این سیمان با بدن سازگار است

بهبود آسیب دیدگی مهره‌ها به‌ میزان زیادی بستگی به معالجه بدنه شکسته شده که سبب عوارضی مانند hemangioma، multiple myeloma، متاستاز osteolyticو osteoporesis اولیه و ثانویه می‌شود، دارد. مواد مورد استفاده در طول معالجه، باید وی‍‍ژگی‌های بیومکانیک و بیولوژیک خاصی به ‌منظور مراقبت از غلاف نخاعی داشته باشند از آنجا که روش معمولا تحت فلوروسکوپی انجام می‌شود، این مواد باید رادیواپک باشند، تا امکان ردگیری حرکت ماده و اجتناب از وجود لیکهایی که سبب عارضه‌های نورولوژیک و بافتی می‌شوند، وجود داشته باشد.
چون این مواد در محیط Load bearing رسوب می‌کنند باید قادر به تحمل بارهای سیکلی و استاتیکی باشند. همچنین برای استفده در روشهای جراحی پوستی مواد مورد استفاده باید به آسانی آماده شوند و متناسب با کاربرد مورد نظر باشند و نیز پلیمریزاسیون و کریستالیزاسیون خوبی داشته باشند. تعیین مناسب هر کدام از مواد موجود بستگی به شناخت ویژگیهای مواد از قبیل خواص بیومکانیک، بیولوژیک، رادیواپاسیتی و در دسترس بودن ویژگیها دارد.
ورتبروپلاستی (pvp) یک روش درمانی با حداقل تهاجم است که شامل تزریق PMMA مایع به درون فضای بسته تنه مهره کلاپس شده به کمک فلوروسکوپی یا CT-Scan است، که سبب پایدار شدن مهره ها می‌شود. PVP اولین بار در فرانسه توسط گالیبرت و دراموند ایجاد شد
مراحل اولیه ورتبروپلاستی جهت تسکین دردو نیزثابت کردن تنه ستون مهره ها در بیمارانی که دارایhemangioma متاستاز، انواع تومورهای نخاعی وشکستگیهایosteoporetic هستند، طراحی شده است. این روش در کاهش درد و ثابت کردن شکستگی‌های مهره ها در %۸۵-۷۵ بیماران موفق بوده است.
کایفوپلاستی در۱۹۹۰برروی مهره‌هایی که به شدت کوبیده شده بودند، به‌منظور بازگرداندن ساختار و ارتفاع اولیه تنه مهره گسترش یافت. کایفوپلاستی (ترمیم برآمدگی قوزی ستون مهره ها)یک تکنیک کم تهاجم پیشرفته با مزایای بیش از pvp نظیرخطرات کمتر ناشی از سیمان، اکستراوازیشن، ترمیم بهتر ارتفاع ستون مهره ها و بیومکانیک نخاع است که شامل ایجاد یک حفره در مرکز تنه مهره ای و سپس پرشدن کنترل شده به وسیله درمان با PMMA بطور نسبی است. این روش فیکس کردن شکستگی می‌تواند ارتفاع ازدست رفته و طولsagital را جبران کند به طوری که بتواند انتقال وزن از یک مهره به مهره دیگر را انجام دهد.
این پروسه‌ها تفاوت‌های عمده‌ای درتکنیک‌های جراحی دارند. ضمن اینکه این تفاوت‌ها در تکنیک جراحی، نشان‌دهنده ویژگی‌های خاصی برای مواد پرکننده است. درطول ورتبروپلاستی مواد دارای مرحله مایع طولانی‌تر و زمان تنظیم کوتاهتری هستند. در جریان کایفوپلاستی، فاز مایع کوتاه و زمان کاربری طولانی با مرحله خمیری شکل دارد.
▪ (Polymethylmethacrylate(PMMA
سیمان استخوانی PMMA سالها برای فیکس کردن عناصر پلاستیکی و فلزی مفاصل مصنوعی به کار می‌رفت، اما به تدریج برای پایدارسازی و یا فیکس کردن شکستگی های پاتولوژیک ناشی ازتومور نیز مورد استفاده قرارگرفت. با وجود اینکه تا قبل از آوریل۲۰۰۴، PMMA مورد تایید FDA نبود اما رایج ترین ماده در پروسه‌های درمان ستون مهره‌ای بود. تا اینکه در آوریل ۲۰۰۴ ، FDA بخشی از PMMA را که برای درمان شکستگیهای پاتولوژیک ستون مهره ها بوسیله تکنیک کایفوپلاستی به کار میرفت، تایید کرد. PMMAدر مطالعات follow-up طولانی مدت یسیار خنثی و زیست سازگار مشاهده شد. ـ مزایای PMMA عبارتند از:
نزدیکی در جراحیهای ارتوپدی، کاربری آسان، خواص بیومکانیک خوب و هزینه اندک.
ـ برخی عیوب PMMA عبارتند از:
عدم پتانسیل بیولوژیک تجدید شدن و عدم رشد بافت اطراف برروی آن، عدم قابلیت جهت دهی به استخوان، سختی غیر قابل تفکیک فوق العاده، دمای بالای پلیمریزاسیون، سمی بودن مونومر مربوطه.
اگرچه نتایج کلینیکی خوبی از کایفوپلاستی و ورتبروپلاستی به دست آمده، اما هنوز واضح نیست که علت کاهش درد بیماران ناشی از پایدارکردن مکانیکی است، یا ناشی از سمیت شیمیایی یا ناشی از نکروز حرارتی بافتها و پایانه‌های عصبی آن، اما اخیرا نظریه نکروز حرارتی استخوان، طرفداران بیشتری پیدا کرده است. ولی شواهد قطعی برای تایید آن وجود ندارد.
در بررسی‌های هیستولوژیک، ذراتی را که شامل سیمان و سولفات باریم هستند، در فضاهای عروقی ستون مهره‌های انسان که ازطریق اکسیژن جراحی و یا موارد اتوپسی بدست آمده‌اند، مشاهده شده است. این یافته‌ها شامل شواهدی از آمبولی سیمان پس از ترمیم ستون مهره‌ها است. بررسی‌های SEM , energy dispersive radiography حضور سولفات باریم را در داخل عروق ثابت می‌کند. گرچه شواهد بالینی این یافته هنوز غیرمطمئن هستند، اما به‌نظر می‌رسد بهتر است از تزریق سیمان تحت فشار خودداری شود.
● سیمان سرامیکی استخوان
ویژگی های مورد علاقه جامعه جراحان برای جایگزینی استخوانهای مصنوعی شامل قابلیت remodeling و ادغام با استخوان اطراف است. سیمان کلسیم-فسفاتی قابلیت بازجذب وجایگزینی بوسیله استخوان طبیعی را دارد وروشی برای ترمیم تنه مهره‌ها و پرهیز از اثرات دمایی PMMA است. مطالعات preclinical و مطالعات pilot نشان می‌دهد که این سیمان های کلسیم-فسفاتی، قدرت تحریک بالای استخوانی را دارند و به مرور زمان در معرض اصلاح تدریجی قرار می‌گیرند. مطالعاتی بر روی هر دو ماده PMMA و کلسیم-فسفات در گروه سگسانان دارای نقایص تنه مهره ای انجام شده است. این مطالعات نشان داده است که هر دو ماده به خوبی با بافت ادغام می‌شوند، ولی کلسیم-فسفات درمعرض بازجذب و بازسازی است و زیست سازگاری و احیای استخوانی بیشتری دارد.
سولفات کلسیم تاریخچه کلینیکی طولانی‌ در ساخت گرافتهای استخوانی در بخشهای مختلف اسکلتی دارد.
این ماده قابل تزریق و محرک بافت استخوانی است و واکنشهای وابسته به دمای کمتری دارد و به سرعت جذب می‌شود. اما به نظر می‌رسد برای ترمیم عیوب ستون مهره‌ای چندان مفید نیست. مشکلات دیگر که در هنگام استفاده از سیمانهای کلسیم-فسفات و کلسیم-سولفات با آنها روبه‌رو هستیم عبارتند از:ویسکوزیته پایین و طریقه کاربری متفاوت باPMMA و هزینه بالای آنها.
افزودنی ها آنتی بیوتیک‌ها گاهی به PMMA قبل از مخلوط شدن بعنوان prophylactic برعلیه عفونتها اضافه می‌شوند.
این آنتی‌بیوتیکها می‌توانند روی خواص مکانیکی و درمانی PMMA اثرگذار باشند. بررسی‌های مجدد نشان داده که اضافه کردن انواع مختلف آنتی‌بیوتیکها به PMMA در مقادیر کمتر از gr۲ در هر پاکت استاندارد پودر اثرات نامطلوبی بر خواص مکانیکی PMMA ندارند، در حالیکه مقادیر بیش از gr۲، این خواص را تضعیف می‌کنند. مطالعات نشان داده است، طول مکانیکی در سیمان هایی که با جنتا مایسین محلول ترکیب شده‌اند، برعکس پودر جنتامایسین کاهش می‌یابد. برای جلوگیری از چنین تغییراتی در خواص سیمان ها، گروهی از پزشکان به جای آنکه آنتی‌بیوتیک را با PMMA مخلوط کنند، آن را قبل از شروع جراحی ازطریق درون عروقی تجویز می‌کنند.
● عناصر رادیواپک
کاربرد PMMA برای ترمیم‌های ارتوپدی اغلب حاوی سولفات باریم به‌منظور اپک کردن ارزیابیهای رادیولوژیک بوده است. مواد رادیواپک مانند تانتا لیم، تنگستن، سولفات باریم یا زیرگونیا برای تسهیل مشاهدات فلوروسکوپی جهت امکان پذیری مشاهده اکستراوازیشن سیمان به PMMA افزوده می‌شوند.
در اروپا تنگستن و پودر تانتالیم به‌عنوان اپاسی فایرهای رایج به‌کار می‌روند، اما این مواد مورد تایید FDA برای سیمان PMMA نیست، بنابراین سولفات باریم استریل به طور شایع‌تری به پودر PMMA افزوده می‌شود. مطالعاتی در ایلات متحده نشان داده بود که افزودن سولفات باریم به PMMA می‌تواند باعث کاهش استحکام و طول شود، اما اهمیت بالینی این تغییرات برای کاربرد در تنه مهره ای نامشخص است.
● خواص بیومکانیک
گروهی از محققان تاثیر تغییر نسبت مونومر در یک پلیمر را بر روی خواص فشردگی نمونه‌های کلینیکی cranio plastic آزمایش کردند. افزایش نسبت مونومر در پلیمر از ml/gr۴/ ۰ به ml/gr۰۷/۱ به طور قابل ملاحظه ای تنش فشاری، تنش تسلیم و مدول الاستیسیته سیمان را کاهش می‌دهد.
▪ Osteoconductivity
مواد osteoconductive کاربرد زیادی در سطوح استخوانی دارند. بحث osteoconduction مستقل نیست، بلکه به عوامل متعددی نظیر مواد اولیه، تخلخل ها، هندسه سطح و نیز شیمی سطح وابسته است.
● مشکلات ناشی از نشت مواد
نشت و نفوذ مواد پر کننده استخوانی می‌تواند سبب بروز خطراتی برای بافت نرم نظیر برخورد با ریشه‌های عصبی شود. گزارشات رسیده عموما مربوط به استفاده از PMMA در نخاع و خطراتی نظیر آمبولی PMMA در ریه، اختلالات قلبی وریوی، دردهای شکمی و نهایتا مرگ است.
PMMA مایع به‌کار برده شده در ورتبروپلاستی ممکن است، در سینوسهای وریدی رها شده و منجر به آمبولی ریوی شود، درحالی‌که تاکنون گزارشی از آمبولی ریوی ناشی از کایفوپلاستی منتشر نشده است. برای ارزیابی کامل میزان ارتباط و درگیری PMMA در نخاع، عوامل مورد توجه عبارتند از:حجم مواد مورد استفاده، میزان نزدیکی با سیستم چرخش مرکزی، سمی بودن مونومر.
کایفوپلاستی مزایای ذاتی نسبت به ورتبروپلاستی دارد. زیرا تکنیک کایفوپلاستی به اجبار لایه نازکی ازPMMA را به شکل کنترل شده به درون یک حفره هدایت می‌کند. تقریبا PMMA مایع به‌طور موثری به ‌درون فضای تنه مهره کلاپس شده، تزریق می‌شود. چون PMMA مایع مورد استفاده در ورتبروپلاستی از قانون دینامیک مایعات پیروی می‌کند، مایع به‌جایی می‌رود که مقاومت کمتری داشته باشد و در نهایت وارد سینوسهای وریدی شده و از شکاف و ترکهای تنه مهره عبور کرده و سبب نشت و خروج مواد می‌شود.
مواد پایه سرامیکی استخوانی نظیر سیمان کلسیم-فسفات همواره درجه‌ای از خطر را با خود دارد. بر طبق گزارش‌های به دست آمده یونهای کلسیم-فسفات گاهی سبب کلاپس در مسیر سیرکولاسیون می‌شوند. اگر روند کریستالیزاسیون کنترل شده نباشد و کلسیم یا فسفات آزاد در سوسپانسیون باشد، این مواد می‌توانند وارد سیستم سیرکولاسیون شده وسبب واکنشهای التهابی و hemodynamic collapse شوند.
● نتیجه‌گیری
پلی متیل متاکریلات یک ماده پرشدنی مناسب در سیستم مهره ای است. این ماده خنثی، دارای خواص مکانیکی قابل اطمینان، سازگار با تکنیکهای مختلف و بسیار موثر است.
دیگر مواد استخوانی هم در حال گسترش هستند، اما موفقیتهای قابل توجهی در حد PMMA بدست نیاورده اند. اگرچه نتایج کلینیکی گزارش شده از هردوروش ورتبروپلاستی و کایفوپلاستی دارای مزایای قابل قبولی از نظر سودمندی و امنیت بوده است، اما انتخاب مواد پرکننده بستگی به خواص بیومکانیک و بیولوژیک آنها نظیر رادیواپاسیتی خوب و میزان تاثیر دارد.

منبع : مجله مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی