Implanty
Wykład 1
28.02.2011
Inżynieria biomedyczna  biomedical
interdyscyplinarna
Technika
Medycyna
Biomateriał  substancja inna niż lek lub kombinacja substancji syntetycznych lub
naturalnych, która może być użyta w dowolnym czasie jako część lub całość systemu, który
zastępuje tkankę lub organ lub pełni jego funkcję.
Wyróżnia się następujące grupy biomateriałów:
" metalowe
- stal Cr-Ni-Mo
- stopy Co (Co-Cr-Mo, Co-Cr-Ni-Mo, Co-Cr-Ni-Mo-V);
- Ti oraz stopy Ti (Ti-Al-V, Ti-Al-Nb, Ti-Al-Nb-Ta, Ti-Mo-Zr-Fe);
- stopy z pamięcią kształtu np. Ni-Ti �!równowagowy (Nitinol)
" ceramiczne
- bioceramika obojętna (Al O
2 3- biokorund, ZrO ) elementy endoprotez (główki)
2
- bioceramika resorbowalna(HA hydroksyapatyty uwodnione fosforany
wapniowe materiały porowate, �  TCP)
- bioszkła (SiO
2-CaO-Na O-P O ) (powłoki na implanty)
2 2 3
" polimerowe pod wpływem promieni rentgenowskich struktura może ulec zmianie
* polimetakrylan metylu,
* wysokocząsteczkowy polietylen o dużej gęstości
" węglowe włókna węglowe odtwarza się zerwane ścięgno Achillesa (do 24/48h)
" kompozytowe
Podstawowe definicje i pojęcia
Biomateriały powinien się cechować wymaganą biotolerancją, ( biokompatybilnością ).
Biotolerancji `" Biozgodność (raczej implant nie jest biozgodny)
Biotolerancja oznacza:
" nie wywoływanie ostrych lub chronicznych reakcji
" brak odczynów zapalnych
" nieinicjowanie reakcji toksycznych, immunologicznych i alergicznych
" brak efektu drażnienia tkanek
Z biomateriałów wytwarzane są implanty
Implanty  wszelkie wyroby medyczne wykonywane z jednego lub większej ilości
biomateriałów, które mogą być umieszczone wewnątrz organizmu, jak również umieszczone,
częściowo lub całkowicie pod powierzchnią naskórka i które mogą pozostać przez dłuższy
okres czasu w organizmie.
Proteza implantowana (PROTEZA WEWNETRZN
ENDOPROTEZ
) przyrząd, który
fizycznie zastępuje organ lub tkankę.
Bioproteza  implantowana proteza wykonywana w całości lub części z tkanki dawcy.
Sztuczny organ  materiał medyczny, który zastępuje w całości lub częściowo funkcję
jednego z głównych organów ciała. Sztuczne organy zastępują funkcję chorych, często w
nieanatomiczny sposób narządów.
Stosowane nazwy implantów nawiązują również do dziedziny medycznej ich zastosowania:
" implant ortopedyczny
" implant ustny
" implant dentystyczny
" implant czaszkowo-twarzowy
Kryteria jakości implantów
Etapy kwalifikacji jakości biomateriałów
" określenie struktury chemicznej i fazowej  skład chemiczny i fazowy, stopień
zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi, wielkość ziarna.
" ocena własności mechanicznych
" badania własności fizykochemicznych  odporność korozyjna biomateriału, własności
elektryczne, magnetyczne, odporność na korozję wżerową, badania potencjo-
dynamiczne i statyczne
" badania biologiczne biomateriału  ocena biotolerancji w tkankach dwóch gatunków
zwierząt doświadczalnych (szczury, króliki, psy, barany, świnki morskie)
* ujawnienie reakcji toksykologicznych, alergicznych, efektów drażnienia
* do badań wykorzystuje się następujące tkanki:
- skórę,
- krążącą i pobraną krew,
- kości,
- zębinę,
- tkankę twardą i miękką,
- tkanki organów detoksykacyjnych
" ocena jakości implantów  np. próba skręcania dla wkrętów kostnych, próba zginania
dla płytek stabilizujących
" badania kliniczne  akceptacja Komisji Etycznej, jasno sprecyzowane cele badań,
metodyka, zgoda pacjentów, wyczerpująca informacja o możliwości negatywnych
skutków realizowanych badań.
" ostateczna kwalifikacja jakości i przydatności klinicznej implantów od danego
wytwórcy  pozytywne opinie kilku ośrodków klinicznych
Klasyfikacja urządzeń medycznych
Dyrektywy Unii Europejskiej wprowadzających implanty do grupy urządzeń medycznych ze
względu na:
" stopień inwazyjności
" czas ich użytkowania
" reguły ich zastosowania
Ze względu na czas użytkowania wyróżniamy urządzenia
" przejściowe t < 60 minut
" krótkoterminowe t d" 30 dni
" długoterminowe t > 30 dni
Jakość produktów medycznych to przede wszystkim bezpieczeństwo ich stosowania.
Wyróżniamy następujące klasy ryzyka:
ń� klasa I produkty z niskim stopniem ryzyka, które podczas odpowiedniego użycia
nie powodują żadnych, przewidzianych chorób
ń� klasa II sprzęt chirurgiczny, materiały dentystyczne
ć% klasa II a  sprzęt elektromedyczny
ć% klasa II b  aktywne
ń� klasa III
Wykład 2
07.03.2011
Historia rozwoju implantów metalowych
1. Charakterystyczne okresy rozwoju implantologii:
" I okres  do 1870r.  brak znajomości zasad aseptyki
" II okres  1870  1925  rozwój nowożytnej chirurgii i pierwsze próby
stosowania biomateriałów metalowych
" III okres  od 1925 do teraz  intensywny rozwój nowych technik
implantologii
2. XVI wiek  pierwsze doniesienia literatury na temat stosowania implantów
metalowych  Petronicus zastosował złotą (bardzo duża odporność na korozję,
metal plastyczny płytkę do przykrycia podniebienia wady podniebienia u
dziecka (1565 r.)
3. XVII wiek - druty z żelaza(tragiczne konsekwencje - infekcje), złota i brązu do
zszywania ran przez Fabritiusa
4. XVIII wiek  wprowadzenie zszywania (drutowanie) złamanych kości (złoto,
srebro)
5. XIX wiek
- pierwsze zespolenie kości z zastosowaniem ściegu drucianego
(drut ze srebra)  1827 r.
- kolejne lata przynoszą informację o niepowodzeniu w
implantologii materiałów metali (Barton  1834 r., Dieffenbach
 1846 r., Hansmann  1865 r.)
- zespolenie kości za pomocą trzpieni srebrnych i zszycie rzepki
(Listers - 1877 r.) - zwrócenie uwagi na konieczność
zachowania aseptyczności
- zespolenie szyjki kości udowej śrubą metalową (1875 r.)
- płytki do zespoleń kostnych ( Al, srebro, mosiądz) (1886 r.)
6. XX wiek  rozwój techniki łączenia złamań za pomocą płytek
kontaktowych (Lambotte  1987 r., Sherman  1912 r., Lane  1914 r.)
- zwrócenie po raz pierwszy uwagi na problem metalozy przy
zespalaniu kości za pomocą śrub, wchłanianie metali do tkanek
okołowszczepowych
- 1940  1949 r. - wprowadzenie do praktyki klinicznej płytki
dociskowej płytka dociskowa Danisa regulacja odległości
- otwory okrągłe, podłużne i eliptyczne
- małe płytki kątowe
- płytki rynnowe
- śródszpikowe metody zespalania odłamów kostnych
" wprowadzenie przez Rusha (1939 r.) parami prętów do
jamy śródszpikowej od strony nasady w kierunku trzonu
" wprowadzenie prętów rurowych w kształcie litery  C
lub  liścia koniczyny
" wprowadzenie ryglowania pręta wkrętami lub bolcami
przechodzącymi poprzecznie przez kość i otwory w
pręcie (Klintscher  1968 r. oraz Klemm i Schelmann 
1979 r.)
" kolejny sposób stabilizacji z wykorzystaniem gwoz
dzi
śródszpikowych
" pręty rurowe
" druty
7. Postęp w dziedzinie inżynierii biomateriałów:
endoproteza  lata XX ubiegłego wieku
" 1920 r. - poprawa biotolerancji poprzez zastosowanie stali kwasowo 
odpornych Cr  Ni �! struktura austenityczna
" 1926 r. - Lange wprowadza w Niemczech udoskonalony gatunek stali
austenitycznej V2A (konsekwencje prowadzenia badań w tkankach
zwierząt doświadczalnych)
" modyfikacja stali V4A pod kątem składu chemicznego
" wprowadzenie do powszechnego stosowania stali 316 L (1972 r. - 1974
r.) Cr  Ni  Mo na implanty
* Mo  odporność na korozję wżerową
" 1929 r.  opracowano w Laboratorium Austenal (USA) odlewniczy
stop Co  Ni  Mo (Vitallium)  możliwość otrzymywania złożonych
kształtów endoprotez (zapoczątkowanie rozwoju alloplastyki stawowej)
" wprowadzenie przez firmę Sulzer stopu Protasul  2 (1972 r.) oraz
koncern Kruppa stopu Endocast (1977 r.)
" 1972 r.
" gromadzenie doświadczeń klinicznych wynikających z użytkowania
implantów oraz wyniki badań z zakresu biomechaniki i biotolerancji
tworzyw metalicznych generowało postęp w dziedzinie inżynierii
biomateriałów
" stopy Co przerabiane plastycznie
" 1940 r. (USA) i 1955 r. (Europa)  zastosowanie Ti (żarowytrzymałość)
i jego stopy (znakomita odporność korozyjna (HF reaguje) kwas
fluorowodorowy) do wytwarzania implantów w chirurgii kostnej 
początkowo niezadowalające własności mechaniczne
" 1980 r.  wzrost zainteresowania stopami Ti, opracowanie dla potrzeb
chirurgi kostnej stopu Ti  6 Al  4 V
" 1976 r.  wprowadzenie przez Castlemana do wytwarzania implantów
stopy z pamięcią kształtu (Ni  Ti)
Implanty stosowane w osteosyntezie
Osteosynteza  uzyskanie zrostu kostnego
Układ kostny człowieka
Kości długie  80% naszego układu kostnego
Pozostałe kości  20%
Budowa kości (elementy budulcowe):
" Osteon  najmniejsza jednostka tkanki kostnej
" Kość korowa (2)= kość zbita = kość twarda = kość beleczkowa (przenoszenie
obciążeń, najbardziej wytrzymała)
" Okostna (1)  zewnętrzna tkanka (silnie unaczyniona i unerwiona)
" Kość gąbczasta (3)
" Jama szpikowa (4) w środku kości gąbczastej
(Numerowane od warstwy zewnętrznej)
Budowa osteonu (kość beleczkowa)  najmniejsza część budulcowa kości twardej
- Blaszki
- Osteocyt
- Kanał osteonu (Kanał Haversa)
- Żyła
- Nerw
- Tętnica
- Naczynia krwionośne
Kolejne etapy procesów w obszarze złamania
1. Przerwanie ciągłości tkanki twardej kostnej
2. Przerwanie ciągłości naczyń (występuje ogromny krwiak w
obszarze złamania)
3. Opatrunek gipsowy
4. Odtworzenie struktury naczyń krwionośnych, (które dostarczają
środki budulcowe do kości)
5. Odbudowywanie tkanki twardej
6. Kość zrośnięta
OSTEOSYNTEZA  zespolenie i stabilizowanie odłamów kostnych do momentu powstania
zrostu kości.
Stosowane są następujące grupy osteosyntezy stabiln.:
" OSTEOSYNTEZA NAKOSTNA PA
YTKAMI I WKR
TAMI
" OSTEOSYNTEZA STABILIZATORAMI PA
YTKOWYMI  STABILIZATOR
ZESPOL I POLFIX
" OSTEOSYNTEZA STABILIZATORAMI ZEWN
TRZNYMI
" OSTEOSYNTEZA GWOy
DZIAMI ŚRÓDSZPIKOWYMI
Płytki kostne  implanty stosowane w osteosyntezie nakostnej są płytki kostne.
Ze względu na typ implantu można wyróżnić płytki kostne
" ZWYKA
E
" SAMODOCISKOWE  docisk odłamów kostnych
Ze względu na cechy charakterystyczne rozróżniamy płytki kostne
" PROSTE (wąskie, szerokie)
" K
TOWE
" KSZTAA
TOWE
" REKONSTRUKCYJNE (proste, wygięte)
Przykład
Płytki proste wąskie
" szerokość  11  12 mm
" płytki wielootworowe  możliwość wyboru odpowiedniego otworu do wkrętu
" występują w całym typoszeregu długości  40 - 260 mm
" wkręty o średnicy � 4,5
5 otworów / 4 otwory niesymetryczna przymocowana za pomocą wkrętów
Płytka prosta wąska z otworami stożkowymi pod wkręty � 4,5 wraz z typoszeregiem
Płytki proste szerokie
" szerokość - 16 mm
" cały typoszereg długości  70  300 mm
" średnica wkrętów � 4,5
" wielootworowe
Płytka prosta szeroka z otworami stożkowatymi pod wkręty � 4,5 wraz z typoszeregiem
wymiarowym
Płytki kątowe:
" Płytka do zespoleń szyjki kości udowej 16 x 130o
Międzykrętarzowa [M=20 o ]
L [mm] = 50,60,70,80,90,100,110
Płytka kątowa międzykrętarzowa 16x6
K [o]=105, 110, 115, 120
L [mm]= 50, 60, 70
Płytka przekrętarzowa
Płytki kształtowe  kość ramienna, kość piętowa
Płytka ukośna  T do kości ramiennej prawa pod wkręty � 4,5
Płytka do kości piętowej (5  otworowa)
Płytki rekonstrukcyjne  złamanie dolnej części miednicy
Płytka prosta z typoszeregiem 11 x 2,5 pod wkręty 4,5
Wkręty kostne 
Ze względu na cechy charakterystyczne wkręty kostne dzielimy na:
" wkręty z gwintem płytkim
" wkręty z gwintem głębokim
W zależności od rodzaju kości wyróżniamy:
" wkręt gąbczasty
" wkręt korowy
" wkręty do kości strzałkowej i piszczelowej
" wkręty do kości łódkowatych
" wkręty do kości drobnych
stal  jeżeli nie na stałe
tytan  na stałe
Wkręt korowy  wprowadzany do tkanki kostnej korowej
Wkręt gąbczasty  wprowadzany do tkanki kostnej gąbczastej większy skok gwintu
W zależności od jego przeznaczania można wyróżnić dwa sposoby gwintowania
(wprowadzania)
" na całej długości
" gwintowany w części końcowej
Zalety osteosyntezy nakostnej:
" prosta technika operacyjna
" szeroki zakres stosowania
Wady osteosyntezy nakostnej:
" upośledzenie ukrwienia (małe)
" przesztywniony sposobem stabilizacji (największa wada) nie może ściśle przylegać do
kości
" odłuszczanie okostnej
OSTEOSYNTEZA STABILIZATORAMI PA
YTKOWYMI
Stabilizatory płytkowe- uzyskanie elastyczności konstrukcji, jaką tworzy stabilizator z
odłamami kostnymi, wyeliminowanie bezpośredniego nacisku płytki na kość
Metody osteosyntezy stabilizatorami płytkowymi
" zespolenia bez osiowego docisku (ZESPOL)
ą neutralizujące (śruba ciągnąca)
ą kontaktowe
kość
ą mostujące  zbieranie elementów kości i ułożeniu ich w przestrzeni złamania.
Po skosie wkręcona
Na tych elementach odbudowuje się struktura kostna
" zespolenia dociskowe  ułożenie stabilizatora:
* przed dokręceniem nakrętek
* po dokręceniu nakrętek
Stabilizator płytkowy ZESPOL składa się z trzech elementów :
" wkrętu kostnego mającego postać tzw. śrubowkręta
" płytka nośna
ą
ą
" nakrętki
Wykład 3
14.03.2011
Stabilizator płytkowy Polfix składa się z następujących elementów:
" wkrętów kostnych
* wkręt do kości korowej
* wkręt do kości gąbczastej
" płytki nośnej
* 2-otworowa
* 4-otworowa
* asymetryczna
Posiadają przewężenie 
Przykłady płytek nośnych stabilizator:
" płytki klamrujące
* 2-otworowe
* 3-otworowe
" śruby łączące łączą płytkę nośną z płytkami klamrującymi
otwory regulacyjne
" zatyczki
Dodatkowo do użytku klinicznego wprowadzono płytki łączące proste i wygięte
umożliwiające szereg połączeń dwóch stabilizatorów do łączenia załamań dwu i
trójpoziomowych.
prosta
wygięta
Szeregowe połączenie płytek nośnych z wykorzystaniem płytki łączącej (inna postać płytki
klamrującej).
Zarówno na bazie stabilizatora ZESPOL jaki i POLFIX zbudowano aparat
kompresyjno - dystrakcyjny KoD służący do:
" dystrakcji kości
" wytworzenia kompresji niszczącej nieprawidłowy zrost kostny
Budowa aparatu typu KoD systemu ZESPOL:
" stała t aparatu
" prowadnica gwintowana
" prowadnica gładka z naniesioną skalą odległości
" nakrętka dystrakcyjna
" ruchoma część aparatu
" nakrętka kompensacyjna
Osteosynteza stabilizatorami zewnętrznymi
Stabilizator Ilizanowa:
" zbudowany z półokręgów, które łączy się śrubami w pełne kręgi stanowiące
poszczególne bazy aparatu
" bazy aparatu łączy się prętami gwintowanymi
" druty Kirschnera prowadzone przez tkanki miękkie i kość
Stabilizator BHH Mikromed:
" stabilizator mały  L=150mm
" stabilizator średni I - L=300mm
" stabilizator średni II L=350mm
" duży - L=400mm
Stabilizator Dynastab
" stabilizator stawu skokowego (złamań kości w obszarze okołostawowej)
" zastosowanie: załamanie kości okołostawowych
" zamiast unieruchomienia stawu opatrunkiem gipsowym
" stabilizator stawu łokciowego
" stabilizator miednicy
" stabilizator do złamań trzonów kości długich
" stabilizator nadgarstka
Implanty stosowane w osteosyntezie śródszpikowej
Gwoz
dziowanie śródszpikowe w osteosyntezie
1. Charakterystyka metody
" Elastyczna metoda stabilizacji odłamów kości długich
" Zapewnia utrzymanie odłamów kostnych w anatomicznej pozycji we wszystkich
etapach gojenia
" Cel: zapewnienie mikroruchów odłamów kostnych (lepsze pompowanie substancji
odżywczych do miejsca złamania szybszy zrost odłamów)
" Następuje stymulacja powstawania regenerującej się tkanki kostnej
" Zachodzi odkształcenie tkanki w zakresie sprężystym  uruchamia się mechanizm
generujący potencjał. elektromechaniczne w kości
" Różnicuje się struktura kości, począwszy od ziarniny przez tkankę włóknistą i
chrzestną, aż po odtworzenie struktury kości pierwotnej.
2. Rodzaje złamań kości długich
gwoz
dz
(pusty w środku,
zawiera otwory na śruby , go
stabilizujące
Ogólnie złamania trzonów kości długich można podzielić na:
" złamania zamknięte i otwarte
" z przemieszczeniem i bez przemieszczenia
Ogólna charakterystyka gwoz
dzi śródszpikowych
Zalety:
" umiejscowienie gwoz
dzia w osi anatomicznej kości
" dobra fiksacja w kanale szpikowym
" gwóz
dz
przechodzi przez oś obojętną obciążenia są przenoszone równomiernie,
wzdłuż kości w sposób zbliżony do naturalnego
" gwóz
dz
przenosi naprężenia ściskające i skrętne
" zminimalizowanie naprężeń zginających  proporcjonalne
" do odległości pomiędzy implantem a osią kości
Schemat porównania naprężeń
Wady:
" upośledzenie ukrwienia
" konieczna rekonwalescencja:
" około 3 tygodni, gdy kanał nie jest rozwiercany
" około 6 tygodni, gdy kanał jest rozwiercany
Cechy geometryczne gwoz
dzi
1. Przekrój poprzeczny
" kształt
* okrągły
* rurowy
* pełny
* przekrój w kształcie gwiazdy, wielokątów lub trójlistnej kończyny
" zamknięty
" otwarty  gwóz
dz
jest nacięty na całej długości
2. Zakres średnic i długości
" średnice  10  15 mm
" długość  260  500 mm
Ryglowane gwoz
dziowanie dynamiczne
Wprowadzanie rygli tylko do jednego z odłamów kostnych pozwala na wzajemne nieznaczne
przemieszczanie się odłamów kostnych aktywizacja zrostu kostnego w wyniku procesów
elektrokinetycznych
Statyczne ryglowanie (utwierdzanie gwoz
dzi) kości
" Gwóz
dz
jest zablokowany w obu końcach
" brak możliwości wzajemnego przemieszczania się odłamów względem siebie
Dynamizacja statycznego systemu
" usuwa się śruby po jednej stronie złamania generacja naprężeń ściskających kości
szybszy zrost
Wykład 4
21.03.2011
Implanty stosowane w alloplastyce stawowej
Stawy skomplikowane struktury stanowiące połączenie kości, które pozwala na
wykonywanie ruchów, zmniejszając w znacznym stopniu tarcie.
Rodzaje:
ń� biodrowy
ń� kolanowy
ń� skokowy
ń� barkowy
ń� łokciowy
Alloplastyka stawowa  staw biodrowy
Staw biodrowy kulisty staw panewkowy o dużym zakresie ruchu. Najbardziej
eksploatowany staw nośny przystosowany do przenoszenia dużych obciążeń statycznych i
dynamicznych.
Ruchy:
" w płaszczyz
nie czołowej zgięcie i wyprost
" w płaszczyz
nie strzałkowej odwodzenie, przywodzenie kończyn
" w osi pionowej obrót na zewnątrz i do wewnątrz
Budowa kości udowej:
" głowa kości
" krętacz większy
" szyjka kości
" trzon kości
" krętacz mniejszy
Należy do najbardziej narażonych na zmiany przeciążeniowo  zwyrodnieniowe elementów
układu kostno-stawowego z uwagi na:
" wielkość przenoszonych obciążeń
Nieprawidłowy rozkład obciążeń w stawie biodrowym sprzyja szybkiemu postępowi zmian
zwyrodnieniowych polegających na wadliwym rozwoju panewki (odchylenia w budowie
bliższej części kości udowej). Od wielu lat skuteczną metodą leczenia zmian
zwyrodnieniowych jest ALLOPLASTYKA STAWU BIODROWEGO.
Celem zabiegu alloplastyki stawu biodrowego jest:
" odtworzenie uszkodzonego stawu
" umożliwienie wykonywania podstawowych ruchów
" zapewnienie prawidłowego funkcjonowania endoprotezy trwałość endoprotezy
W świecie rocznie przeprowadza się ponad 1 mln zabiegów alloplastyki stawu biodrowego
ok. 6  25 % kończy się niepowodzeniem.
Przyczyny niepowodzeń:
" zmiany zapalne
" niestabilność
" obluzowanie trzpienia lub panewki
" zużycie powierzchni nośnej endoprotezy
Klasyfikacja endoprotez stawu biodrowego
ą ze względu na zakres implantacji w stawie
* całkowita alloplastyka stawu biodrowego wymianie podlega panewka oraz głowa
kości udowej
* częściowa alloplastyka stawu biodrowego wymianie podlega tylko głowa
(KAPOPLASTYKA)
ą ze względu na konstrukcję
* endoprotezy jednolite z kołnierzem lub bezkołnierzowe
* endoprotezy dzielone z kołnierzem lub bezkołnierzowe
ą ze względu na sposób mocowania
endoprotezy cementowe (powierzchnia gładka)
endoprotezy bezcementowe (powierzchnia porowata)
Materiały stosowane w endoprotezoplastyce stawu:
Trzpień Główka
ą stopy Co ą ceramika korundowa (Al 0 )
2 3
ą stopy Ti ą ceramika cyrkonowa
ą tworzywa polimerowe
" Panewka w obudowie metalowej z wkładką:
- polietylenową
- ceramiczną Al 0
2 3
" Główka:
- stop Co  Cr - Mo
- ceramika Al O lub ZrO
2 3 2
" Trzpień:
- stop Co
- stop Ti
Elementy endoprotez  panewka
Zalety polietylenu jako materiału implantacyjnego:
" duża wytrzymałość mechaniczna
" mały współczynnik tarcia
" elastyczność
" dobre własności dielektryczne
Wady polietylenu:
" mała wartość granicy plastyczności
" podatność na pełzanie i starzenie
" mała odporność na zużycie
" zmiana własności mechanicznych w wyniku wielokrotnego naświetlania promieniami
RTG
" niemożność sterylizacji w wysokich temperaturach
Elementy zużywania się panewek polietylenowych jest:
" zmiana zabarwienia i jakości powierzchni
" ubytki cierne
" mikropęknięcia na powierzchni
" wykruszenia cząstek polietylenu
Metody uszlachetniania powierzchni endoprotez stawu biodrowego:
" polerowanie elektrochemiczne oraz pasywacja
" powłoki nanoszone metodą CVD i PVD
" implantowanie jonowe
" napylanie plazmowe
" powłoki bioceramiczne nanoszone przez:
* elektroforezę
* metodę zol-żel
Zmiany rozwiązań konstrukcyjnych endoprotez dotyczą:
" kształtu trzpieni
" materiałów, z których wykonywane są poszczególne elementy
" techniki implantacji
Czynniki wpływające na dobór endoprotezy stawu biodrowego:
" wiek kalendarzowy i biologiczny pacjenta
" jakość tkanki kostnej
" aktywność życiowa
" warunki anatomiczne chorego stawu biodrowego
Rozwiązania konstrukcyjne panewek
Gdy panewka stawu naturalnego ( u młodych ludzi) nie jest nadmiernie zniszczona
Starsze typy endoprotez stawu biodrowego  przykłady rozwiązań
Przykłady endoprotez stawu biodrowego:
" endoproteza bezcementowa Mittelmeiera
* trzpień żeberkowy z kołnierzem (Co  Cr  Mo)
* Panewka Al O
2 3
" endoproteza bezcementowa Parchofera  M�ncha
*trzpień Ti  6 Al  4 V
" endoproteza bezcementowa Bicontact
* główka Al O Bidox
2 3
" endoproteza bezcementowa Coreil
* trzpień pokryty hydroksyapatytem
* główka Al O
2 3
" endoproteza ABG ceramika  ceramika
* trzpień hydroksyapatytowy (Ti  6 Al  V)
" główka Al O - Al O
2 3 2 3
Problemy przy alloplastyce stawu biodrowego:
" obluzowanie panewki
" przemieszczenie trzpienia (siatka wzmacniająca)
" wykruszenie cementu kostnego
" pęknięcie kości
" deformacja, doluzowanie i pęknięcie trzpienia
" pęknięcie panewki polietylenowej
" resorpcja kości
" zmiana grubości kory kostnej
Wykład 5
04.04.2011
Implanty stosowane w chirurgii naczyniowej i rekonstrukcyjnej
Stenty  nowoczesna technika w leczeniu choroby miażdżycowej złogi cholesterolowe
powodują zwężanie
wcześniej stosowana metoda zabieg wszczepiania bypassów bardzo długi okres
rekonwalescencji
Balonikowanie wprowadzanie przez tętnicę (najczęściej udową) cewnika zakończonym
balonikiem (stąd nazwa) nie zapewnia długotrwałych efektów
metalowy stent osadzony w ściankach śródbłonka
Stentowanie  prosta i szybka metoda
Jeżeli zwężeniem jest objęta znaczna długość wtedy dokonuje się bypassy, a stentowanie
Ciśnienie powodujące rozprężenie stentu 10-15 atmosfer
Problematyka stosowania stentów w chirurgii wewnątrznaczyniowej i rekonstrukcyjnej.
Stosowanie stentów stało się przyjętym sposobem leczenia wielu schorzeń powodujących
zwężanie narządów o kształcie rurowym w obranym układzie krążenia, pokarmowego,
oddechowego i moczowego. Pomijając naczynia wieńcowe serca dotyczy to:
" zwężeń dużych tętnic i aorty spowodowanych procesem miażdżycowym
" zwężeń przełyku spowodowanych procesem nowotworowym, bliznowatym, w
sytuacjach wymagających ochrony w przypadku rozdarcia przełyku
" zwężeń oskrzeli i tchawicy zamykanych przez proces nowotworowy i bliznowaty
" zwężeń cewki moczowej i moczowodu w wyniku procesu nowotworowego i
bliznowatego lub w sytuacjach wymagających ochrony ( przypadku rozdarcia)
Stenty wszczepiane są w pracowniach hemodynamicznych. Nie wymaga to obecności
kardiochirurga!
Stenty urologiczne
Poszczególne rodzaje stentów muszą mieć zróżnicowane cechy użytkowe:
" cechy geometryczne
" własności mechaniczne dostosowania do elastycznej współpracy z określonym
rodzajem tkanek rekonstruowanych narządów
" własności mechaniczne uwzględnienie stosowaną techniką operacyjną (głównie
małoinwazyjnością)
" odpowiednie własności fizykochemiczne ograniczające reaktywność (odczyny
okołowszczepowe) i powikłania pooperacyjne
Implanty stosowane w kardiologii interwencyjnej
Grupy niepełnosprawnych w zależności od poszczególnych rodzajów schorzeń
1. Etapy rozwoju miażdżycy wieńcowej
A) Zdrowa tętnica
B) Wczesne stadium odkładania się cholesterolu
C) Blaszka miażdżycowa
D) Blaszka miażdżycowa + skrzep
2. Techniki przezskórnego poszerzania naczyń wieńcowych  PCI
(Percutaneous Coronary Intervensions)
" brak istotnej zmiany objętości miażdżycowej (non debulking
techniques)
* przezskórna angioplastyka wieńcowa PTCA (Percutaneous
Transluminal Coronary Angioplasty)
* wszczepianie implantów  stenty wieńcowe
" zmniejszanie objętości blaszki miażdżycowej (debulking
techniques)
* aterektomia kierunkowa  skrawanie nożykiem złogów
miażdżycowych (cholesterolowych)
* ateroktomia wysokoobrotowa (rotablatory)  wywiercanie
złogów
* angioplastyka laserowa (lasery eksinerowski i)
* trombektory
3. Stent  wszczepialna, rozszczepialna konstrukcja rurowa podtrzymująca
drożność naczynia.
4. Stentgraft  połączenie jednego lub większej ilości stentów z rurową protezą
naczyniową
Stenty mają małą średnicę.
5. Klasyfikacja stentów wieńcowych
A) Ze względu na postać konstrukcyjną
" stenty rurkowe z nacięciami (slotted tube)
* grubość ścianki 0,1 mm
" stenty w kształcie zwoju (coil)
" stenty siateczkowe (mesh stent)
" stenty pierścieniowe (ring)
" stenty kombinowane
B) ze względu na sposób implantacji
" stenty samorozprężalne (stopy z pamięcią kształtu Ni Ti 
Nitinol)
" stenty rozprężalne na baloniku (stenty wszczepiane na zawsze
tytan odpada ze względu na trudność otrzymania drutu w ramach
procesów technologicznych (stopy kobaltu Co, stale Cr  Ni  Mo
także stosowany wolfram i tantal)
Ilość zabiegów wszczepiania stentów wieńcowych w Polsce w latach 2001-2006.
Implantowanie stentu wieńcowego z wykorzystaniem technologii
wysokociśnieniowego rozprężania
Problemy z implantowaniem stentów:
" Wykrzepianie krwi
" Restenoza  zapadanie się naczynia
Implantowanie stentu  prawa tętnica wieńcowa
" Wprowadzanie stentu przy chwilowym niedokrwieniu
" Badanie stentów wieńcowych w warunkach in vivo  3 dni po implantacji.
" Ścianka tętnicy wieńcowej po implantacji stentu widoczne uszkodzenia śródbłonka.
" Skrzepy powstałe na powierzchni stentu.
" Stenty DES - warstwa polimerowa nasączona lekami, miejscowo uwalnianymi w
zmianach chorobowych
Własności charakteryzujące prawidłowy stent:
1. Dotyczy konstrukcji i materiału:
" Dobra sprężystość
" Niezawodna rozprężalność
" Mała stopień skrócenia implantu
" Mała powierzchnia metalu  stopień ostentowania
" Dobra widzialność fluroskopowa
" Dobre własności reologiczne
2. Dotyczy warstwy powierzchniowej materiału ( WAŻNE odpowiednia obróbka
powierzchni stentu):
" Atrombogenność (wykrzepianie płytek krwi na powierzchni stentu)
" Biotolerancja w środowisku tkanek układu krwionośnego ( hemokompatybilność )
� 5  5,5 mm do tętnic szyjnych
3. Zakres wymaganych badań stentów według (PN  EN 12006  3 :1989) (2010
uaktualnienie) obejmuje ocenę:
" własności funkcjonalne
" cech konstrukcyjnych
" materiału  uwzględnienie właściwości wymaganych do osiągnięcia
zaplanowanego celu
" sterylizacja
" pakowanie
4. Metody ograniczania procesu wykrzepiania i restenozy
A) Polerowanie powierzchni implantów
" atrombogenność (+)
" restenoza (ą)
B) Wytwarzanie powłok polimerowych
" niebiodegradowane
* poliuretan
* polisiloksan
* politeraftalon etylenu
* atrombogenność (+)
* restenoza (ą)
" pochodzenia naturalnego
* polilaktyd (PLA)
* polisacharyd
* fibryna
* heparyna
* atrombogenność (+)
* restenoza (ą)
C) Wytwarzanie powłok nieorganicznych
" warstwy Au
* atrombogenność (+)
* restenoza (ą)
" amorficzny Si C
* ograniczenie konwersji fibrynogenu do fibryny
* atrombogenność (+)
* restenoza (+)
D) Stenty uwalniające leki (DES Drug Eluting Stents)
" rapanacyna
" paclitaxel
" atrombogenność (+)
" restenoza (+)
5. Problematyka kształtowania własności użytkowych stentów powinna obejmować
A. Dobór materiału metalowego z uwzględnieniem
ń� Miniaturyzacji implantów
ń� Techniki implantacji
Stenty rozszerzalne na baloniki niskie własności wytrzymałościowe, wysokie
plastyczności
B. Ukształtowanie własności fizykochemicznych warstwy
powierzchniowej z uwzględnieniem
" Uwarunkowań biofizycznych układu serce  naczynia wieńcowe
" Reaktywności chemicznej układu krwionośnego
" Techniki implantacji
9. Odczyn kwasowości krwi
" Osocze krwi tętniczej pH =7,39 ą 0,02
" Osocze krwi żylnej 7,34 ą 0,02
10. Uwarunkowania biofizyczne układu serce - naczynia wieńcowe:
Własności fizykochemiczne
Dodatkowe kryteria jakości stentów:
A) Dostosowywanie własności magnetycznych biomateriału
metalowego  PARAMAGNETYK
B) Dostosowanie własności elektrycznych biomateriału
metalowego  DIELEKTRYK
C) Odporność korozyjna implantu w środowisku krwi w
warunkach angioplastyki wieńcowej
Wykład 6
11.04.2011 r.
Stenty przełykowe
1. Podstawowym wskazaniem do ich zastosowania są nieoperacyjne nowotwory
przełyku i jego łagodne zwężenia.
2. Technika stentowania jest stosunkowo prosta, nie obciąża nadmierną traumatyzacją
stanu ogólnego pacjenta.
3. Zastosowania znalazły dwa rodzaje stentów:
" stenty polimerowe konwencjonalne
ć% konieczność wcześniejszego poszerzania światła przełyku, gdyż średnica
stentu jest stała
ć% wadą jest konieczność przeprowadzenia zabiegu w znieczuleniu ogólnym
" stenty metalowe samorozprężalne
ć% zaletą metalowych stentów jest fakt, że do ich założenia wymagana jest
mniejsza średnica wprowadzanego stentu niż polimerowego
ć% nie jest wymagane znaczne poszerzanie światła przełyku, przez co
wydatnie redukuje się ryzyko uszkodzenia ściany przełyk
ć% mała średnica pozwala na stosunkowo łatwe wprowadzanie stentu w
miejsce zwężenia
ć% po rozprężeniu stentu niemożliwe jest jego usunięcie lub przesunięcie
niemożliwa repozycja
ć% zastosowanie stentów samorozprężalnych powoduje jedynie 16% powikłań
ć% implantacja tych stentów stała się uznanym, bezpiecznym i autentycznym
sposobem przywrócenia drożności przełyku
ć% wadą jest możliwość przerastanie przez ściany stenty zmian
nowotworowych powodującą nawrót zwężenia
ć% w nowej generacji stosuje się pokrycia metalowego szkieletu cienką
warstwą silikonu
4. Przykłady stentów przełykowych:
" Z  Stent (Wilson  Cook) wykonany ze stali Cr-Ni-Mo
ć% średnica części środkowej = 18 mm, średnica rozszerzonego końca = 25
mm, długość 60  140 mm
ć% wprowadzany jest na cewniku o średnicy = 31 Fr (10 mm)
" Wallstent stent siatkowy (Mesh stent)
ć% średnica części środkowej = 19mm, średnica rozszerzonych końców 18
 20 mm
" Ultraflex stop z pamięcią kształtu (Nitinol)
ć% wprowadzany na cewniku o średnicy = 20 Fr
ć% kielichowa konstrukcja w górnej części
ć% stosowany w chorobie refluksowej
ć% długości stentu 70, 100, 120 oraz 150 mm
ć% średnica części środkowej = 18 i 23 mm
" Escopha coil wykonany z płaskiego drutu nawiniętego na walec, z
rozszerzonymi końcami przeciwdziałającymi przemieszczaniu:
ć% cecha charakterystyczna najwyższa wartość siły promieniowej podczas
rozprężania, największe skrócenie po implantowaniu
Stenty tchawicowe
1. Budowa układu oddechowego:
" krtań
" chrząstka promieniowa
" tchawica
" chrząstki tchawicze
" prawe i lewe oskrzele główne
" ostroga tchawicy
2. Stosowane w niedrożności górnych dróg oddechowych z powodu łagodnego lub
złośliwego procesu nowotworowego.
3. Leczenie operacyjne przynosi zadowalający efekt tylko w niewielkiej ilości
pacjentów, będących w dobrym stanie ogólnym.
4. Istnieją anatomiczne ograniczenia dotyczące długości odcinka tchawicy, który może
być usunięty leczenie z wykorzystaniem stentów.
5. Upowszechnienie intensywnej terapii z wykorzystaniem przedłużonej intubacji lub
tracheotomii stwarza dodatkową, dość liczną grupę pacjentów wymagających leczenie
operacyjnego względnie założenia stentu w miejsce zwężenia pointubacyjnego lub
potracheotomijnego.
6. Rodzaje stentów:
" Sztywne stenty silikonowe
ć% hamują ruch rzęsek, dając zastój wydzieliny drzewa oskrzelowego w
świetle i postępującą okluzję
ć% wadą jest duża skłonność do przemieszczania się
ć% przykłady:
�% Montgomery w kształcie T
�% Hood Westaby T- Y
�% typu Dumon do ich wprowadzania służy sztywny bronchoskop
" tchawicze
" oskrzelowe
" umiejscawiane w pobliżu ostrogi tchawicy
" typu Y
" Stenty metalowe Implantacja stentu samorozprężalnego z użyciem
bronchoskopu giętkiego
ć% wytwarzane ze stali Cr  Ni  Mo, stopów Ni  Ti, Co  Cr i Ta
ć% pokrywane silikonem lub poliuretanem o średnicach 8  16 mm i długości
26  49 mm
ć% łatwość implantowania w znieczuleniu miejscowym
ć% nie upośledzenie drenażu wydzieliny drzewa oskrzelowego
ć% elastyczność umożliwiająca dostosowanie stentu do kształtu oskrzela
ć% dobra tolerancja przez pacjentów, dająca zdecydowaną poprawę komfortu
życia pacjentów 85  90 %
ć% Endoskopowa technika implantacji
�% zwężenie lewego oskrzela
�% prowadnik z balonikiem
�% prowadnik ze stentem przez rozprężaniem
�% sten po rozprężeniu
ć% Przykłady:
�% Z  stent stal Cr  Ni  Mo
" średnica 15  35 mm
" długość 50 mm
�% Flexstent mesh stent, stop Ni  Ti
" stent oskrzelowy
" stent tchawiczy
�% Stent TracheobronxaneSimet Ni  Ti, powłoka poliestrowa
�% Stent Ultraflex TM Tracheobronchial Ni  Ti, powłoka z poliuretanu
lub bez powłoki
Stenty urologiczne
1. Stosowane przy udrażnianiu zwężeń cewki moczowej, spowodowanych łagodnym
przerostem stercza można uniknąć konieczności niewygodnego dla pacjenta
cewnikowania
2. Przydatne u dzieci w zwężeniach cewki moczowej, występujących po operacjach jej
rekonstrukcji
3. Leczenie łagodnych lub nowotworowych zwężeń moczowodów
4. Niwelowanie zwężeń moczowodowych stenty poliuretanowe
5. Klasyfiakcja:
" Zakładane na stałe o konstrukcji siatkowej, metalowe lub poliuretanowe,
implantacja prowadzona jest pod kontrolą fluoroskopową lub endoskopową
ć% stent UroLume ASI (Advanced Surgical Intervention)
" Zakładane czasowo mniejsza średnica, można je usunąć, nie rozprężają się
ć% Stent Prostakath śródsterczowa spirala wykonana ze stali Cr  Ni  Mo
ć% Stent Memokath
IMPLANTY STOSOWANE W ALLOPLASTYCE STAWU KOLANOWEGO
1. Staw kolanowy
" największy staw
" stawo zawiasowo  obrotowy o budowie bardziej złożonej do biodrowego
" najbardziej obciążony staw
" Ruchy:
ć% zginanie
ć% prostowanie
ć% obrotowe przy zgiętej kończynie
" Budowa:
ć% dwa kłykcie udowe
ć% dwa kłykcie piszczelowe
ć% rzepka
" Najważniejsze elementy:
ć% części kostne oraz powierzchnie stawowe pokryte są chrząstką
ć% łąkotki
ć% więzadła
ć% mięśnie działające na staw
ć% torebka i jama stawowa wraz z wypełniającym ją płynem umożliwiającym
ruchy stawu (maz
synowialna)
2. Zmiany stawu kolanowego od zdrowego do protezy:
" zdrowe kolano
" zwyrodnienie
" endoproteza stawu kolanowego
3. Endoprotezy stawu kolanowego:
" Obszar wymiany stawu
ć% jednoprzedziałowe
ć% dwuprzedziałowe
ć% trójprzedziałowe
" Stopień swobodnego ruchu stawu
ć% niezwiązane
ć% częściowo związane
ć% całkowicie związane
" Sposób zamocowania elementów endoprotezy
ć% cementowe
ć% bezcementowe
ć% hybrydowe
4. Endoprotezy częściowe stawu kolanowego
" zmiana chorobowa dotyczy tylko jednego z kłykci stawu kolanowego
" endoproteza typu saneczkowego (płoza) płoza ślizga się po polietylenowej
wkładce
" Endo  Modell (W  Link)
" Oxford
" Smith & Nephew typu Część udowa wykonywana jest
Accuris najczęściej ze stopów Co
" Smith & Nephew typu Journey
" dobra odporność na ścieranie
Deuce
5. Endoprotezy całkowite stawu kolanowego
" zwyrodnienie w obszarze dwóch kłykci
" komponent udowy i piszczelowy z polietylenową wkładką
" typu Journey
" typu Gemini firmy W. Link
" Endo  Modell firmy W. Link
ć% z rzepką lub bez rzepki
ć% element centrujący
ć% złączka
ć% stworzeń
ć% otwór na śrubę
" Legion firmy Smith & Nephew
ć% element piszczelowy stopy Ti
" AGC DA
" Genesis II
ć% z rzepką lub bez rzepki
6. Endoprotezy całkowite stawu kolanowego i biodrowego
7. Materiały na endoprotezy stawu kolanowego:
" Stopy Co, np. Co  Cr  Mo, Co  Ni  Cr  Mo
" Polietylen o dużej gęstości
" Stopy Ti, np. Ti  6Al  4V, Ti  Nb  Zr
" Stopy cyrkonu, np. Zr  2,5Nb (Oxinium) NOWOŚĆ!!! dobra odporność
na ścieranie, większa twardość niż stopy kobaltu