NO177086B - Knokkelsementblanding med to faser og pakning for fremstilling av denne - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en knokkeIsement-blanding med to faser,omfattende en fast fase som hovedsakelig omfatter polymerer, og en flytende fase som .hovedsakelig omfatter monomer.

De nevnte faser blir forbundet med hverandre på bruks-tidspunktet under dannelse av en harpiks med plastisk kon-sistens som herder med tiden.

Den nevnte blanding som er vanlig kjent som knokkel-eller bensement er kjent for anvendelse i ortopedisk kirurgi for å gi et fast feste for proteser av forskjellige typer til forskjellige punkter på det menneskelige skjelett. Betegnelsen "sement" kan ukorrekt antyde et klebemiddel. I virkeligheten funksjonerer den slik at den isteden fyller rommene som forekommer mellom protesen, som i alminnelighet er av metall, og hulrommet i knokkelen som er blitt tilberedt for implantering av protesen.

Denne fyllingsvirkning som er forbundet med minimal fysikalsk ekspansjon av harpiksen under polymerisasjon, gir erumekanisk forankring og en perfekt tilpasning mellom implantatet og knokkelen. Den mest kjente anvendelse av denne bensement til hvilken det her vil bli henvist uten derved å begrense oppfinnelsens omfang, er den som er forbundet med påføring av hofteproteser.

Denne kirurgiske teknikk vil nå bli beskrevet i prinsippet for at oppfinnelsen lettere vil kunne bli forstått.

Når behovet for å erstatte toppen av lårbenet med

en protese er blitt diagnostisert, fås adgang til hodet ved hjelp av kirurgisk inngrep, og hodet blir eksponert slik at det kan foretas reseksjon. Knokkelhulrommet blir derefter boret ut slik at hulrommet passer til protesens form.

Sementen blir derefter fremstilt ved å kombinere

den flytende fase med den faste fase og ved å blande de to inntil en plastisk pasta fås. Den på denne måte oppnådde sement blir fylt i knokkelhulrommet, og mens den fremdeles

er plastisk, blir protesen lagt inn i denne og nøyaktig på plass. Det er så en ventetid på ti til femten minutter for at sementen skal herde,og lårbenet blir derefter på ny satt på plass med det nye hode i den riktige stilling.

En lignende metode anvendes for å anbringe en skål-protese som er festet til bekkenets leddkomponent. Skålen som lages kirurgisk, blir derefter lukket slik at operasjonen blir ferdig.

På grunn av at den ortopediske sement befinner seg

i direkte kontakt med benvevet, vil det sistnevntes kjemiske sammensetning nå bli beskrevet. Benvev har to komponenter: en uorganisk komponent som også er kjent som mineralkomponenten, som danner det stive rammeverk for vevet, og en organisk komponent som også er kjent som den biologiske komponent, som representerer strukturens "levende" del.

Mineralkomponenten består av kalsiumhydroxyapatitt som utfelles i vevet i form av krystaller, efterfulgt av en biokjemisk reaksjon som finner sted i vevets grunnmasse under spesielle omgivelsesbetingelser (pH, konsentrasjon etc.) og i nærvær av enzymer.

Strukturens organiske komponent kan betraktes som

et bindevev, dvs. et sett méd aktive celler som i større eller mindre grad er spesialisert og neddykket i en grunnmasse produsert av selve cellene. Det er i denne grunnmasse som produseres av osteoblaster, dvs. cellene som spesialiserer seg på dannelsen av benvevet, at mineralkrystallene utfelles som gir opphav til hydroxyapatitten.

Når det er modent, blir benvevet bygget opp på denne måte organisert i plater som kan danne benaktige trabekler eller mer kompakt benvev som også er kjent som korticalt vev.

Cellene som er inneholdt i det metabolisk stasjonære benvev er osteocytene, mens cellene som er ansvarlige for ødeleggelsen og reabsorpsjonen av vevet er osteoclastene.

Både osteoblastene og osteoclastene er metabolisk aktive celler og er utsatt for flere kontroller av såvel fysiologisk som kunstig indusert art, idet de sistnevnte er av den kjemiske, biologiske eller fysikalske type over-ført til de ovennevnte celler ved hjelp av kjemiske stoffer, som hormoner eller droger, eller ved fysikalske påkjenninger av mekanisk, elektrisk eller elektromagnetisk type. Det har klinisk vist seg efter ortopediske implantatproteser sementert med acryliske harpikser at anvendelsen av kjente

bensementer er beheftet med de følgende ulemper.

I et visst antall tilfeller forekommer løsning eller aseptisk mobilisering av implantatet efter forskjellige tider.

Dette fenomen er den viktigste komplikasjon ved denne kirurgiske teknikk og utgjør utvilsomt den faktor som bestemmer resultatet av hele operasjonen.

Denne løsning finner sted på knokkel-sementgrense-flaten og har form av lokalisert reabsorpsjon av benvevet rundt implantatet, med erstatning av dette vev med et re-aktivt fiberaktig vev som endog kan ha en viss tykkelse og som fører til mobilisering av implantatet.

Verdenslitteraturen tilskriver den høye temperatur som nås av pastaen når den herder som et resultat av de eksoterme reaksjoner dannet ved polymerisasjonen, en primær rolle hva gjelder mekanismen som fører til løsning. Den temperatur som nås av pastaen under polymerisasjonen varierer under klinisk bruk fra 70 til 90°C i avhengighet av den anvendte sement, som beskrevet av B. Mjoberg, A. Rydholm et al. i artikkelsen "low versus high viscosity bone cement" pub-lisert i Acta Ortop Scand. 58, 106-108 i 1987.

Pastaen ved høy temperatur i kontakt med den inn-vendige knokkeloverflate i hulrommet produserer avskalling av knokkelvevet som på sin side fører til dannelse av en nekrotisk-fiberaktig membran som består av døde celler som fullstendig omgir sementmassen som er innført i knokkelen.

Denne membran øker kontinuerlig med tiden.

Efter gjentatt påkjenning på protesen forårsaket av belastningen som overføres på denne, blir membranen sammen-trykket og utflatet og gir således opphav til et spillerom mellom sement-proteseimplantatet og knokkelen. Dette spillerom gjør det mulig for den sementerte protese å øke sin be-vegelse, hvilket igangsetter og forsterker slitasje av materialet inntil det rekonstruerte ledd svikter.

I slike tilfeller forekommer cardio-respiratorisk depresjon på grunn av den for store mengde av flytende monomer som kommer i kontakt med knokkelvevet umiddelbart efter at sementen er blitt innført i knokkelhulrommet.

Denne depresjon gjør det nødvendig å administrere egnede droger til pasienten mens pasienten fremdeles opereres, for å unngå mulig cardio-respiratorisk kollaps. Denne virkning kan reduseres noe ved å redusere mengden av den flytende monomer som er nødvendig for å danne den kor-rekte pasta.

Anvendelsen av fluoridsalter i osteoporotiske syn-dromer, dvs. patologisk rarefikasjon av knokkelstrukturen,

er basert på iakttagelser som Dr. Rotholm har gjort i for-bindelse med arbeidere som yrkesmessig er utsatt for in-halering eller inntak av store mengder fluorforbindelser.

Mekanismene for virkningen av fluoridene på knokkelvev kan reguleres og reproduseres, som vist i arbeide av flere forfattere i oversikten "Fluoride in medicine", red. T.L. Vischer, 1970.

Virkningen av fluorid er forklart som en dobbelt-mekanisme, én av biokjemisk art og den annen av biologisk art.

Ved den biokjemiske mekanisme innarbeides fluoridionene i knokkelens mineralstruktur med derav følgende økning av hydroxyapatittkrystallens dimensjoner. Dette gjør at hydroxyapatittet blir mindre vannoppløselig, og det øker bindingskraften mellom den organiske grunnmasse og disse krystaller med derav følgende forbedring av knokkelstrukturens mer mekaniske egenskaper. En økning av krystallinitetsin-deksen er blitt eksperimentelt bestemt ved hjelp av målinger under anvendelse av et infrarødt spektrometer.

Ved den biologiske mekanisme forekommer derimot direkte stimulering av osteoblastene, hvilket kan påvises som en økning i deres antall og aktivitet, og ved transitor-iske morfologiske forandringer i disse, og derfor med den derav følgende nye produksjon av ukalsifisert knokkelgrunn-masse. Den histomorfometriske konsekvens av denne rekke-følge er en økning av trabeklenes volum som kan nå 20% under det første år av behandlingen.

Under henvisning til den biokjemiske mekanisme bør det bemerkes at fluoridionene hurtig fanges opp av knokkel' vevet og blir inkorporert i hydroxyapatittets mineralstruktur hvor de fortrenger det hydroxylgruppe (-0H)-dan-nende fluorhydroxyapatitt (FAP). Fluoridioner kan fortrenge opp til 25% av hydroxyradikalene i hydroxyapatittet med en maksimal metningskonsentrasjon i knokler av 20000-35000 deler pr. million søm svarer til 40-70 mg natriumfluorid (NaF) pr. gram knokkelvev.

Denne verdi representerer imidlertid det teoretiske

maksimum som svarer til kjemisk metning av knokkelen.

De virkelige verdier som kan måles i løpet av oral behandling eller ved yrkesbetinget fluorose er selvfølgelig langt lavere på grunn av den likevektstilstand som opprettes mellom den mengde som tas opp, den mengde som fjernes ved utskillelse fra nyrene, den mengde som fanges opp av knokkelen, og den mengde som frigis på grunn av virkningen av halveringstiden for fluoret i knokkelen og som er ca. 2 år.

Denne systemiske eller oraJe administrering av

fluoridet er beheftet med de følgende ulemper.

Når medisinene tas i høye doser, kan dette forårsake for sterk akkumulering i hele skjelettet med derav følgende patologisk fluorose i knoklene og giftige virkninger i en del av pasientens organer, hvilket vil gjøre det nødvendig å redusere medisindosen, og det kan også produsere et uakseptabelt nivå av lokal akkumulering på implantatstedet.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på i det minste å

minimalisere de ovennevnte ulemper.

Det tilveiebringes ifølge oppfinnelsen en knokkel-sement som omfatter en fast fase og en flytende fase, ifølge

krav l's ingress, og er særpreget ved at a) den nevnte faste fase er en pulverpolymer som har partikler bare med sfærisk form, b) partiklene er tilstede i fraksjoner med ...variabel diameter opp til 87^um, c) partiklene med diameter opp til 0,90^um utgjør en prosent mellom 0,6 og 2,0 vekt%, og d) fluor er satt til blandingen i en mengde mellom 3,0 og 9,0 vekt% i form av et fluoridsalt som er istand til gradvis å frigi fluoridioner, F~, slik at disse blir tilgjengelige for knokkelen.

Fortrinnsvis består den nevnte pulverpolymer av sfærer med diameter opp til 0,90^um i en mengde av 0,60-2,00%, sfærer med en diameter av 0,91-3,70^um i en mengde av 0,80-2,00%,

sfærer med en diameter av 3,71-10,50^um i en mengde av 3,00-5,00%,

sfærer med en diameter av 10,51-25,OO^um i en mengde av 15,00-19,00%,

sfærer med en diameter av 25,0-51,OO^um i en mengde av 45,00-55,00%,

sfærer med en diameter av 51,01-87,OO^um i en mengde av 22,00-28,00%,

idet den samlede prosent av polymer i pulveret som passerer gjennom en 87,00^um sikt er lik 100%,

alle prosenter basert på vekt.

Det pulverformige polymethylmethacrylat foreligger i form av partikler bare med sfærisk form og består, basert

på vekt, mest foretrukket av

sfærer med en diameter opp til 0,90^um i en mengde av 0,60-2,00%,

sfærer med en diameter av 0,91-3,7O^um

i en mengde av 0,80-2,00%, hvor sfærene som har en diameter som gjør at de passerer gjennom en 1,10/Um sikt, utgjør minst 30% av den samlede mengde av disse sfærene, og hvor sfærene, som har en diameter som gjør at de passerer gjennom en 2,20yUm sikt, utgjør minst 97% av disse sfærene,

sfærer med en diameter av 3,71-10,50^um i en mengde av

<3> 3,00-5,00%, hvor sfærene som har en diameter som gjør at de passerer gjennom en 9,00/Um og 10,50/Um sikt, utgjør henholdsvis minst 25% og 27% av disse sfærene,

sfærer med en diameter av 10,51-25yUm i en mengde av 15,00-19,00%, hvor sfærene som har en diameter som gjør at de passerer gjennom en 21,00/Um og 25,00^um sikt, utgjør henholdsvis minst 21% og 29% av disse sfærene,

sfærer med en diameter av 25,01-51,OO^um i en mengde av

45,00-55,00%, hvor minst 28% av disse sfærene har en diameter som gjør at de passerer gjennom henholdsvis en 51,00,um og 43,00^um sikt,

sfærer med en diameter av 51,01-87,OO^um i en mengde av 22,00-.28,00%, hvor sfærene som har en diameter som gjør at de passerer gjennom en 61,00yUm og 73,00^um sikt, utgjør henholdsvis minst 50% og 33% av disse sfærene,

idet den samlede prosentuelle mengde av polymer i pulveret som passerer gjennom en 87,00^um sikt, er lik 100%.

Foretrukne fluoridsalter for knokkelsementblandingen ifølge oppfinnelsen er: natriumfluorid (NaF), ammoniumfluorid (NH^F), natriummono-fluoridfosfat (Na2P03F), natriumsilikofluorid (Na2SiFg), tinnfluorid (SnF2), kaliumfluorid (KF), magnesiumfluorid (MgF2) lithiumfluorid (LiF), sinkfluorid (ZnF2), natrium-hexafluorfosfat (KPFg), ammoniumhexafluorfosfat (NH^PFg), natriumhexafluorsilikat (Na2SiFg).

Oppfinnelsen angår også en enkeltpakning for fremstilling av knokkelsementblandingen ifølge oppfinnelsen, og pakningen er kjennetegnet: ved at den inneholder såvel den faste fase som fluoridsalt. Videre angår oppfinnelsen en dobbeltpakning for fremstilling av knokkelsementblandingen ifølge oppfinnelsen, og pakningen er kjennetegnet ved at den omfatter to adskilte pakninger hvorav den ene inneholder den faste fase og den annen inneholder fluoridsalt.

Forskning angående fenomenet med løsning har ført

til identifikasjon av de følgende faktorer som gir opphav til løsning: den kroniske betennelsesreaksjon som forårsakes av restene av materialer anvendt for protesen,

mekanisk svikt av sementen og andre materialer anvendt, på grunn av de betraktelige og periodisk varierbare belast-ninger som materialene utsettes for under daglig bruk av protesen,

lesjoner i knokkelvevet forårsaket av direkte kontakt med acrylharpiksen under polymerisasjonen, hvilket skyldes den store varmemengde som frigis av harpiksen efter en eksoterm polymerisasjonsreaksjon. Som beskrevet i litteraturen er terskelen for varmbeskadigelse av biologiske strukturer ca. 70°C, og over denne terskelverdi blir strukturen irreversibelt nedbrutt.

Biologisk reaksjon av knokkelvevet .på en selvødeleg-gende eller katabolisk måte forårsaket av unormale biomekan-iske stimuli på grunn av belastning på den implanterte protese som virker ved sement-knokkelgrenseflaten.

Da de ovennevnte grunner til løsning var blitt identifisert, ble forsøk gjort på å hindre eller i det minste begrense disse fenomener ved å utvikle en bensement med bedre mekanisk styrke, en lav polymerisasjonsvarme, under terskelverdien for varmebeskadigelse for biologiske strukturer, og i tilknytning til fluoridsalter som kan frigi fluoridioner lokalt i en tilstrekkelig og uskadelig konsentrasjon på gradvis måte i løpet av lengre tid.

Hovedfordelen som den foreliggende oppfinnelse byr på, består av den kjensgjerning at som et resultat av nøy-aktig valg av partikkelstørrelsen og -formen til partiklene som danner den faste fase i bensementen, blir den mengde av flytende monomer som er nødvendig for å gjøre at en fullstendig dose av sementpulver - vil reagere fullstendig og således oppnå nøyaktig og homogen blanding, reduseres dramatisk sammenlignet med de vanlig anvendte mengder.

Under hensyntagen til at den varmemengde som produseres ved polymerisasjonsreaksjonen er proporsjonal med væskemengden, forårsaker denne reduksjon av væskemengden en proporsjonal minskning av den varmemengde som frigis ved polymerisasjonsreaksjonen og som for en gitt sementmasse gir seg til kjenne ved et fall i den absolutte polymerisa-sjonstemperatur.

Denne temperatur holdes således under 55°C sammenlignet med de 70/90°C som nås ved den kliniske anvendelse av kjente sementer, uten at dette har noen uheldig virkning på produktets mekaniske styrkeegenskaper.

En ytterligere fordel som igjen skyldes reduksjonen av mengden av væskefase anvendt for å oppnå sementpastaen, skriver seg fra den kjensgjerning at sannsynligheten for risikoen for cardio-respiratorisk kollaps hos pasienten efter administrering av den flytende monomer blir redusert.

En annen fordel som er bekreftet ved forsøk utført med sementprøver i henhold til oppfinnelsen i et laboratorium og utført i henhold til britisk standard ISO/DP5833/1, skyldes forbedringen i selve sementens mekaniske egenskaper sammenlignet med de tilsvarende egenskaper for kjente sementer oppnådd ved de samme forsøk og vist i Tabell II.

En ytterligere fordel oppnås ved tilsetningen av fluor, i form av et salt, direkte til bensementen. Til-førselen av fluor in situ i kontakt med knokkelen som skal motta dette, eliminerer ulempene ved systemisk administrering og forbedrer i virkeligheten tilgjengeligheten av fluor for knokkelen betraktelig og gjør fluoret tilgjengelig over en lengre tidsperiode. Det er i virkeligheten kjent at den frigjorte mengde er forbundet med forskjellige variable som molekylstørrelsen for tilsetningsmidlet, om-givelsestemperaturen og -hydratiseringen og arealkontakten mellom sementen og omgivelsen.

Det har også vist seg at den frigjorte mengde blir større i nærvær av

liten eller ingen kjemisk binding mellom tilsetningsmidlet og polymeren som danner sementen,

når tilsetningsmolekylet har liten størrelse,

ved høy temperatur,

ved stort kontaktareal meliom polymeren og knokkelvevet, når biologiske væsker er i kontakt med polymeren.

I lys av disse undersøkelser og utover det begrensede anvendelsesområde for antibiotika er det blitt konkludert med at natriumfluorid er et spesielt egnet stoff for lokal frigjøring på langsom og regulert måte.

Natriumfluorid har i virkeligheten følgende egenskaper : det inneholder den høyeste mengde fluor pr. vektenhet, molekylet er enkelt og har forholdsvis liten størrelse,

det er ikke mulig at en kjemisk binding vil bli dannet mellom carbonatomer og fluoridioner og derfor mellom polymeren og det tilsatte fluorid, diffusjon av fluoret i ionisert form fra sementen til den ytre omgivelse skyldes kontakterosjon av vannoverflaten i omgivelsen som oppløser natriumfluoridet under ekstraksjon av Na<+> og F , og det finnes intet tegn på kjemisk binding mellom knokkelvevets hydroxyapatitt og sementens polymethylmethacrylat, mens det derimot er blitt påvist at fluoridionet har markert tropisme overfor denne mineralstruktur og blir preferensielt oppfanget av denne ved fortrengning av hydroxyl (-0H )-

gruppene.

På grunn av den kjennsgjerning at den ; jjrosentuelle tørrvekt av fluor som er tilstede i knokkelvevet varierer fysiologisk mellom 0,06 og 0,10% og på grunn av at det sikre terapeutiske område ligger mellom 0,021 og 0,4%, følger det at dosering med fluoridsalt bør ta sikte på å holde den lokale F~-konsentrasjon innen dette område.

Resultatet er at forandringen av de mekaniske styrkeegenskaper for sementen efter tilsetningen av fluoridsalter i en prosentuell tilstrekkelig mengde for å oppnå de ovennevnte betingelser, er neglisjerbar, hvilket er blitt påvist ved laboratorieforsøk.

I virkeligheten ligger variasjonsområdet for styrkeegenskaper (5-10%) godt innenfor grensene for den akseptable variasjon i middelverdiene for disse egenskaper, idet disse variasjoner for eksempel skyldes polymerenes forskjellige-sammensetninger eller viskositeten under polymerisasjons-trinnet eller igjen de forskjellige anvendte fremstillings-og sementeringsmetoder.

Andre fordeler vil fremgå i løpet av den følgende detaljerte beskrivelse av flere utførelsesformer av oppfinnelsen beskrevet nedenfor ved hjelp av ikke-begrensende eksempler ifølge oppfinnelsen.

Ifølge et eksempel på den ortopediske dose av sement ifølge oppfinnelsen som er nødvendig for å feste en protese til hoften, består den faste fase av bensementen av 40 g pulver med følgende sammensetning:

- natriumfluorid (NaF) 5%

- polymethylmethacrylat (-(CcHo0„) -) 92,3%

d o 2. n

- benzoylperoxyd (C14H10°4) 2'7%

Den flytende fase består på sin side av 14 ml med den følgende sammensetning: - <m>onomethylmethacrylat (C5Hg02) 99,10% - N-N-dimethyl-p-toluidin (CgH^N) 0,89% - hydrokinon _20 ppm

Ved forsøksprøvningene som ble utført i laboratoriet, ble de forskjellige typer av bensement som er kommersielt tilgjengelige vurdert, selvfølgelig i tillegg til sementen ifølge oppfinnelsen.

De instrumenter som ble anvendt for å oppnå de data som er gjengitt nedenfor i de tilsvarende tabeller, var: - for fotografisk dokumentasjon et mikroskop av typen OPTIPHOT-M forsynt med et fotografisk system av typen NICON

MICROFLEX,

- for partikkelstørrelsedokumentasjon et lasergranulometer av typen SYMPATEX.

De typer av ortopedisk sementpulver som ble anvendt, var som følger:

prøve nr. 1 fra selskapet CMW 1, prøve nr. 2 fra selskapet SYMPLEX, prøve nr. 3 ifølge oppfinnelsen, prøvene nr. 4 og 5 oppnådd i laboratoriet ved å variere pulvernes partikkel-størrelse.

Ut fra en undersøkelse under anvendelse av mikro-skopet og lasergranulometret og laboratorieprøvninger av standard 4 0 g doser av pulver viste det seg at: - prøve nr. 1 besto morfologisk av et pulver som omfattet noen få sfærer, et visst antall sfæroider med ujevn form, med dimensjoner lignende dimensjonene for de nevnte sfærer, og amorft pulver. 22 ml av flytende monomer var nødvendig for å få en pasta med en viss bearbeidbarhetsgrad.

Ut fra vurdering av mekaniske styrkeegenskaper ble det ved standardprøvningene utført i overensstemmelse med Britisk Standard BS 3531 (del 7) påvist at denne prøve var

i overensstemmelse med verdiene ved prøvningene.

Hva gjelder partikkelstørrelse, bør det bemerkes

at prosenten som passerte den 0,90yum optiske sikt var 3,10%, den 10,50^um sikt 16, 87% og den 103,00^um sikt 100%.

Det beregnede spesifikkfe overflateareal var

3

0,127 m/cm . - Prøve nr. 2 forelå ut fra et morfologisk synspunkt i form av et pulver bestående av flere sfærer med amorft pulver, og det var en fullstendig mangel på sfæroider.

Mengden av absorbert flytende monomer var 20 ml.

De mekaniske styrkeegenskaper for den nevnte prøve var i overensstemmelse med de verdier som er krevet av de nevnte standarder.

Ved partikkelstørrelseanalysedata viste det seg at prosenten som passerte den 0,90^um optiske sikt var 2,38%, 10,50,um sikten 25,23% og 103,00,um sikten 100%.

Det spesifikke overflateareal var 0,122 m 2 /cm 3.

- Prøve nr. 3 som var en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, viste seg ut fra et morfologisk synspunkt å bestå av et pulver som i det vesentlige besto av perfekt sfæriske partikler med varierende størrelser, og.det var absolutt fritt for partikler produsert ved maling av polymeren.

Mengden av absorbert flytende fase var 14 ml.

De mekaniske styrkeegenskaper til prøven av bensement ifølge oppfinnelsen var i overensstemmelse med de verdier som kreves a v BS-standardene.

Fra partikkelstørrelseanalysedataene viste det seg

at prosenten som passerte 0,90yUm sikten var 1,2%, idet partikkelstørrelsesklassene på 2,60, 3,10 og 3,70^um manglet fullstendig, prosenten som passerte 10,50yUm sikten var 6,68%, mens prosenten som passerte 87,00,um sikten var 100%. Det spesifikke overflateareal var 0,061 m 2 /cm 3. - Prøve nr. 4 var ut fra et morfologisk synspunkt et pulver som besto utelukkende av sfærer idet amorft pulver og sfæroider manglet fullstendig.

Mengden av absorbert flytende fase var 13 ml.

De mekaniske styrkeegenskaper for denne prøve nådde de minima som er spesifisert ved prøvningen.

Ut fra partikkelstørrelsesdata fremgår det at par-tikkelstørrelsesklassene opp til 5,00^um sikten mangler fullstendig, at prosenten som passerte 10,50yUm sikten bare var 0,51%, og at 100% passerte 103,00,um sikten. Det spesifikke overflateareal var 0,022 m 2 /cm 3. - Prøve nr. 5 var ut fra et morfologisk synspunkt et pulver som utelukkende besto av sfærer idet amorft pulver og sfæroider således var fullstendig fraværende.

Mengden av absorbert flytende fase var 13 ml.

De mekaniske styrkeegenskaper for denne prøve nådde ikke de minima som er spesifisert ved prøvningen.

Ut fra partikkelstørrelsesanalysedata fremgår det at fordelingsformen er lignende den for prøve nr. 4, og i virkeligheten var partikkelstørrelsesklassene opp til 4,3 0^um sikten fullstendig fraværende, prosenten som passerte 10,50yUm sikten var bare 1,31%, og 100% passerte 103,00yUm sikten. Det spesifikke overflateareal var 0,025 m<2>/cm<3>.

For å lette sammenligningen er de mer betydnings-fulle data angående partikkelstørrelsesanalysen foretatt på de fem undersøkte prøver vist i Tabell I.

Som nevnt tidligere ble alle fem sementtyper utsatt for trykkprøvninger under anvendelse av prøvestykker fremstilt under de samme omgivelsesbetingelser og under anvendelse av en egnet sylindrisk presse med en diameter på 25 mm og en høyde på 10 mm, som spesifisert i den nevnte britiske standard.

Alle prøvestykkene ble fremstilt dagen før prøvningen, og prøvningsmetodene var i overensstemmelse med kravene som stilles av de spesifiserte standarder.

I den nedenstående Tabell II vises middelverdier

for trykkfastheten, idet hver gjelder for 2 0 prøvestykker, oppnådd som forholdet mellom prøvestykkets konvensjonelle flytegrense og tverrsnittsareal.

Det fremgår av en sammenligning for de ovenstående prøver at det er klart at et nøyaktig valg av polymerpul-veret som skal anvendes for å oppnå bensementen, bør foretas ut fra hensyn til både morfologi og partikkelstørrelse.

Dersom i virkeligheten valget faller, som tilfellet er for prøvene 1 og 2, på en type pulver som består av en blanding av polymer i form av sfærer med forskjellige størrelser blandet med amorft pulver og/eller ujevne sfæroider, vil det være to hovedkonsekvenser av et slikt valg: a) pulveret vil måtte absorbere en betraktelig mengde flytende monomer for å oppnå standard bearbeidbarhet. b) ortopediske sementer med mekaniske fasthetsegen-^ skaper som er høyere enn de grenser som er fastsatt ved

BS aksepterbarhetsstandarder vil bli oppnådd.

Dersom valget derimot faller på den type pulver som bare består av sfærer av nesten lik diameter, som tilfellet er for prøvene 4 og 5, eller som i ethvert tifelle ikke overholder visse forholdsvise mengder mellom prosentene som passerer gjennom de forskjellige optiske sikter, vil kon-sekvensene av dette valg være som følger: a) pulveret vil absorbere en minimumsmengde av flytende monomer for å nå en gitt standard bearbeidbarhet. b) ortopediske sementer med mekaniske fasthetsegenskaper under grensene spesifisert av BS aksepterbarhetsstandarder vil bli oppnådd.

Det fremgår derfor at i det første tilfelle fås fordeler ut fra sementens tilfredsstillende mekaniske egenskaper, men ikke alle de ulemper som skyldes nærværet av en for stor mengde flytende monomer, dvs. høy poly-merisas jonstemperatur og cardio-respiratorisk sjokk, vil bli eliminert.

I det andre tilfelle vil også imidlertid ulempene som skyldes den for store mengde av flytende monomer unngås,men de mekaniske fasthetsegenskaper er ikke tilstrekkelige til å sikre at det kunstige proteseimplantat til slutt vil vise seg å være tilfredsstillende.

For prøven 3, dvs. med sementen ifølge oppfinnelsen, gir valget av en spesiell type pulver med de nevnte morfologiske egenskaper og partikkelstørrelseségenskaper begge fordeler sammen, såvel de som skyldes den reduserte mengde av flytende monomer som de som skyldes de optimale mekaniske fasthetsegenskaper.

Ut fra det som hittil er blitt sagt, er det klart at valget av et polymerpulver som bare består av sfærer bare er holdbart dersom oppmerksomhet rettes på både partikkel-størrelsene og de relative prosenter av de forskjellige fraksjoner som passerer gjennom sikten.

Nærvær av en fraksjon av 1,13% som passerte gjennom 0,90^,um sikten spiller i virkeligheten en meget viktig rolle, nemlig den å fylle tomrommene som efterlates av de større partikler når disse befinner seg i kontakt. Dette gjør det mulig å oppnå en mer kompakt og derfor sterkere sement som derfor er egnet for ortopedisk anvendelse.

Dersom denne fraksjon er større, for eksempel over 2,00%, som tilfellet er for prøvene 1 og 2, vil overflate-virkninger dominere, og mengden av flytende monomer vil måtte økes for at hele pastaen skal kunne reagere og for å oppnå den ønskede bearbeidbarhetsgrad. Dette fenomen er ennå mer utpreget dersom partiklene ikke er store sfæriske partikler og derfor har et høyt spesifikt areal.

Dersom den nevnte fraksjon er fullstendig fraværende, som tilfellet er for prøvene 4 og 5, vil rommene mellom de større partikler bli fylt bare av monomer, og sluttresul-

tat vil være en sprø sement som er uegnet for ortopedisk anvendelse til tross for den kjensgjerning at polymerisasjons-

temperaturen vil ligge innenfor ufarlige grenser.

1, Knokkelsementblanding med to faser, omfattende en fast fase og en flytende fase,hvori den faste fase utgjøres av en polymer, polymethylmethacrylat (-(<C>5Hg02)n-), og av en katalysator, benzoylperoxyd (C14H1Q04), mens den flytende fase omfatter en monomer, monomethylmethacrylat (CtjHgC^) ' en aksellerator, N-N-dimethyl-p-toluidin (C H N), og en stabilisator,

9 1 j

hydrokinon,

karakterisert ved at

a) den nevnte faste fase er en pulverpolymer som har partikler bare med sfærisk form, b) partiklene er tilstede i fraksjoner med variabel diameter opp til 87^um, c) partiklene med diameter opp til 0,90^,um utgjør en prosent mellom 0,6 og 2,0 vekt%, og d) fluor er satt til blandingen i en mengde mellom 3,0 og 9,0 vekt% i form av et fluoridsalt som er istand til gradvis å frigi fluorioner, F~, slik at disse blir tilgjengelige for k-nokkeiefi. 2. Knokkelsementblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av flytende fase som er nødvendig for å reagere med en standard 40 g dose av fast fase er 14 ml og at den nevnte pulverpolymer som har partikler bare med sfærisk form, består av -- sfærer med diameter opp til 0,90^um,i en prosent mellom 0,60-2,00%, - sfærer med en diameter fra 0,91/Um til 3,70^um, i en prosent som ligger mellom 0,80 og 2,00%. - sfærer med en diameter fra 3,71^um til 10,5 O^um, i en prosent som ligger mellom 3,00 og 5,00%, - sfærer med en diameter fra 10,51/Um til 25,00/um, i en prosent som ligger mellom 15,00 og 19,00%, - sfærer med en diameter fra 25,01^um til 51,00^um, i en prosent som ligger mellom 45,00 og 55,00%, - sfærer med en diameter fra 51,01/um til 87,00/um/ i en prosent som ligger' mellom 22,00 og 2 8,00%, idet den samlede prosentuelle polymermengde i pulveret som passerer gjennom sikten på 87,00^um, er.lik 100% og idet alle prosenter er basert på vekt. 3. Knokkelsementblanding ifølge krav 2, karakterisert at minst ett av de følgende salter er satt til den faste fase i de angitte forhold: natriumfluorid (NaF), ammoniumfluorid (NH^F), natriummono-fluoridfosfat (Na2P03Fl natriumsilicofluorid (Na2SiFg), tinnfluorid (SnF2), kaliumfluorid (KF), magnesiumfluorid (MgF2), lithiumfluorid (LiF), sinkfluorid (ZnF2), kalrum-hexafluorfosfat (KPFg), ammoniumhexafluorfosfat (NH^PFg), natriumhexafluorsilikat (Na2SiFg). 4. Enkeltpakning for fremstilling av knokkelsementblandingen ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den inneholder såvel den faste fase som fluoridsaltet. 5. Dobbeltpakning for fremstilling av knokkelsementblandingen ifølge krav 1-3,

karakterisert ved at den omfatter to adskilte pakninger hvorav den ene inneholder den faste fase og den annen inneholder fluoridsaltet.