Возможности применения имплантатов, изготовленных из различных материалов, в хирургии поясничного спондилодеза (обзор)
Рубрика: Травматология и ортопедия Тип статьи: Обзор
Авторы: Шувалов С.Д., Толкачев B.C., Бажанов С.П., Шульга А.Е., Островский В.В., Ульянов В.Ю.
Организация: ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России
Цель: провести сравнительный анализ показателей остеоинтеграции межпозвоночных имплантатов из полиэфирэфиркетона (РЕЕК), титанового (Ti) сплава и пористого Ti после заднего поясничного межтелового спондилодеза. Методика написания обзора. Поиск англоязычных и отечественных источников осуществляли в системах PubMed и eLibrary по ключевым словам «межтеловой спондилодез», «поясничный отдел позвоночника», «кейдж», «ортопедические имплантаты», «остеоинтеграция», «пористый титан», «interbody fusion», «lumbar spine», «cage», «orthopedic implants», «osseointegration», «porous titanium». Период поиска — 1953-2023. Результаты. Использование титановых и покрытых титаном имплантатов из РЕЕК для межтелового спондилодеза в поясничном отделе позвоночника демонстрирует схожие показатели проседания, но у титановых имплантатов более высокая скорость сращения по сравнению с имплантатами из РЕЕК. Заключение. Ti-кейджи и покрытые Ti-имплантаты из РЕЕК, используемые для межтелового спондилодеза в поясничном отделе позвоночника, демонстрируют схожие показатели проседания, но более высокую скорость сращения по сравнению с РЕЕК-кейджами. Для более точной оценки влияния материалов каркасов и потенциальных факторов, которые могут повлиять на результаты хирургического лечения, необходимы рандомизированные контролируемые исследования.
Литература:
1. Балабанова P.M., Дубинина Т.В. Динамика пятилетней заболеваемости болезнями костно-мышечной системы и их распространенности среди взрослого населения России за 2013-2017 гг. Современная ревматология. 2019; 13 (4): 11-7. DOI: 10.14412/1996-7012-2019-4-11-17
2. Martin Bl, Mirza SK, Spina N, et al. Trends in lumbar fusion procedure rates and associated hospital costs for degenerative spinal diseases in the United States, 2004 to 2015. Spine (Phila Pa 1976). 2019; 44 (5): 369-76. DOI: 10.1097/BRS. 0000000000002822
3. Mabud T, Norden J, Veeravagu A, et al. Complications, readmissions, and revisions for spine procedures performed by orthopedic surgeons versus neurosurgeons: A retrospective, longitudinal study. Clin Spine Surg. 2017; 30 (10): E1376-81. DOI: 10.1097/BSD.0000000000000426
4. Stauffer RN, Coventry MB. Anterior interbody lumbar spine fusion. Analysis of Mayo Clinic series. J Bone Joint Surg Am. 1972; 54 (4): 756-68. PMID: 4560076
5. Cloward RB. The treatment of ruptured lumbar interver-tebral discs by vertebral body fusion. I. Indications, operative technique, after care. J Neurosurg. 1953; 10 (2): 154-68. DOI: 10.3171/jns.1953.10.2.0154
6. Silber JS, Anderson DG, Daffner SD, et al. Donor site morbidity after anterior iliac crest bone harvest for single-level anterior cervical discectomy and fusion. Spine (Phila Pa 1976). 2003; 28 (2): 134-9. DOI: 10.1097/00007632-200301150-000088
7. Campana V, Milano G, Pagano E, et al. Bone substitutes in orthopaedic surgery: From basic science to clinical practice. J Mater Sci Mater Med. 2014; 25 (10): 2445-61. DOI: 10.1007/sl 0856-014-5240-2
8. Ganguly P, El-Jawhari JJ, Giannoudis PV, et al. Age-related changes in bone marrow mesenchymal stro-mal cells: A potential impact on osteoporosis and osteoarthri-tis development. Cell Transplant. 2017; 26 (9): 1520-9. DOI: 10.1177/0963689717721201
9. Gao R, Street M, Tay ML, et al. Human spinal bone dust as a potential local autograft: In vitro potent anabolic effect on human osteoblasts. Spine (Phila Pa 1976). 2018; 43 (4): E193-9. DOI: 10.1097/BRS.0000000000002331
10. Chun DS, Baker КС, Hsu WK. Lumbar pseudarthrosis: A review of current diagnosis and treatment. Neurosurg Focus. 2015; 39 (4): ЕЮ. DOI: 10.3171/2015.7.FOCUS15292
11. Bagby GW. Arthrodesis by the distraction-compression method using a stainless steel implant. Orthopedics. 1988; 11 (6): 931-4. DOI: 10.3928/0147-7447-19880601-13
12. Sandhu HS.Toth JM, DiwanAD, etal. Histologic evaluation of the efficacy of rhBMP-2 compared with autograft bone in sheep
spinal anterior interbody fusion. Spine (Phila Pa 1976). 2002; 27 (6): 567-75. DOI: 10.1097/00007632-200203150-00003
13. Seaman S, Kerezoudis P, Bydon M, et al. Titanium vs polyetheretherketone (PEEK) interbody fusion: Meta-analysis and review of the literature. J Clin Neurosci. 2017; 44: 23-9. DOI: 10.1016/j.jocn.2017.06.062
14. Patel DV, Yoo JS, Karmarkar SS, et al. Interbody options in lumbar fusion. J Spine Surg. 2019; 5 (Suppl. 1): S19-24. DOI: 10.21037 /jss.2019.04.04
15. Hsu WK, Goldstein CL, Shamji MF, et al. Novel osteobio-logics and biomaterials in the treatment of spinal disorders. Neu-rosurgery. 2017; 80 (3S): S100-7. DOI: 10.1093/neuros/nyw085
16. Olivares-Navarrete R, Hyzy SL, Slosar PJ, et al. Implant materials generate different peri-implant inflammatory factors: Poly-ether-ether-ketone promotes fibrosis and microtextured titanium promotes osteogenic factors. Spine (Phila Pa 1976). 2015; 40 (6): 399-404. DOI: 10.1097/BRS.0000000000000778
17. Ermawan R, Corrigan H, Wiyono N. Current update and trend of 3D printing in spinal surgery: A bibliometric analysis and review of literature. J Orthop. 2023; 50: 22-8. DOI: 10.1016/j. jor.2023.11.054
18. Tan XP, Tan YJ, Chow CSL, et al. Metallic powder-bed based 3D printing of cellular scaffolds for orthopaedic implants: A state-of-the-art review on manufacturing, topological design, mechanical properties and biocompatibility. Mater Sci Eng С Mater BiolAppl. 2017; 76: 1328-43. DOI: 10.1016/j.msec.2017.02.094
19. ZadpoorAA. Mechanical performance of additively manufactured meta-biomaterials. Acta Biomater. 2019; 85: 41-59. DOI: 10.1016/j.actbio.2018.12.038
20. Fujibayashi S, Takemoto M, Neo M, etal. A novel synthetic material for spinal fusion: A prospective clinical trial of porous bioactive titanium metal for lumbar interbody fusion. Eur Spine J. 2011; 20 (9): 1486-95. DOI: 10.1007/s00586-011-1728-3
21. Zhang Z, Li H, Fogel GR, et al. Biomechanical analysis of porous additive manufactured cages for lateral lumbar interbody fusion: A finite element analysis. World Neurosurg. 2018; 111: e581-91. DOI: 10.1016/j.wneu.2017.12.127
22. Guyer RD, Abitbol JJ, Ohnmeiss DD, et al. Evaluating osseointegration into a deeply porous titanium scaffold: A biomechanical comparison with PEEK and allograft. Spine (Phila Pa 1976). 2016; 41 (19): E1146-50. DOI: 10.1097/BRS. 0000000000001672
23. McGilvray КС, Easley J, Seim HB, et al. Bony ingrowth potential of 3D-printed porous titanium alloy: A direct comparison of interbody cage materials in an in vivo ovine lumbar fusion model. Spine J. 2018; 18 (7): 1250-60. DOI: 10.1016/j. spinee.2018.02.018
24. Makino T, Takenaka S, Sakai Y, et al. Comparison of short-term radiographical and clinical outcomes after posterior lumbar interbody fusion with a 3D porous titanium alloy cage and a titanium-coated PEEK cage. Global Spine J. 2022; 12 (5): 931-9. DOI: 10.1177/2192568220972334
25. Krafft PR, Osburn B, Vivas AC, et al. Novel titanium cages for minimally invasive lateral lumbar interbody fusion: First assessment of subsidence. Spine Surg Relat Res. 2019; 4 (2): 171-7. DOI: 10.22603/ssrr.2019-0089
26. Frisch RF, Luna IY, Brooks DM, et al. Clinical and radio-graphic analysis of expandable versus static lateral lumbar interbody fusion devices with two-year follow-up. J Spine Surg. 2018; 4(1): 62-71. DOI: 10.21037/jss.2018.03.16
27. Malham GM, Parker RM, Goss B, et al. Indirect fo-raminal decompression is independent of metabolically active facet arthropathy in extreme lateral interbody fusion. Spine (Phila Pa 1976). 2014; 39 (22): E1303-10. DOI: 10.1097/BRS. 0000000000000551
28. Gunatillake PA, Adhikari R. 2-Nondegradable synthetic polymers for medical devices and implants. Biosynthetic Polymers for Medical Applications. 2016; 2016: 33-62. DOI: 10.1016 /B978-1-78242-105-4.00002-X
29. Parsons JR, Bhayani S, Alexander H, et al. Carbon fiber debris within the synovial joint. A time-dependent mechanical and histologic study. Clin Orthop Relat Res. 1985; (196): 69-76. PMID: 3888473
30. Ewald FC, Sledge CB, Corson JM, et al. Giant cell syno-vitis associated with failed polyethylene patellar replacements. Clin Orthop Relat Res. 1976; (115): 213-9. PMID: 767030
31. Toth JM. Biocompatibility of Polyaryletheretherk-etone Polymers. PEEK Biomaterials Handbook. Ed. SM Kurtz.
Oxford: William Andrew Publishing, 2012; p. 81-92. DOI: 10.1016/B978-1-4377-4463-7.10007-7
32. Wenz LM, Merritt K, Brown SA, et al. In vitro biocom-patibility of polyetheretherketone and polysulfone composites. J Biomed Mater Res. 1990; 24 (2): 207-15. DOI: 10.1002/jbm.820240207
33. Kurtz SM, Devine JN. PEEK biomaterials in trauma, orthopedic, and spinal implants. Biomaterials. 2007; 28 (32): 4845-69. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2007.07.013
34. Toth JM, Wang M, Estes ВТ, et al. Polyetheretherketone as a biomaterial for spinal applications. Biomaterials. 2006; 27 (3): 324-34. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2005.07.011
35. Yoon BJ, Xavier F, Walker BR, et al. Optimizing surface characteristics for cell adhesion and proliferation on titanium plasma spray coatings on polyetheretherketone. Spine J. 2016; 16 (10): 1238-43. DOI: 10.1016/j.spinee.2016.05.017
36. Assem Y, Mobbs RJ, Pelletier MH, et al. Radiological and clinical outcomes of novel Ti/PEEK combined spinal fusion cages: A systematic review and preclinical evaluation. Eur Spine J. 2017; 26 (3): 593-605. DOI: 10.1007/s00586-015-4353-8
37. Dimar JR 2nd, Glassman SD, Burkus JK, et al. Two-year fusion and clinical outcomes in 224 patients treated with a single-level instrumented posterolateral fusion with iliac crest bone graft. Spine J. 2009; 9 (11): 880-5. DOI: 10.1016/j.spinee.2009.03.013
38. Smit TH, Engels ТА, Wuisman PI, et al. Time-dependent mechanical strength of 70/30 Poly (L, DL-lactide): Shedding light on the premature failure of degradable spinal cages. Spine (Phila Pa 1976). 2008; 33 (1): 14-8. DOI: 10.1097/BRS. 0b013e31815e39df
39. Cheng ВС, Jaffee S, Averick S, et al. A comparative study of three biomaterials in an ovine bone defect model. Spine J. 2020; 20 (3): 457-64. DOI: 10.1016/j.spinee.2019.10.003
| Прикрепленный файл | Размер |
|---|---|
| 2024_04_388-395.pdf | 539.03 кб |





