Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Тrauma" Том 22, №3, 2021

Back to issue

Experimental study of the mechanical properties of Palacos bone cements

Authors: Жук П.М.(1), Маципура М.М.(1), Мовчанюк В.О.(1), Карпінський М.Ю.(2), Карпінська О.Д.(2), Мазур В.П.(3), Псюк С.С.(3)
(1) — Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова, м. Вінниця, Україна
(2) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
(3) — КНП «Вінницька міська клінічна лікарня швидкої медичної допомоги», м. Вінниця, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Актуальність. На сьогодні кісткові цементи набули широкого використання в ортопедії. Спектр призначень кісткових цементів дуже великий і потребує різних якостей залежно від мети. Тому дослідники змушені проводити власні дослідження для вивчення механічних властивостей кісткових цементів. Мета: визначити в експерименті значення модуля пружності й межі міцності кісткових цементів Palacos для подальшого використання в математичних моделях остеосинтезу й ендопротезування. Матеріали та методи. Досліджували зразки двох марок цементу — Palacos R і Palacos fast. З кожного типу цементу були виготовлені зразки діаметром 5 мм і довжиною 10 мм. Дослідження проводили через 2 години і через 2 доби після полімеризації. На кожному етапі випробували на стиск по 10 зразків цементу кожного типу. Результати. Через 2 години полімеризації статистично значущу перевагу величини межі міцності мали зразки з Palacos fast — 105,77 ± 3,19 МПа над зразками з Palacos R — 87,24 ± 3,70 МПа. Статистично значуще більшим виявився модуль пружності зразків з Palacos fast — 2942,50 ± 99,67 МПа порівняно зі зразками з Palacos R — 82542,40 ± 65,55 МПа. Через 2 доби після виготовлення міцнісні характеристики кісткових цементів змінились у бік збільшення. Так, межа міцності зразків з Palacos fast визначилась як 116,39 ± 2,85 МПа, що статистично значуще більше, ніж у зразків з Palacos R, у яких цей показник становив 95,58 ± 4,53 МПа. Аналогічні тенденції виявилися характерними й для показників модуля пружності, який становив 3048,93 ± 108,70 МПа для зразків з Palacos fast і 2642,90 ± 22,93 МПа для зразків з Palacos R. Величина модуля пружності зразків з обох марок кісткового цементу має статистично значущу тенденцію до збільшення. У середньому величина модуля пружності для зразків із цементу Palacos R збільшилася на 4,0 ± 2,6 %, зразків із цементу Palacos fast — на 3,5 ± 1,4 %. Висновки. Кістковий цемент Palacos R після закінчення процесу полімеризації має модуль пружності 2542,40 ± 65,55 МПа і межу міцності 87,24 ± ± 3,70 МПа, що статистично значуще нижче (р = 0,001) за показники модуля пружності 2942,50 ± 99,67 МПа і межі міцності 105,77 ± 3,19 МПа зразків із цементу Palacos fast. Величини показників межі міцності й модуля пружності зразків кісткових цементів обох досліджених марок мають статистично значущу (р = 0,001) тенденцію до збільшення протягом 2 діб, у середньому на 9,6 ± 10,1 % і 3,5 ± 4,0 % відповідно. Отримані значення величин модуля пружності й межі міцності кісткових цементів Palacos R і Palacos fast можуть бути використані при математичному моделюванні різних варіантів ортопластики.

Background. Currently, bone cements are widely used in orthopedics. The range of prescriptions for bone cement use is very large, and requires different qualities depending on the purpose. Therefore, researchers are forced to conduct their own invetigations to study the mechanical properties of bone cements. The purpose was to determine in the experiment the value of an elastic modulus and ultimate strength of Palacos bone cements for further use in mathematical models of osteosynthesis and arthroplasty. Materials and methods. Samples of two brands of cement, Palacos R and Palacos fast, were examined. Samples with a diameter of 5 mm and a length of 10 mm were made from each type of cement. The study was carried out 2 hours and 2 days after polymerization. At each stage, 10 cement samples of each type were tested for compression. Results. After 2 hours of polymerization, the Palacos fast samples had a statistically significant advantage in terms of the tensile strength, which was 105.77 ± 3.19 MPa, over the Palacos R — 87.24 ± 3.70 MPa. The higher elastic modulus for Palacos fast samples — 2,942.50 ± 99.67 MPa compared to Palacos R — 82,542.40 ± 65.55 MPa turned out to be statistically significant. Two days after fabrication, the strength characteristics of bone cements changed upward. Thus, the ultimate strength of Palacos fast samples was determined within 116.39 ± 2.85 MPa, which is statistically significant higher than for Palacos R samples for which this indicator was within 95.58 ± 4.53 MPa. Similar tendencies were characteristic of an elastic modulus, which amounted to 3,048.93 ± 108.70 MPa for Palacos fast and 2,642.90 ± 22.93 MPa — for Palacos R samples. The value of the elastic modulus for both brands of bone cement has a statistically significant tendency to increase. On average, an elastic modulus for Palacos R cement increased by 4.0 ± 2.6 %, for Palacos fast samples — by 3.5 ± 1.4 %. Conclusions. Palacos R bone cement by the end of the polymerization process has an elastic modulus of 2,542.40 ± 65.55 MPa and a tensile strength of 87.24 ± 3.70 MPa, which is statistically significant lower (p = 0.001) than thereof Palacos fast cement (2,942.50 ± 99.67 MPa and 105.77 ± 3.19 MPa, respectively). The indicators of the tensile strength and elastic modulus of the samples of bone cement of both studied brands have a statistically significant (p = 0.001) tendency to increase within 2 days, on average by 9.6 ± 10.1 % and 3.5 ± 4.0 %, respectively. The obtained elastic modulus and ultimate strength of Palacos R and Palacos fast bone cements can be used for mathematical modeling of various types of arthroplasty.


Keywords

кістковий цемент; модуль пружності; навантаження на стиск

bone cement; elastic modulus; compressive strength


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Лоскутов О.А. Прочностные и жесткостные характеристики костного цемента Osteobond®, полимеризованного в условиях операционной. Ортопедия, травматология и протезирование. 2008. № 1. С. 65-69.
2. Лоскутов О.А., Васильченко Е.В., Амбражей М.Ю. Жесткостные и прочностные характеристики различных марок костного цемента на основе полиметилметакрилата и их изменение со временем. Травма. 2014. Т. 15. № 1. С. 114-117.
3. Дігтяр А.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д. Експериментальне дослідження міцності кісткового цементу залежно від вмісту антибіотикa. Травма. 2019. 20(1). 88-92. DOI: 10.22141/1608-1706.1.20.2019.158674.
4. Продан А.И., Грунтовский Г.Х., Попов А.И., Карпинский М.Ю., Карпинская Е.Д., Суббота И.А. Биомеханическое обоснование оптимального состава композитного материала для чрескожной вертебропластики. Хирургия позвоночника. 2006. 2. 68-74. DOI: 10.14531/ss2006.2.68-74.
5. Карпинский М.Ю., Суббота И.А., Карпинская Е.Д., Попов А.И. Экспериментально-теоретическое обоснование состава композитного материала для заполнения костных дефектов. Медицина и ... 2008. 3(21).
6. Танькут О.В., Філіпенко В.А., Мезенцев В.О., Арутюнян З.А., Тохтамишев М.О., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Математичне моделювання ендопротезування колінного суглоба зі заповненням дефекту кісток імплантатами з різних матеріалів. Ортопедия, травматология и протезирование. 2020. 1. 66-77. DOI: 10.15674/0030-59872020166-77.
7. Вирва О.Є., Головіна Я.О., Карпінський М.Ю., Яресько О.В., Малик Р.В. Дослідження напружено-деформованого стану в системі «імплантат — кістка» на моделі алокомпозитного ендопротеза проксимального відділу стегнової кістки. Травма. 2020. 21(1). 38-48. DOI: 10.22141/1608-1706.1.21.2020.197797.
8. ISO 604:2002. Пластмассы. Определение свойств при сжатии.
9. Наследов А. SPSS 19: профессиональный статистический анализ данных. СПб.: Питер, 2011. 400 с.

Back to issue