Kemik Çimentosu Hakkında Genel Bilgiler
Akrilik sement, Sir John Charnley tarafından ilk olarak kullanılmasından bu yana, implantların fiksasyonu için önemli bir malzeme olduğu kanıtlanmıştır. Sementin bir yapıştırıcı olmadığı, sadece boşluk dolduran ve yük aktarımı sağlayan bir materyal olduğu akıldan çıkarılmamalıdır.
Akrilik sement ilk olarak 1843 yılında sentezlendi. PMMA ise, Hill ve Crawford’un çalışmaları ile oluşturuldu. PMMA, kendiliğinden polimerize olan bir maddedir ancak çok yavaş olan bu reaksiyon ısı, ultraviyole ışık ve kimyasal ajanlarla hazırlanabilir.
1958 yılında, ilk olarak sement kullanan Charnley, sementin bu kadar popüler olmasında önemli yer tutmuştur.
Metil metakrilat’ın ana polimer formülü R CH2.C(CH3).COO(CH3) şeklindedir. Ortopedik cerrahide kullanılan sement, toz ve sıvı iki kısmın karıştırılmasıyla elde edilir. Toz kısımda, polimetilmetakrilat, metilmetakrilat ve baryum sülfat gibi radyopak maddeler bulunurken, sıvı kısmın aslını, metilmetakrilat, %2’lik bir kısmı ise dimetilparatoluidin gibi, sementin hızlı katılaşmasını sağlayan amin hızlandırıcılar oluşturur.
Sement polimerlerinin ortalama molekül ağırlığı 198.000 civarında olup, katılaşması ile birlikte 242.000’e ulaşır. Polimerizasyon sonrasında, tensil gücün %90’ına 4 saatte ulaşılırken, %100 için 24 saat geçmesi gerekmektedir. Akrilik sement, kortikal kemikle kıyaslandığında %25 tensil kuvvetlerde, %50 kompresif kuvvetlerde, %15 elastik modülüste zayıflık gösterir. Baryum sülfat gibi radyopak maddelerin eklenmesi ile kompresif ve tensil gücün azaldığı bulunmuştur. Lee ve arkadaşlarının yaptıkları çalışmaya göre, karıştırma tekniği ve basınçlama sementin mekanik özelliklerini büyük oranda değiştirmektedir(40)
Sement porozitesi, karıştırma esnasında sement içerisinde hava boşlukları oluşması ile ilgilidir. Aşırı karıştırma poroziteyi arttırır, vakum ve santrifüj ise azaltır. Buna karşılık, yapılan bazı çalışmalarda, Chin ve arkadaşları, elle karıştırılmış semen ile santrifüj edilmiş sement arasında herhangi bir fark gözlemediler(41). Ayrıca santrifüjün, normalde %6–7 olan volüm kaybını arttırarak, kemik-sement bağlanmasını da kötü etkilediği ortaya konmuştur. Santrifüjün, ameliyat zamanı ve masraflarını da arttırdığı bir gerçektir. Lidgren ve arkadaşları elle karıştırılmış, vibrasyonla karıştırılmış ve vakum altında aparat ile karıştırılmış sementlerle yaptıkları araştırmada %15–30 arasında bir güç artışı saptadılar(42). Sement, polimerize olurken, egzotermik bir reaksiyonla ısınır. Ulaşılabilecek değerler, sement kütlesi ve o andaki sıcaklık ile ilişkilidir. Ceviz büyüklüğünde bir sement kütlesinin merkezindeki sıcaklık, kaynama noktasına ulaşabilirken, dış yüzeyde daha düşüktür. İmplantın yerleştirilmesi ile metal ısıyı absorbe ederek, daha da düşmesine neden olur. Sementin ısınması ile birlikte, çalışma süresinin de sonuna gelinmiş olur.
Kısaca toparlamak gerekirse, sementin mekanik özelliklerini etkileyen değişkenler şunlardır:
1. Sementin kalınlığı: Sement mümkün olduğu kadar eşit, boşluklar içermeyen bir şekilde ve yeterli kalınlıkta olmalıdır(43).
2. Yabancı maddelerle kontaminasyon: Sementin mümkün olduğu kadar kan, kemik vb. yabancı maddelerle kontaminasyonu engellenmelidir.
3. Karıştırma tekniği: Çok hızlı ve çok yavaş karıştırmak sement gücünü düşürür. Santrifüj ve vakum, sementin yorulma gücünü arttırmaktadır.
4. Sementin tabakalaşması: Bu olay genellikle polimerizasyonun geç evrelerinde oluşur. Gruen ve arkadaşları, gerilmeye karşı direncin %54 oranında azaldığını tespit etmiştir(44). İlk evrelerde sement, daha az viskoz bir yapı olduğundan sorun olmaz, ancak geç evrelerde tabakalar yapma eğilimindedir. Basınçlama yapılmaması da bu olayı arttırır.
5. Sıcaklık ve nem: Oda sıcaklığından vücut sıcaklığına yaklaştıkça, sementin gücü de azalır.
6. Yardımcı maddeler: Baryum sülfat, antibiyotik gibi katkılar belirli oranlarda sementin gücünü düşürmektedir.
7. İmplantlar: Özellikle köşeli implantların, yuvarlak olanlar nazaran daha fazla stres yarattığı bilinerek ve sementli uygulamalarından kaçınılması gerekir.
8. Kemik kalitesi, tespit gücü ve sement-kemik bileşke: Kemik kalitesi, cerrahın seçiminde olan bir durum değildir ancak unutulmamalıdır ki cerrahi teknik primer fiksasyonu ve sement-kemik bileşkedeki sağlamlığı etkiler. Lee, çalışmasında, kemiğin kortekse en yakın olan güçlü trabeküler alana kadar reamerizasyonu ve sementin basınçlı uygulanması ile en iyi sonuçları elde etmiştir.
Akrilik sementin lokal doku etkilerini üç faktöre bağlayabiliriz:
1.Ulaşılan polimerizasyon ısısı sonucu doku proteinlerinin koagülasyonu ve denatürasyonu.
2. Besleyici nütrisyen arterlerin oklüzyonu sonucu kemik nekrozu.
3. Polimerize olmamış monomerlerin sitotoksik ve lipolitik etkileri.
Akrilik sement, sistemik ve lokal yan etkiler konusunda da araştırmacıların yoğun ilgisini çekmiştir. Yapılan hayvan çalışmalarında, teratojenik veya karsinojenik bir etki tespit edilememiştir. Literatürde, kardiyovasküler yan etkilerden, özellikle izole kardiak arrest ve ani ölümlerden sement sorumlu tutulmaktadır. Daha çok femur sementlenirken ve kalça kırıklarından sonra femur başı replasmanlarında görülmesi, akla bu hastaların genelde yaşlı ve düşkün oldukları için meyilli olabilecekleri fikrini getirmektedir. Ancak bu durum hala tartışmalıdır.
Charnley’in ve diğer araştırıcıların ortaya koyduğu gibi, kan basıncında geçici ve kendiliğinden düzelen bir düşüş olur. Yapılan çalışmalar sementli total kaçla artroplastisi sonrasında yağ embolisi riskinin arttığını göstermiştir. Sebep olarak sementle birlikte protezin femur medüller basıncını ileri derecede arttırdığı düşünülebilir.