могут достигать значений, превышающих напряжения разрушения кортикальной кости в

соответствующем направлении. Это приводит к образованию продольных трещин, что и наблюдали на ряде образцов (табл. №1 и №2 в приложении). Рисунок 2.17.

Рисунок 2.17. Образец 10,2 после механических испытаний. Образование продольных трещин ио кости.

Контакт цемента с гладкой кортикальной костью (эндост отсутствует) осуществлялся в образцах 5,1 - 1,1 кости №1 ив образцах 4,2 - 1,2 для кости Х«2, что в основном соответствовало области истмуса (рисунок 2.18). Напряжения сдвига цемента в этой области составляли в среднем около 1,18 МПа для кости №1, и 1,17 МПа для кости №2, разрушение происходило ио границе цемент - кортикальная кость.

Рисунок 2.18. Образец 8,2 после механических испытаний. Разрушение по границе цемент - кортикальная кость.

«Чистый» сдвиг цементной пробки относительно костной ткани без их разрушения происходит только на относительно гладкой границе кортикал- це.мент, получаемой при разработке дистальной части канала разверткой. Для таких образцов напряжения сдвига цемента находятся в пределах 0.5 - 2,6 МПа и практически не зависят от вязкости цемента.

Полученные данные прочности связи цемента с костной тканью связаны: со структурой костной ткани; техникой обработки костномозгового канала; вязкостью костного цемента и техникой его введения (пальцевое, шприцевое).

Зависимость силы сдвига цементов Lima и Symplex в костномозговом канале проксимальной половины бедренной кости представлено на рисунке 2.19.

Рисунок 2.19. Графическое изображение силы сдвига цементов в зависимости от места вырезки образцов. Опил - узкая часть канала - истмус (на 200 мм дистальнее цензра головки). Срез 12 соответствует уровню малого вертела. Графики прочности фиксации жидкого (Lima) и плотного (Simplex)

цементов хорошо повторяют друг друга на участках 1-5 см от опила и 10-14 см от опила. На участке 6-9 см от опила прочность фиксации плотного цемента резко падает. Это может быть связано как с техникой введения (пальцевое), так и особенностями формы костно-мозгового канала (более широкий костно­мозговой канал образца, иная степень его кривизны или др.).

Таким образом, в условиях проведенного эксперимента, в гладкой кортикальной кости напряжения сдвига (прочность фиксации) цементной мантии практически не зависят от вязкости цемента, а в случае сохранения эндоста костномозгового каната возрастают с уменьшением его вязкости.

Прочность фиксации цементной мантии в спонгиозной кости превышает напряжения разрушения последней и не зависит от вязкости цемента. В этих условиях использование при артропластике низковязкостного цемента и шприцевой техники его введения позволяет добиться стабильности элементов эндопротеза при эксплуатации.

2.2.