آشنایی با سیمان‌های استخوانی

داشتن اطلاعات از سیمان‌های استخوانی (Bone Cement)، برای جراحان ارتوپدی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. با توجه به استفاده گسترده از سیمان‌های استخوانی، در این مقاله به تعریف سیمان‌های استخوانی و انواع آن‌ها پرداخته شده است.

سیمان استخوانی به منظور اتصال استخوان‌ها، پر کردن حفرات ناشی از تومورهای استخوانی، اتصال اجزاء مفاصل مصنوعی (مفاصل ران، مفاصل زانو، مفاصل شانه و آرنج) به استخوان و ثابت نگه داشتن ایمپلنت در جراحی‌های ارتوپدی و تروما به طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند.

سیمان استخوانیشکل 1: استفاده از سیمان استخوانی برای اتصال مفاصل مصنوعی.

محققان تلاش کرده‌اند که خصوصیات مکانیکی سیمان‌های استخوانی را با استفاده از تقویت کننده‌ها، الیاف پلیمری مانند پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (UHMWPE) و کربن بهبود دهند. استفاده از مواد تقویت کننده‌، دمای پلیمریزاسیون سیمان را کاهش می‌دهد و باعث کاهش احتمال نکروز بافت می‌شود. سیمان استخوانی تقویت شده نسبت به سیمان تقویت نشده، استحکام، عمر خستگی، ضربه پذیری و چقرمگی شکست بالاتری دارد.

سیمان استخوانیشکل 2: شماتیک فرایند تزریق سیمان استخوانی به درون مهره ستون فقرات

انواع سیمان استخوانی

به طور کلی چهار نوع سیمان استخوان موجود است که دو نوع آن‌ها پایه پلیمری و دو نوع دیگر پایه سرامیکی هستند:

–     سیمان‌های اکریلیکی یا سیمان‌های با پایه پلی متیل متاکریلات (PMMA)

–     سیمان‌های با پایه پلی پروپیلن فمورات (PPF)

–     سیمان‌های فسفات کلسیم (CPBCS)

–     سیمان‌های گلاس آینومر (GIC)

هر کدام از این چهار نوع سیمان، دارای ترکیبات و خواص متفاوتی با یکدیگر هستند.

1- سیمان‌های اکریلیکی یا سیمان‌های با پایه پلی متیل متاکریلات (PMMA)

سیمان استخوانی PMMA برای کاربردهای کلینیکی و به منظور اطمینان از تثبیت ایمپلنت به کار رفته در مفصل، در تعویض پروتزهای ران و زانو استفاده می‌شوند. سیمان‌های استخوانی عموما از جنس پلی متیل متاکریلات (PMMA) هستند که به آن سیمان استخوان آکریلیکی می‎گویند. این ماده خود به خود پلیمریزه می‎ شود و متشکل از پودر جامد PMMA و مونومر MMA مایع است. این سیمان‌ها بعد از اختلاط مانند سیمان ساختمانی سفت و محکم می‌شوند. مهم‌ترین عامل تعیین کننده خواص سیمان استخوانی اکریلیکی میزان و اندازه تخلخل‌ها است. تخلخل‌های بزرگ با اندازه بیشتر از چند میلی متر، سبب تضعیف خواص مکانیکی می‌شود. به طور کلی، سیمان‌های اکریلیکی برای ایمپلنت‌های غیر فلزی در ارتوپدی کاربرد دارند.

2- سیمان‌های با پایه پلی پروپیلن فمورات (PPF)

پلی پروپیلن فمورات، یک پلی استر غیر خطی و اشباع است که برای انواع کاربردهای ارتوپدی تولید شده است. مطالعات نشان داده است که با کراس لینک کردن PPF، سیمانی تولید می‌شود که قابلیت استخوان سازی داشته و تجزیه پذیر، زیست سازگار و دارای مقاومت فشاری کافی برای کاربردهای ارتوپدی است. امروزه، این سیمان‌ها بیشتر برای درمان عیوب اسکلتی بدن انتخاب می‌شوند.

تزریق سیمان استخوانیشکل 3 : تزریق سیمان با پایه پلی پروپیلن فومارات برای شکستگی‌های استخوان.

3- سیمان‌های کلسیم فسفاتی (CPBCS)

سیمان‌های استخوانی کلسیم فسفاتی شامل دو فاز مایع و جامد است که اغلب، مخلوط تتراکلسیم فسفات (TTCP) و دی کلسیم فسفات بی آب (DCPA) یا کلسیم فسفات دی هیدرات (DCPD) به عنوان فاز جامد انتخاب می‌شوند. در اثر اختلاط این ترکیبات با آب، هیدروکسی آپاتیت تشکیل می‌شود. یکی از ویژگی‌های این سیمان‌ها، تشکیل هیدروکسی آپاتیت، حین سفت شدن است که باعث افزایش استحکام سیمان می‌شود. سیمان کلسیم فسفاتی، pH نزدیک به 7 دارد و تنها حاوی کلسیم فسفات است و از این رو، زیست سازگاری و توانایی استخوان سازی بالایی دارد. سیمان‌های کلسیم فسفاتی می‌توانند پس از مخلوط شدن یا حین سفت شدن، قالب گیری شوند یا به سادگی به درون عیوب استخوان تزریق شوند.

4- سیمان‌های گلاس آینومر (GIC)

سیمان‌های گلاس آینومر پایه سرامیکی هستند که اغلب در دندانپزشکی استفاده می‌شوند ولی در ارتوپدی هم کاربردهایی دارند. این سیمان‌ها از ترکیب یک اسید پلیمری غلیظ (پلی اکریلیک اسید) به همراه فلوئور آلومینوسیلیکات تخریب پذیر به دست می‌آیند. این سیمان‌ها چسبندگی خیلی خوبی بین فلز و استخوان ایجاد می‌کنند.

سیمان استخوانیشکل 4 : تزریق سیمان گلاس آینومر برای مصارف دندانپزشکی



دیدگاهتان را بنویسید