Дослідження артикуляційних поверхонь однополюсних ендопротезів головки стегнової кістки

Abstract

Unipolar hip replacement after femoral neck fracture in elderly patients enables them to move independently as soon as possible but complications in the late period stipulate to the search for new design solutions. Objective: To investigate the qualitative and chemical characteristics of the heads of single-pole hip joint endoprostheses made of titanium and stainless steel. Methods: The medical records of patients with late complications after unipolar hip replacement were studied. Using a microscope and spectrometer ElvaX MSB-2 we investigated 12 endoprosthesis removed after complications, fragments of bone cement and bone tissue from the area of inflammation. Results: Decreasing of the part of iron on 1 %, molybdenum on 8.3 % in local wear of the upper pole of the implant head made of stainless steel was revealed but the amount of nickel, chromium and manganese remained unchanged. In the case of surface defect there was decreasing of the part of chromium on 24.6 %, molybdenum on 20.8 %, and manganese on 80 %. In bone tissue adjacent to the neck of the implant chrome chromium (1.1 %) and iron (0.8 %) were detected. In the regions of wear on the surface of titanium heads there was detected decreasing in the proportion of titanium on 1.4 % increasing in the ratio of calcium and potassium on 3.3 times, and the ratio of molybdenum, vanadium, iron, scandium remained unchanged. In bone tissue nearby the neck of the implant titanium was discovered up to 0.8 %. Conclusion: the biological environment of the human body on the surface of the endoprosthesis made of titanium and stainless steel active chemical processes occur. Protective bioinert coating of the head of the unipolar endoprosthesis should extend its work and to improve the tribological properties its surface.Однополюсное эндопротезирование тазобедренного сустава после перелома шейки бедренной кости у пожилых пациентов позволяет вернуть им возможность самостоятельно двигаться в кратчайшие сроки, однако осложнения в отдаленном периоде обусловливают поиск новых конструктивных решений. Цель: исследовать качественные и химические характеристики головок однополюсных эндопротезов тазобедренного сустава, изготовленных из титана и нержавеющей стали. Методы: изучали медицинскую документацию больных с отдаленными осложнениями после однополюсного протезирования тазобедренного сустава. С помощью спектрометра ElvaX и микроскопа МСБ-2 исследовали удаленные после осложнений 12 эндопротезов, фрагменты костного цемента и костную ткань из участка воспаления. Результаты: установлено уменьшение доли железа на 1 %, молибдена на 8,3 % в местах износа верхнего полюса головки эндопротеза из нержавеющей стали, однако количество никеля, хрома и марганца не изменилось. В случае дефекта поверхности уменьшилась доля хрома на 24,6 %, молибдена на 20,8 %, марганца на 80 %. В костной ткани, прилежащей к шейке эндопротеза, обнаружен хром (до 1,1 %) и железо (до 0,8 %). В местах износа на поверхности титановых головок отмечено уменьшение доли титана на 1,4 %, увеличение соотношения ионов кальция и калия в 3,3 раза, а соотношение молибдена, ванадия, железа, скандия не изменилось. В костной ткани вблизи шейки эндопротеза обнаружили титан — до 0,8 %. Вывод: в биологической среде организма человека на поверхности эндопротезов из титана на нержавеющей стали протекают активные химические процессы. Защитное биоинертное покрытие головки однополюсного эндопротеза увеличит срок его работы и улучшит трибологические свойства поверхности.Уніполярне ендопротезування кульшового суглоба після перелому шийки стегнової кістки в літніх пацієнтів дає змогу повернути їм можливість самостійно рухатися в найкоротші терміни, але ускладнення у віддаленому періоді обумовлюють пошук нових конструктивних рішень. Мета: дослідити якісні та хімічні характеристики головок однополюсних ендопротезів кульшового суглоба, виготовлених із титана й іржостійкої сталі. Методи: вивчали медичну документацію хворих з віддаленими ускладненнями після однополюсного ендопротезування кульшового суглоба. За допомогою спектрометра ElvaX та мікроскопа МСБ-2 досліджували видалені після ускладнень 12 ендопротезів, фрагменти кісткового цементу та кісткову тканину з ділянки запалення. Результати: встановлено зменшення частки заліза на 1 %, молібдену на 8,3 % у місцях зносу верхнього полюса головки ендопротеза з іржостійкої сталі, проте кількість нікелю, хрому і марганцю не змінилась. У випадку дефекту поверхні зменшилась частка хрому на 24,6 %, молібдену на 20,8 %, марганцю на 80 %. У кістковій тканині, прилеглій до шийки ендопротеза, виявлені хром (до 1,1 %) та залізо (до 0,8 %). У місцях зносу на поверхні титанових головок відмічено зменшення частки титану на 1,4 %, збільшення співвідношення іонів кальцію та калію в 3,3 раза, а співвідношення молібдену, ванадію, заліза, скандію залишились без змін. У кістковій тканині біля шийки ендопротеза виявили титан — до 0,8 %. Висновки: у біологічному середовищі організму людини на поверхні ендопротезів із титану та іржостійкої сталі перебігають активні хімічні процеси. Захисне біоінертне покриття головки однополюсного ендопротеза повинно збільшити термін його роботи та покращити трибологічні властивості поверхні.