Биомеханические характеристики нового источника света

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9339 (2023) Цитировать эту статью

422 доступа

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Травматические переломы костей часто являются изнурительными травмами, которые могут потребовать хирургической фиксации для обеспечения достаточного заживления. В настоящее время наиболее часто используемые материалы для остеосинтеза — на металлической основе; однако в некоторых случаях, например, при сложных оскольчатых переломах, вызванных остеопорозом, они могут оказаться не лучшим решением из-за своей жесткой и неадаптируемой природы. В частности, было показано, что при переломах фаланг металлические пластины вызывают тугоподвижность суставов и спайки мягких тканей. Разработан новый метод остеосинтеза с использованием светоотверждаемого полимерного композита. Этот метод зарекомендовал себя как универсальное решение, которому хирурги могут придать форму на месте, и было показано, что он не вызывает спаек мягких тканей. В этом исследовании биомеханические характеристики AdhFix сравнивались с обычными металлическими пластинами. Остеосинтез был протестирован в семи различных группах с различной модальностью нагрузки (сгибание и кручение), размером остеотомического зазора, типом и размером фиксации на модели фаланги овцы. AdhFix продемонстрировал статистически более высокую жесткость при кручении (64,64 ± 9,27 и 114,08 ± 20,98 Нмм/° против 33,88 ± 3,10 Нмм/°) и уменьшении переломов при изгибе (13,70 ± 2,75 Нм/мм против 8,69 ± 1,16 Нмм/°), в то время как металлические пластины были более жесткими при невправленных переломах (7,44 ± 1,75 Нм/мм против 2,70 ± 0,72 Нмм/°). Металлические пластины выдерживали эквивалентные или значительно более высокие крутящие моменты при кручении (534,28 ± 25,74 Нмм против 614,10 ± 118,44 и 414,82 ± 70,98 Нмм) и значительно более высокие изгибающие моменты (19,51 ± 2,24 и 22,72 ± 2,68 Нм против 5,38 ± 0,73 и 1,22 ± 0). .30 Нм). Это исследование показало, что платформа AdhFix является жизнеспособным, настраиваемым решением, которое сравнимо по механическим свойствам с традиционными металлическими пластинами в диапазоне значений физиологической нагрузки, указанных в литературе.

Травматические переломы костей часто представляют собой изнурительные травмы, требующие хирургической фиксации для оптимального заживления. Ожидается, что частота и экономическое бремя этих травм возрастут из-за старения населения и усиления остеопороза1. Сегодня традиционные металлические имплантаты считаются клиническим золотым стандартом остеосинтеза при хирургическом лечении большинства травматических переломов костей2. Во многих случаях было показано, что имплантаты на металлической основе обеспечивают превосходную биомеханическую стабильность и потенциал заживления3,4. Однако в некоторых клинических случаях материалы на основе металлов представляют собой негибкое решение, которому не хватает универсальности, необходимой для различных морфологий переломов. Более того, было показано, что традиционное металлическое покрытие часто вызывает побочные эффекты и осложнения, такие как тугоподвижность, несращение, выступание аппаратных средств и разрыв сухожилия5. Это особенно актуально для трубчатых переломов кисти и предплечья, которые являются одними из наиболее распространенных травм скелета4,6,7,8 и требуют ранней мобилизации для достаточного заживления костей9. В то время как простые переломы руки можно лечить консервативно с помощью внешней гипсовой повязки или шины, хирургическое лечение часто требуется при нестабильных переломах или переломах со смещением4,10,11.

Новый метод остеосинтеза AdhFix находится в стадии разработки для устранения этих клинических недостатков. AdhFix использует светоотверждаемый полимерный композит для обеспечения индивидуальных решений фиксации12,13,14,15. Метод предполагает введение металлических винтов в костные фрагменты с последующим наращиванием in situ полимерной композитной пластины необходимой конфигурации. Биосовместимый композит состоит из трифункциональных аллильных и тиол-траизин-трионовых мономеров и высокой концентрации гидроксиапатита13. Он формируется на месте и быстро отверждается в жесткий материал с помощью химии тиол-енового соединения, индуцированной видимым светом высокой энергии (HEV), что дает хирургам легко настраиваемое решение для фиксации в качестве альтернативы металлическому покрытию. Было показано, что помимо индивидуализации композит, используемый в AdhFix, не имеет спаек мягких тканей через 12 месяцев на модели крыс in vivo13.