Cementos óseos Dr. Josafat Y. Arroyo Aparicio

CEMENTOS OSEOSDR. JOSAFAT Y. ARROYO APARICIOR2. TYO

POLIMEROS Macromolécula de alto peso molecular sintéticos u orgánicos basados en carbono

Poli= muchos Meros = parte

CHON

Unidad básicas = monómero Homopolimero Copolimero

Alternantes Bloque Desordenado Injertado

POLIMEROS

Formación: Condensación

Monómero a la vez = agua Adición

Iniciador = reacción en cadena = calor

Estructura: Lineal Ramificada Reticular

HISTORIA

HISTORIA

Otto Röhm = descubre 1902 Plexiglas

Material endurecido similar al cristal

Röhm – Hass 1928 Patentaron el uso de PMMA como uso plástico

Compañía Kulzer 1936 Binomio preparado en un molde de piedra

1938 primer uso clínico Cerrar defectos craneales en monos

HISTORIA

1943 compañías Degussa y Kulzer: Polimerización en frio con empleo de aminas aromáticas terciarias

Judet y Judet década de los 1946 Introducción en artroplastias sin éxito

Dennis Smith y John Charnley 1958 “Cemento óseo sobre base acrílica”

GENERALIDADES

POLIMETILMETACRILATO

Sinónimo: Cemento acrílico PMMA

Zona mas débil en el trinomio Hueso-Cemento-Implante

NO ES PEGAMENTO No forma uniones químicas

POLIMETILMETACRILATO

Formula química

Deben ser polimerizados. Como condición preliminar, éstos deben estar provistos de un doble enlace

C=C FLUIDO NO NEWTONIANO

POLIMETILMETACRILATOGeneralidades

Función: Fijar los componentes Distribución de carga de manera uniforme

Disminuye presión

“La transferencia de las fuerzas hueso-implante e implante-hueso es la principal función del cemento óseo”.

Una adecuada interdigitación del cemento y el consecuente refuerzo del hueso esponjoso resultan de máxima importancia.

Solido frágil No uso de bordes afilados Poca resistencia a cizallamiento y presión

POLIMETILMETACRILATOComponentes

Tratamiento “en frio” Iniciador en el polvo (40gr)

PMMA (10-150 micras) Copolimero de metacrilato de metiloestireno Sulfato de bario (o dióxido de circonio) Peróxido de benzol (iniciador)

Activador en el liquido (20ml) Monómeros de metilmetacrilato Toluidina de dimetilftalato (activador) “Lentificador” (Hidroquinona)

POLIMETILMETACRILATOPreparación

4 tiempos: Mezclado: 2-3 minutos

Cemento liquido Se acorta al mezclar mas rápido Se disminuye con el aumento de temperatura

Reposo: Propagación de la polimerización

Tiempo de trabajo: 5-8 minutos Fácil manipulación Mayor viscosidad Exotérmica ADECUADA INTERDIGITACION MECANICA

Fraguado: 8-10 minutos Endurecido y muy caliente

Se disminuye con el aumento de temperatura Aumento de humedad disminuye este tiempo

POLIMETILMETACRILATOReacción Exotérmica (Teoría del aflojamiento aséptico)

Reacción entre el iniciador y el activador (redox)

Aumenta 57 kJ (1.8 kcal) por cada mol

60 – 120°C

Picos de temperatura significativamente menores en la interfaz hueso-cemento (40-46°C).

El límite superior se supone que llega a ser alcanzado sólo en las capas de cemento puro de grosor superior a 3 mm, en las que no exista interdigitación de hueso esponjoso.

Necrosis ósea Crónica = 47°C Aguda = 70°C Desnaturalizacion de colágena: 57°C

POLIMETILMETACRILATOProgresión histológica

Daño de tejidos por 3 semanas del posoperatorio Necrosis en capa de 3mm en tejido blando y hueso esponjoso

Periodo de reparación de 3 semanas a dos años Tejido fibroso y capilares

Restablecimiento Membrana fina de tejido conjuntivo de 0.5 - 1.5 mm Respuesta a células gigantes sec a PMMA

POLIMETILMETACRILATOÍndice de polimerización

En la región cercana al hueso Alrededor del 84% Centro del 96%

“Este dato es importante, ya que se relaciona las zonas óseas donde se alcanzan temperaturas mayores con aquellas donde exista una mayor concentración de monómero no polimerizado”.

TERMODEPENDIENTE 1°c = disminuye 30 - 60 segundos de trabajo y manipulado

PROPIEDADES FISICAS

RESISTENCIA ESTATICA

Resistencia cizallamiento 42.2 MPa

Resistencia a la flexión 64.2 Mpa

RESISTENCIA A LA FATIGA

“EFECTOS DE CONSERVACION DEL PRODUCTO”

Holm: “Pospolimerizacion” a la semana

Rostoker: 12 – 24 meses reduce 9% resistencia a la flexión

Jaffe: Comienzo de cambios a 2 años en suero bovino a 37°C

Lee: Sin cambios a los 7.5 años

REDUCCION DE LA POROSIDAD

Bayne 1937: Importancia de disminuir la porosidad

Microporos: 500 micras Macroporos: >500 micras

Generada por: Atrapamiento de aire en el mezclado Aire entre las esferulas de polímero Espacios vacíos por ebullición o evaporación del monómero Vacíos por cavitación

REDUCCION DE LA POROSIDAD

Porosidad 9 al 27% por mezcla manual (Linden 46%)

Poros = amplificadores de presión

REDUCCION DE LA POROSIDAD

Hospital General de Massachussets: centrifugación 3000 – 4000 RPM Baja efectividad para microporos

Universidad de Northwestern: mezclado al vacío 400 a 750 mmHg por debajo de la presión

atmosférica (550 mmHg lo ideal)

*Agitación ultrasónica* (?????????)

CONTRACCION Disminución de volumen:

Contracción a la polimerización

Densidades: Monómeros: 0.94 g/cm3 PMMA: 1.18gr/cm3

21% de MA a PMMA Únicamente se contrae un 7% la mezcla total

Expansión térmica de burbujas

Contracción térmica de cemento endurecido Capa 2mm = 4.5 micras

POLIMETILMETACRILATOAgregados

Antibiótico 0.5 – 2 gr x cada 40 gr Pulverizados Gentamicina, tobramicina, eritromicina, vancomicina, cefalosporinas, colistica, etc

Medio radioopaco Dificulta la interpretación de artrografías Aumenta por 10 la duración bajo fatiga Bario = osteolitico Circonio = abrasivo

Agentes colorantes Azul de metileno (1 ml) Clorofila

EFECTOS DE ADITIVOS

Son convenientes de manera clínica, mas no son en resistencia

Hasta 2 gr de antibiótico en 40 gr de PMMA no tiene significancia Lautenschlager: resistencia compresión disminuye No se deben usar antibióticos líquidos

Freita y Cannon: Bario ocasiona fatiga en Zimmer mas no en Simplex

POLIMETILMETACRILATOFactores que afectan la resistencia

CLASIFICACION

CLASIFICACION POR VISCOCIDAD

La progresión de la viscosidad depende de: Composición del cemento. El ratio polvo/líquido. La humedad relativa. La temperatura Se determinada por la velocidad a la que se disuelve el monómero,

CLASIFICACION POR VISCOCIDAD

Alta viscosidad (Palacos R®, CMW-1®, Simplex P®) “Pastoso” (1950) Cuentan 8-10% de metilmetacrilato Aplicación manual pues presentan una alta

viscosidad inicial Pre-enfriar a temperaturas de 15º a 18ºC

para disminuir la viscosidad y permitir la aplicación inyectados mediante jeringa.

CLASIFICACION POR VISCOCIDAD

Baja viscosidad (Palacos LV®, CMW-3®) 1980 < 5% de metilmetacrilato Facilitar su aplicación con jeringa o pistola. Imposible trabajarlos manualmente en las fases iniciales Se caracterizan por tener una viscosidad que se incrementa de forma

exponencial, siendo mucho más rápida al final del proceso

POLIMETILMETACRILATOEfectos fisiológicos

Hipotensión Vasodilatación periférica

Déficit en el volumen sanguíneo Depresión miocárdica directa – IAM Embolia pulmonar Embolia gaseosa Monómero absorbido se elimina por pulmones Niveles máximos en sangre se encuentran a los 3

min

• Coagulación de proteínas (67°C)

• Oclusión de arterias metafisarias nutrientes

• Efectos citotóxicos y lipoliticos del monómero no polimerizado

AFLOJAMIENTO

Aflojamiento

Cuadro clínico Dolor Discapacidad creciente

Rx Líneas radiolucidas en aumento Movimiento de la prótesis Fractura de la capa de cemento

Qx Cemento flojo en cavidad Manto fracturado

FACTORES MECANICOS

• Actividad del paciente• Peso del paciente• Posición de colocación de la

prótesis

MECANIMOS

MULTIFACTORIAL POR FACTORES INTERDEPENDIENTES

Cadena mecánica: Interfase hueso-cemento Masa del cemento Interfase cemento - protesis

INTERFASE CEMENTO - HUESO

1970 Necrosis térmica del hueso Reacciones toxicas

“Traumatismo químico” por MA Contracción del cemento

Miller “Higienizar” la superficie del hueso

ACTUALIDAD: Lograr una penetración en la interfase de 2 a 4 mm.

INTERFASE CEMENTO - PROTESIS

1980 Zona radiolucida en cara proximolateral

Falllo en interface Fractura de cemento

Resistencia mecánica depende de: Trabado mecánico

Textura de la prótesis Intrusión del cemento Aire en interface

Adherencia especifica Interacción molecular