Biomateriāli otorinolaringoloģijā
- 1. Biomateriāli Otorinolaringoloģijā Lana Mičko RSU MF VIMentors: Dr. G.Sumeraga
- 2. Biomateriāli Jebkura pēc izcelsmes dabīga vai sintētiska viela (izņemot medikamenti) vai vielu kombinācija, kas var tikt izmantota uz jebkādu laika periodu kā pilnīga sistēma vai tās daļa, kas ārstē, palielina vai aizvieto audus, orgānus vai organisma funkcijas. Medicīniskas ierīces, kas izstrādātas audu aizvietošanas vai rekonstrukcijas mērķiem.
- 3. Biomateriālu īpašības Biosaderība – materiāla saderība ar apkārtējiem audiem, kad telpa starp materiālu un audiem ir dabiska, bez radītām izmaiņām – bez iekaisīgu un imunoloģisku reakciju izpausmēm. Biomateriāli lokāli vai sistēmiski nav toksiski, netraucē audu šūnu normālu diferenciāciju, nav alergēns un imunogēns.
- 4. Biomateriālu klasifikācija Biotoleranti materiāli netiek atgrūsti, bet tiek atdalīti no apkārtējiem audiem fibrozas kapsulas izveidošanās rezultātā; Bioinerti materiāli netiek atdalīti, tāpēc pilnībā kontaktē ar audiem bez novērotas bioloģiskas savstarpējas mijiedarbības; Bioaktīvi materiāli pateicoties savstarpējai mijiedarbībai ar audiem, veicina audu ieaugšanu, kā rezultātā materiāls tiek aizstāts ar jauniem audiem; Bioinduktīvie materiāli inducē audu veidošanos ārpus to dabīgās lokalizācijas.
- 5. Implantācijai audos piemēroti: biotoleranti un bioinerti materiāli Audu aizvietošanai: bioaktīvie un bioinduktīvie materiāli
- 6. Transplantāti Autotransplantāts (autografts) – no paša cilvēka ķermeņa citas anatomiskas vietas iegūti audi, kas tiek transplantēti uz nepieciešamo vietu. Kaulu transplantātu avoti: Tragus, antitragus, concha, calvaria, crista iliaca, costa, tibia.
- 7. Transplantāti Allotransplantāti tiek iegūti no ģenētiski līdzīgiem donoriem, tas ir, no cilvēkiem, visbiežāk līķiem, kuru materiāls tiek uzglabāts bankās. • Acelulāra dermas transplantāts • Sasaldēts kauls, demineralizēts-sasaldēts-izkaltēts kaula transplantāts, u.c. Otorinolaringoloģijā un galvas-kakla ķirurģijā šie materiāli netiek lietoti.
- 8. Transplantāti Kseno-transplantāti tiek iegūti no dažādām dzīvnieku sugām (visbiežāk vērsis). Lietošanas ierobežojums: • Atgrūšanas risks • Infekciju transmisijas risks (Kreicfelda Jakoba slimība, Vēršu spongiformā encefalopātija)
- 9. Implantāti Metāli un to sakausējumi Polimēri Keramika Kompozītmateriāli
- 10. Metāli un to sakausējumi • Titāns un tā sakausējumi (visplašāk pielietots, labākā biosaderība, viegls, rezistents pret koroziju, relatīvi mīksts, viegli deformējams) • Zelts, sudrabs, tantāls • Nerūsējošais tērauds (Ni jonu izdale→ Ni hipersensitivitāte, relatīvi trausls, raksturīgs izteikts Me «nogurums»)
- 11. Izmantošana Ossikuloplastika: Stapes protēze Ti TORP /PORP– totālā/parciāla dzirdes kauliņu rekonstrukcijas protēze Ti
- 13. Izmantošana Balss saišu medializācija: Balss saišu medializācijas implants Ti
- 14. Izmantošana Deguna velves disfunkcijas korekcija: Deguna velves implanti Ti
- 16. Keramika Neorganisks, nemetālisks ciets materiāls, kas satur metāla un nemetāla atomus savienotus ar jonu, kovolentām saitēm. • Bioaktīvs stikls, stikla jonomērcementi (divejāda struktūra, laba biosaderība, laba termoizturība, trauslums) • Hidroksiapatīts Ca5(PO4)3(OH) (bioaktīvs, bioinduktīvs (osteoinduktīvs), osteokonduktīvs) • Kalcija fosfātcements Ca3(PO4)2
- 17. Izmantošana Kaulaudu veidošanai, aizvietošanai, reģenerācijai Protezēšanai
- 18. Izmantošana Mastoidālā dobuma obliterācija (pēc radikālas mastoidektomijas): Frontālā sinusa obliterācija (hroniskas infekcijas prevencija, pēc traumas vai audzēja)
- 19. Izmantošana Ossikuloplastika: Stapes protēze Ti+HA TORP /PORP– totālā/parciāla dzirdes kauliņu rekonstrukcijas protēze Ti+HA
- 20. Polimēri Poliuretāns Polietilēni Poliesteri Silikoni Polimetilmetakrilāts (PMMA) Politetrafluoretilēns (PTFA=Teflons)
- 21. Izmantošana Septoplastija, Deguna starpsienas perforācijas likvidācija u.c. : Šinas, stenti, starpsienas pogas (Silikons)
- 22. Izmantošana Obliterācija (silikons, PMMA) Frontālā sinusa obliterācija Mastoidāla dobuma obliterācija
- 23. Izmantošana Ossikuloplastika: Stapes protēze (Teflons) Stenti (Teflons)
- 24. Izmantošana Permamenti injicējami filleri (silikons, PMMA) Balss saišu medializācija Neķirurģiska rinoplastija Citas lokalizācijas audu augmentācija
- 25. Kopsavilkums: Transplantāti vs Implantāti Transplantātu pieejamība – ierobežota Neviens sintezēts materiāls pilnībā neatbilst dzīvu audu biomehāniskam raksturojumam Neviens sintezēts materiāls nespēj remodelēties, atkarībā no mehāniskajām slodzēm dzīvajā organismā
- 26. Izmantotā literatūra Malard O1, Espitalier F, Bordure P, Daculsi G, Weiss P, Corre P. Biomaterials for tissue reconstruction and bone substitution of the ear, nose and throat, face and neck. Expert Rev Med Devices. 2007 Sep;4(5):729- 39. Rondini-Gilli E, Grayeli AB, Borges Crosara PF et al. Ossiculoplasty with total hydroxiapatite prostheses anatomical and functional outcomes. Otol. Neurotol. 24940, 543-547 (2003) Yung MW. The use of hydroxyapatite granules in mastoid obliteration. Clin. Otolaryngol. Allied Sci. 21(6), 480-484 (1996) Byron J. Bailey, Jonas T. Johnson. Head and Neck Surgery – Otolaryngology. Grafts and Implants in Facial, Head, and Neck Surgery. Fourth edition. Treace HT. Biomaterials in ossiculoplasty and historu of develompent of prostheses for ossiculoplasty. Otolaryngol. Clin. North. Am. 27(4), 655- 662 (1994)
- 27. Izmantotā literatūra Han-Bin Lee, Hye Jin Lim, Minhyuk Cho, Suk-Min Yang, Keehyun Park, Hun Yi Park, Yun-Hoon Choung. Clinical Significance of β-Tricalcium Phosphate and Polyphosphate for Mastoid Cavity Obliteration during Middle Ear Surgery: Human and Animal Study. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology 2013; 6(3): 127-134. Katrin Sternberg, Current requirements for polymeric biomaterials in otolaryngology. GMS Curr Top Otorhinolaryngol Head Neck Surg. 2009; 8: Doc11. V. Budu, T. Decuseara, R.Baican, D.Cohocaru, I.Bulescu, M.Georgescu, M.Tusaliu, B. Mocanu. Compatible biomaterials used in ENT practice. Scientific Bulletin of the Electrical Engineering Faculty, 2015, No.2. (30)
- 28. Izmantotā literatūra Heinz Kurz GmbH Medizintechnik, Tiešsaite: http://www.kurzmed.com/en/contact/ Ps Swavalambi Nagar, Nagpur, Maharashtra, Sai's Ridge Specialities, Tiešsaite: http://www.indiamart.com/sairidge/surgical-instruments.html Fludinova, The nano-hydroxiapatite specialist, Tiešsaite: http://www.fluidinova.com/company-nano-hydroxyapatite-manufacturer- and-supplier Grace Medical, ENT, Redefined. Tiešsaite: http://www.gracemedical.com/products/ossicular-prostheses/
- 29. Tests Bioaktīvi materiāli: a) tiek atdalīti no apkārtējiem audiem fibrozas kapsulas izveidošanās rezultātā; b) netiek atdalīti, tāpēc pilnībā kontaktē ar audiem bez novērotas bioloģiskas savstarpējas mijiedarbības; c) pateicoties savstarpējai mijiedarbībai ar audiem, veicina audu ieaugšanu, kā rezultātā materiāls tiek aizstāts ar jauniem audiem;
- 30. Tests Kurš transplantātu veids ir zelta standarts transplantoloģijā: a) autotransplantāti b) allotransplantāti c) ksenotransplantāti
- 31. Tests Kurš metāls visbiežāk izmantots implantātiem otorinolaringoloģijā? a) Titāns b) Teflons c) Tantāls
Editor's Notes
- #4: Pirms materiāla lietošanas tiek testēta arī materiāla mutagenitāte un kancerogenitāte. Balstoties uz audu reakciju pret biomateriālu, materiāli tiek klasificēti:
- #5: Atbilstoši biomateriālu mijiedarbībai ar aufiem izšķir: 1) Biotoleranti materiāli netiek atgrūsti, bet tiek atdalīti no apkārtējiem audiem fibrozas kapsulas izveidošanās rezultātā 2) Bioinerti materiāli netiek atdalīti, tāpēc pilnībā kontaktē ar audiem bez novērotas bioloģiskas savstarpējas mijiedarbības; 3) Bioaktīvi materiāli pateicoties savstarpējai mijiedarbībai ar audiem, veicina audu (kaulu) ieaugšanu, kā rezultātā materiāls tiek aizstāts (ar kaulaudiem); 4) Bioinduktīvie materiāli inducē audu veidošanos ārpus to dabīgās lokalizācijas (p: ektopiskā kaula veidošanās)
- #6: Tas nozīmē, ka biotoleranti un bioinerti materiāli ir piemēroti implantācijai (kaulā), bet audu aizvietošanai tiek lietoti bioaktīvie un bioinduktīvie materiāli. [15]
- #7: Zelta standarts transplantoloģijā. Kaulu transplantāti tiek izmantoti: kaulaudu augmentācijā, kaulu dobumu obliterācijās kā arī kaulu defektu likvidācijai, kas radušies traumas, infekcijas vai audzēja ekstirpācijas gadījumā.
- #8: Tātad materiāls pēc iegūšanas tiek dažādos veidos apstrādāts, lai samazinātu iespējamās imūnreakcijas, kas novestu pie materiāla atgrūšanas, infekciju transmisijas riskus. Ir bijuši dažādi mēģinājumi lietot šo transplantātu veidu, piemēram lietojot acelulārās dermas transplantātu deguna starpsienas perforācijas likvidācijai, taču pietiekami labi rezultāti netiek sasniegti, tāpēc imunoloģisko un infekciozo aspektu dēļ šo transplantātu lietošana ir limitēta un otorinolaringoloģijā kā arī galvas un kakla ķirurģijā šie materiāli netiek lietoti.
- #11: Me pieder pie visvecākajiem, vissenāk izmantojamiem biomateriāliem. Ļoti dažādi Me un to sakausējumu varianti tiek lietoti implantātu izgatavošanai, taču biežāk izmantojamie Me otorinolaringoloģijā lietojamiem biomateriāliem ir: Ti, Tērauds un tantāls.
- #12: Stapes protēze (stapedioplastikai) (no titāna- tiek uzskatīts par labāko materiālu šai protēzei) (pieejami arī varianti no teflona, hidroksiapatīta, polietilēna) TORP /PORP– (timpanoplastikai) totālā/parciāla dzirdes kauliņu rekonstrukcijas protēze Ti. Septal button (starpsienas poga) – pamatā tiek izgatavoti no cita materiāla, bet sastop arī no Ti izgatavotus.
- #14: Balss saišu medializācijai, ko pielieto unilaterāla n.laryngeus inferior paralīzes gadījumā paralizētās balss saites novirzīšana mediāli – lai ↓gaisa noplūdi, balss intensitāti ↑, lieto Ti implantu.
- #15: Deguna velvju disfunkcijas gadījumā, kad pie ieelpas tiek sakļautas nāsis – attīstās respiratorā nepietiekamība. Deguna velvju dilatācijai lieto implantus, kas tiek fiksēti pie augšējā laterālā skrimšļa.
- #17: Keramika ir neorganisks, nemetālisks ciets materiāls, kas satur metāla un nemetāla atomus savienotus ar jonu, kovolentām saitēm. Ir ļoti plašs keramikas materiālu klāsts no kuriem visbiežāk izmantojamie ir: bioaktīvs stikls, stikla jonomērcementi, hidroksiamatīta kristāli, kalcija fosfāts. Bioaktīvs stikls, stikla jonomērcementi – tam divejāda struktūra (režģa, amorfa), ir trausli materiāli, tāpēc to izmantošana ir limitēta vietās, kuras ir pakļautas slodzēm, piemēram, ossikuloplastikai tie nav piemēroti) Jau citas keramikas formas ir HA un CP, kuru sastāvā ir elementi ir kaula pamatsubstances (Ca, P). HA ir bioaktīvs un bioinduktīvs (osteoinduktīvs- inducē osteoģenēzi), osteokonduktīvs (nodrošina osteoģenēzi uz virsmas) materiāls tāpēc plaši lietojami kaulaudu aizvietošanai un reģenerācijai kā arī citu implantātu pārklāšanai lai veicinātu tā osteointegrāciju. Kalcija fosfāta ķīmija ir līdzīga, jo tas noteiktos apstākļos veido Hidroksiapatītu.
- #19: Mastoidālā dobuma obliterācija, ko iesaka pēc radikālas mastoidektomijas (destruktīva holesteatoma vai hronisks otīts), lai samazinātu ↓ izdalījumu daudzums, sekmē labāku dzirdes funkciju, ↓ holestestomas recidīva risku. Obliteration using hydroxyapatite is recommended only over non-cholesteatomatous sites because of the risk of residual disease and the difficulty re-exploring these cases. Frontālā sinusa obliterācija (hroniskas infekcijas prevencija, pēc traumas vai audzēja)
- #21: Polimēri ir ļoti plaši izplatīts materiāls, jo to mehāniskās īpašības ir salīdzinoši viegli maināmas un pielāgojamas nepieciešamajai izmantošanai. Mainot gan to strukturālo, gan ķīmisko sastāvu iespējams iegūt ļoti plašu materiālu klāstu ar dažādām īpašību kombinācijām.
- #22: Deguna silikona šinas (lieto pēc septoplastijas)
- #23: Attēlos redzami dažāda izmēra izmantojamie silikona bloki dobumu obliterācijai
- #25: + jebkura cita audu augmentācija