Имплантация межтелового шейного кейджа кадаверной модели позвоночника барана: биомеханические испытания

Цель исследования. Оценка биомеханических свойств биоразлагаемых кейджей из поли-L-лактида на кадаверной модели шейного отдела позвоночника крупного рогатого скота.

Материал и методы. Разработаны прототипы межтеловых шейных устройств на 3D-принтере Ender 3v2. Проведена оценка механических характеристик экспериментальных образцов кейджей, исследована ориентация образцов при 3D-печати. В 12 случаях на кадаверных моделях выполнена одноуровневая шейная дискэктомия с фиксацией кейджем из поли-L-лактида. Проведены биомеханические испытания прооперированного позвоночного сегмента в условиях циклического нагружения.

Результаты. В данном виде испытаний разработанные модели шейных кейджей продемонстрировали высокую деформационную стабильность при компрессионной нагрузке, отсутствие деформации и миграции в статических и циклических испытаниях.

Заключение. Разработка биосовместимых биоразлагаемых шейных кейджей является перспективным направлением в медицине. С учетом высокого процента послеоперационных осложнений, связанных с миграцией и проседанием кейджей из нерезорбируемых материалов, биоразлагаемые имплантаты могут стать конкурентноспособным аналогом для фиксации шейного сегмента. 

1. Аганесов А.Г., Арестов С.О., Асютин Д.С., Бадалов Н.Г., Бородулина И.В., Вершинин А.В., Вершинина Н.С., Гринь А.А., Гуща А.О., Древаль М.Д., Кащеев А.А., Колесов С.В., Коновалов Н.А., Кордонский А.Ю., Королишин В.А., Кротенкова И.А., Крутько А.В., Курочкина Н.С., Мартынова М.А., Назаренко А.Г., Назаметдинова Д.М., Петросян Д.В., Полторако Е.Н., Юсупова А.Р. Хирургия дегенеративных поражений позвоночника: национальное руководство. Под ред. А.О. Гущи, Н.А. Коновалова, А.А. Гриня. Москва, 2019. [Aganesov AG, Arestov SO, Asyutin DS, Aganesov AG, Arestov SO, Asyutin DS, Badalov NG, Borodulina IV, Vershinin AV, Vershinina NS, Grin AA, Gushcha AO, Dreval MD, Kashcheev AA, Kolesov SV, Konovalov NA, Kordonsky AYu, Korolishin VA, Krotenkova IA, Krutko AV, Kurochkina NS, Martynova MA, Nazarenko AG, Nazametdinova DM, Petrosyan DV, Poltorako EN, Yusupova AR. Surgery of degenerative lesions of the spine: national manual. Ed. by AO Gushcha, NA Konovalov, AA Grin. Moscow, 2019. I]. SBN: 978-5-9704-5001-7

2. Ваккаро А.Р., Барон И.М. Хирургия позвоночника. Оперативная техника. Пер. с англ. под ред. Ю.А. Щербука. Москва, 2015. [Vaccaro AR, Baron IM. Spine surgery. Operative technique. Trans. from English ed by Yu.A. Shcherbuk. Moscow, 2015. ISBN: 978-5-91839-068-9.

3. Bohlman HH, Emery SE, Goodfellow DB, Jones PK. Robinson anterior cervical discectomy and arthrodesis for cervical radiculopathy. Long-term follow-up of one hundred and twenty-two patients. J Bone Joint Surg Am. 1993;75(9):1298–307. DOI: 10.2106/00004623-199309000-00005

4. Emery SE, Bohlman HH, Bolesta MJ, Jones PK. Anterior cervical decompression and arthrodesis for the treatment of cervical spondylotic myelopathy. Two to seventeen-year follow-up. J Bone Joint Surg Am. 1998;80(7):941–951. DOI: 10.2106/00004623-199807000-00002

5. Гринь А.А., Касаткин Д.С. Несостоятельная фиксация шейного отдела позвоночника при его травмах и заболеваниях. Клиническая практика. 2017;2(30):49–55. [Grin AA, Kasatkin DS. Cervical spine insolvent fixation in the cases of its traumas and diseases. Journal of Clinical Practice. 2017;2(30):49–55]. EDN: YLYKMU

6. Seaman S, Kerezoudis P, Bydon M, Torner JC, Hitchon PW. Titanium vs. polyetheretherketone (PEEK) interbody fusion: Meta-analysis and review of the literature. J Clin Neurosci. 2017;44:23–29. DOI: 10.1016/j.jocn.2017.06.062

7. Ahmed AF, Al Dosari MAA, Al Kuwari A, Khan NM. The outcomes of stand alone polyetheretherketone cages in anterior cervical discectomy and fusion. Int Orthop. 2020;45:173–180. DOI: 10.1007/s00264-020-04760-1

8. Аржакова О.В., Аржаков М.С., Бадамшина Э.Р., Брюзгина Е.Б., Брюзгин Е.В., Быстрова А.В., Ваганов Г.В., Василевская В.В., Вдовиченко А.Ю., Галлямов М.О., Гумеров Р.А., Диденко А.Л., Зефиров В.В., Карпов С.В., Комаров П.В., Куличихин В.Г., Курочкин С.А., Ларин С.В., Малкин А.Я., Миленин С.А., Музафаров А.М., Молчанов В.С., Навроцкий А.В., Новаков И.А., Панарин Е.Ф., Панова И.Г., Потемкин И.И., Светличный В.М., Седуш Н.Г., Серенко О.А., Успенский С.А., Филиппова О.Е., Хохлов А.Р., Чвалун С.Н., Шейко С.С., Шибаев А.В., Эльманович И.В., Юдин В.Е., Якиманский А.В., Ярославов А.А. Полимеры будущего. Успехи химии. 2022;91(12):RCR5062. [Arzhakova OV, Arzhakov MS, Badamshina ER, Bryuzgina EB, Bryuzgin EV, Bystrova AV, Vaganov GV, Vasilevskaya VV, Vdovichenko AYu, Gallyamov MO, Gumerov RA, Didenko AL, Zefirov VV, Karpov SV, Komarov PV, Kulichikhin VG, Kurochkin SA, Larin SV, Malkin AYa, Milenin SA, Muzafarov AM, Molchanov VS, Navrotsky AV, Novakov IA, Panarin EF, Panova IG, Potemkin II, Svetlichny VM, Sedush NG, Serenko OA, Uspensky SA, Filippova OE, Khokhlov AR, Chvalun SN, Sheiko SS, Shibaev AV, Elmanovich IV, Yudin VE, Yakimansky AV, Yaroslavov AA. Polymers of the future. Uspekhi Khimii (Russ. Chem. Bev). 2022;91(12):RCR5062]. DOI: 10.57634/RCR5062 EDN: EFUAAB

9. Crouzier T, Sailhan F, Becquart P, Guillot R, Logeart-Avramoglou D, Picart C. The performance of BMP-2 loaded TCP/HAP porous ceramics with a polyelectrolyte multilayer film coating. Biomaterials. 2011;32:7543–7554. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.06.062

10. Haaparanta AM, Haimi S, Ellä V, Hopper N, Miettinen S, Suuronen R, Kellomäki M. Porous polylactide/beta-tricalcium phosphate composite scaffolds for tissue engineering applications. J Tissue Eng Regen Med. 2010;4:366–373. DOI: 10.1002/term.249

11. Laubach M, Kobbe P, Hutmacher DW. Biodegradable interbody cages for lumbar spine fusion: Current concepts and future directions. Biomaterials. 2022;288:121699. DOI: 0.1016/j.biomaterials.2022.121699

12. Teunissen M, van der Veen AJ, Smit TH, Tryfonidou MA, Meij BP. Effect of a titanium cage as a stand-alone device on biomechanical stability in the lumbosacral spine of canine cadavers. Vet J. 2017;220:17–23. DOI: 10.1016/j.tvjl.2016.12.007

13. Sun B, Han Q, Sui F, Zhang A, Liu Y, Xia P, Wang J, Yang X. Biomechanical analysis of customized cage conforming to the endplate morphology in anterior cervical discectomy fusion: A finite element analysis. Heliyon. 2023;9:e12923. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e12923

14. Moussa A, Tanzer M, Pasini D. Cervical fusion cage computationally optimized with porous architected Titanium for minimized subsidence. J Mech Behav Biomed Mater. 2018;85:134–151. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2018.05.040

15. Wang Y, Liu Y, Zhang A, Han Q, Jiao J, Chen H, Gong X, Luo W, Yue J, Zhao X, Wang J, Wu M. Biomechanical evaluation of a novel individualized zero-profile cage for anterior cervical discectomy and fusion: a finite element analysis. Front Bioeng Biotechnol. 2023;11:1229210. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1229210