Publication detail

Opotřebení a drsnost artikulačního povrchu u extrahovaných polyetylénů jamky Bicon-Plus

Original Title

Opotřebení a drsnost artikulačního povrchu u extrahovaných polyetylénů jamky Bicon-Plus

Czech Title

Opotřebení a drsnost artikulačního povrchu u extrahovaných polyetylénů jamky Bicon-Plus

Language

cs

Original Abstract

K 7. prosinci 2016 bylo v České republice implantováno celkem 4 755 jamek Bicon-Plus. Některé z nich byly reoperovány, přičemž nejčastějším důvodem selhání bylo opotřebení polyetylénu a aseptické uvolnění. Předkládaná studie je zaměřena na analýzu povrchů vyjmutých polyetylenových jamek Bicon-Plus a na hodnocení drsnosti jejich třecích povrchů. Pro účely této studie jsme měli k dispozici 13 jamek z polyetylénu s vysokou molekulární hmotností s průměrnou dobou in situ 8,11 let (3,6 – 13,7, sm. odch. 3,2) před vyjmutím. Studie zahrnovala skupinu skládající se z 3 mužů a 10 žen o průměrném věku 53,31 let. Optická skenovací metoda založená na principu aktivní triangulace byla využita pro stanovení míry opotřebení. Tato míra byla vyhodnocena na základě získaného skenu zpracovaného s využitím software GOM Inspect. Drsnost povrchů byla analyzována pomocí optického profilometru Contour GT-X8, který pracuje na principu interferometrie s řízenou změnou fáze. Měření topografie povrchu vyjmutých jamek byla realizována na celé artikulační ploše. Pro jednotlivé změny povrchů byl stanoven typický rozsah drsností povrchu určující konkrétní charakter opotřebení. S využitím morfologické analýzy testovaných implantátů byly identifikovány tři oblasti: neopotřebená oblast, oblast reprezentující opotřebenou část jamky a oblast zdrsněná paralelním rýhováním. Celková drsnost povrchu byla vyhodnocena jako aritmetická hodnota naměřených dat. Následně byly hodnoty roztřízeny na základě frekvence jejich výskytu a byly klasifikovány do kategorií definujících jednotlivé mechanismy opotřebení. Míra opotřebení vyjmutých acetabulárních jamek byla vyhodnocena na základě směrového vektoru opotřebení a velikosti lineárního opotřebení. Průměrné lineární opotřebení bylo 0,13 mm/rok a průměrná hodnota celkového objemového opotřebení byla 44,37 mm3/rok. S využitím optického profilometru byla získána mapa a rozdělení drsností jednotlivých jamek. Pro každý implantát bylo stanoveno 76 hodnot drsností. S ohledem na průměrnou drsnost byly vzorky roztřízeny do kategorií popisujících: vyhlazení povrchu, abrazivně-adhezní opotřebení, plochy se zachovaným rýhováním, významná plastická deformace. Výsledky jasně ukázaly nárůst opotřebení v závislosti na době přežití implantátu, nicméně tato tendence není lineární. Tato skutečnost může být připsána většímu množství abrazivních částic, které způsobují opotřebení ve formě mikro trhlin a oxidační degradace polyetylénu. Tato studie naznačuje, že geometrie, uložení a polohování jamky v průběhu implantace mají fundamentální dopad na životnost jamky. Další korelace, která byla pozorována v případě jamky s převažující drsností v rozsahu od 0,1 do 0,3 μm, je relativně velký úhel vektoru opotřebení stanovený s využitím optické metody. V případě implantátů s nejvyšší dobou přežití bez známek uvolnění jamky, byla průměrná hodnota směrového vektoru 56,8° (sm. odch. 2,1°). Předkládaná studie přináší výsledky morfologické analýzy vyjmutých jamek Bicon-Plus. Obecně bylo identifkováno poměrně výrazné objemové opotřebení, které bylo převážně abrazivně-adhezního charakteru. Závislost mezi opotřebením a životností implantátu in situ nebyla lineární, což poukazuje na ovlivnění míry opotřebení polyetylénu dalšími parametry. Rovněž byl prokázán důležitý vliv polohování implantátu na dobu jeho přežití. Navíc se zdá, že tento ukazatel může být důležitější než samotné charakteristické parametry pacienta.

Czech abstract

K 7. prosinci 2016 bylo v České republice implantováno celkem 4 755 jamek Bicon-Plus. Některé z nich byly reoperovány, přičemž nejčastějším důvodem selhání bylo opotřebení polyetylénu a aseptické uvolnění. Předkládaná studie je zaměřena na analýzu povrchů vyjmutých polyetylenových jamek Bicon-Plus a na hodnocení drsnosti jejich třecích povrchů. Pro účely této studie jsme měli k dispozici 13 jamek z polyetylénu s vysokou molekulární hmotností s průměrnou dobou in situ 8,11 let (3,6 – 13,7, sm. odch. 3,2) před vyjmutím. Studie zahrnovala skupinu skládající se z 3 mužů a 10 žen o průměrném věku 53,31 let. Optická skenovací metoda založená na principu aktivní triangulace byla využita pro stanovení míry opotřebení. Tato míra byla vyhodnocena na základě získaného skenu zpracovaného s využitím software GOM Inspect. Drsnost povrchů byla analyzována pomocí optického profilometru Contour GT-X8, který pracuje na principu interferometrie s řízenou změnou fáze. Měření topografie povrchu vyjmutých jamek byla realizována na celé artikulační ploše. Pro jednotlivé změny povrchů byl stanoven typický rozsah drsností povrchu určující konkrétní charakter opotřebení. S využitím morfologické analýzy testovaných implantátů byly identifikovány tři oblasti: neopotřebená oblast, oblast reprezentující opotřebenou část jamky a oblast zdrsněná paralelním rýhováním. Celková drsnost povrchu byla vyhodnocena jako aritmetická hodnota naměřených dat. Následně byly hodnoty roztřízeny na základě frekvence jejich výskytu a byly klasifikovány do kategorií definujících jednotlivé mechanismy opotřebení. Míra opotřebení vyjmutých acetabulárních jamek byla vyhodnocena na základě směrového vektoru opotřebení a velikosti lineárního opotřebení. Průměrné lineární opotřebení bylo 0,13 mm/rok a průměrná hodnota celkového objemového opotřebení byla 44,37 mm3/rok. S využitím optického profilometru byla získána mapa a rozdělení drsností jednotlivých jamek. Pro každý implantát bylo stanoveno 76 hodnot drsností. S ohledem na průměrnou drsnost byly vzorky roztřízeny do kategorií popisujících: vyhlazení povrchu, abrazivně-adhezní opotřebení, plochy se zachovaným rýhováním, významná plastická deformace. Výsledky jasně ukázaly nárůst opotřebení v závislosti na době přežití implantátu, nicméně tato tendence není lineární. Tato skutečnost může být připsána většímu množství abrazivních částic, které způsobují opotřebení ve formě mikro trhlin a oxidační degradace polyetylénu. Tato studie naznačuje, že geometrie, uložení a polohování jamky v průběhu implantace mají fundamentální dopad na životnost jamky. Další korelace, která byla pozorována v případě jamky s převažující drsností v rozsahu od 0,1 do 0,3 μm, je relativně velký úhel vektoru opotřebení stanovený s využitím optické metody. V případě implantátů s nejvyšší dobou přežití bez známek uvolnění jamky, byla průměrná hodnota směrového vektoru 56,8° (sm. odch. 2,1°). Předkládaná studie přináší výsledky morfologické analýzy vyjmutých jamek Bicon-Plus. Obecně bylo identifkováno poměrně výrazné objemové opotřebení, které bylo převážně abrazivně-adhezního charakteru. Závislost mezi opotřebením a životností implantátu in situ nebyla lineární, což poukazuje na ovlivnění míry opotřebení polyetylénu dalšími parametry. Rovněž byl prokázán důležitý vliv polohování implantátu na dobu jeho přežití. Navíc se zdá, že tento ukazatel může být důležitější než samotné charakteristické parametry pacienta.