MAKAROV V. Surgical treatment of proximal humerus fractures (experimental and clinical study)
Українська версіяThesis for the degree of Doctor of Science (DSc)
State registration number
0524U000020
Applicant for
Specialization
- 14.01.21 - Травматологія та ортопедія
26-01-2024
Specialized Academic Board
Д 64.607.01
State Institute "Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology National Academy of Medical Sciences of Ukraine"
Essay
Object: Surgical treatment of proximal humerus fractures on the background of osteoporosis. Subject: Methods of surgical treatment of proximal humerus fractures; biomechanical three-dimensional models of "bone - implant" and stresses and displacements arising in them; clinical and radiological data; morphological characteristics of bone tissue remodeling around implants and biochemical indicators of blood serum in experimental rats. Purpose: To improve the results of surgical treatment of patients with proximal humerus fractures through experimental morphological, biomechanical, mathematical and tribological substantiation, development and clinical approbation of implants and reversible endoprosthesis of the shoulder joint manufactured using additive technologies, and the choice of the method of surgical treatment depending on the structural functional features of bone tissue. Research methods: clinical, radiographic, MRI, CT, mathematical modeling and finite element analysis, biomechanical, histological, morphometric, biochemical, statistical. Scientific novelty: In experiments on rats, it was proven the high osseointegration of 3D printed polylactide implants, independent of the structure of the bone (lamellar or trabecular), and the absence of degradation of the implants was determined at the end of the study (9 months); there were proven the biocompatibility, high adhesive and osteointegrative qualities of diamond-like carbon coatings applied onto steel implants; it was proven the biocompatibility of 3D implants printed from titanium powder (Ti-6Al-4V) with a rough surface and a macroporous structure, and in the last case, a higher osseointegrative quality was determined according to the index of osseointegration and the relative bone formation area. For the first time, using a mathematical model of proximal humerus fracture with external plate osteosynthesis, it was proven that the introduction of 3D printed porous polylactide implants as a reinforcing material can reduce stress in the metal structure. There were proven that the technical features of the original reverse total endoprosthesis make it possible to obtain a sufficient contact area due to changes in the maximum and minimum strain on the contact area. For the first time, based on the results of a comparative biomechanical study of the rigidity of the fixation of a three-fragment fracture of the proximal humerus on standardized osteoporotic bone models, the greatest load-bearing capacity and magnitude of deformation energy in the "bone - fixator" system were established in the case of angular stable plate PHILOS made of rust-resistant steel and additional reinforcement head fragment with two polylactide implants. Practical significance: The use of innovative porous polylactide 3D implants (patent No 147449 Ukraine), an improved reverse total modular endoprosthesis of the shoulder joint with 3D printed structural elements from trabecular titanium (patent No 147264 Ukraine), new diamond-like carbon coatings for endoprostheses friction pairs, which will increase their service life due to the reduction of products from the wear of the coatings, have been introduced into clinical practice (patent No 153323 Ukraine). The clinical introduction a differentiated approach to selecting methods of surgical treatment of patients with proximal humerus fractures classified 11-B, 11-C by AO/OTA classification, taking into account the cortical index, made it possible to carry out early dosed active rehabilitation and shorten the time for the patient to return to everyday functions. The obtained results can be used for further scientific research and improvement of the results of surgical treatment of patients with proximal humerus fractures. The developed 3D implants are a promising material for replacing bone defects, treating fractures and injuries of the musculoskeletal system caused by combat injuries. Scope of use: Medicine (Traumatology and Orthopedics).
Research papers
1. Результати лікування хворих із переломами проксимального епіметафіза плечової кістки / С. С. Страфун, С. В. Богдан, Р. О. Cергієнко, В. Б. Макаров // Травма. — 2015. — Т. 16, № 3. — С. 79–83. — https://doi.org/10.22141/1608-1706.3.16.2015.80236
2. Дєдух Н. В. Перебудова кістки навколо полілактиду, імплантованого у діафіз стегнової кістки / Н. В. Дєдух, О. А. Нікольченко, В. Б. Макаров // Вісник проблем біології і медицини. — 2018. — Вип. 1, Т. 1 (142). — С. 275–279. —http://doi.org/10.29254/2077-4214-2018-1-1-142-275-279
3. Макаров В. Б. Біохімічні маркери сполучної тканини у сироватці крові щурів після імплантації біополімеру на основі полілактиду / В. Б. Макаров, Д. В. Морозенко, Ф. С. Леонтьєва // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник української медичної стоматологічної академії. — 2018. — Т. 18, Вип. 1 (61). — С. 178–180. — Доступ: https://jmbs.com.ua/pdf/3/3/jmbs0-2018-3-3-030.pdf
4. Макаров В. Б. Остеорепарация вокруг полилактида, имплантированного в метадиафизарный дефект бедренной кости (экспериментальное исследование) / В. Б. Макаров, Н. В. Дєдух, О. А. Нікольченко // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2018. — № 2 (611). — С. 102–107. — http://doi.org/10.15674/0030-598720182102-107
5. Макаров В. Б. Клініко-лабораторна оцінка дії на організм щурів біополімеру на основі полілактиду після імплантації у стегнову кістку / В. Б. Макаров, Д. В. Морозенко, Ф. С. Леонтьєва // Український журнал медицини, біології та спорту. — 2018. — Т. 3, №3 (12). — С. 30–33. — http://doi.org/10.26693/jmbs03.03.030
6. Экспериментальное исследование жесткости фиксации трехфрагментарного перелома проксимального отдела плечевой кости / В. Б. Макаров, В. И. Липовский, Е. В. Левадный, И. В. Бойко, Г. О. Лазаренко // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2018. — № 4 (613). — С. 115–121. — http://doi.org/10.15674/0030-598720184115-121
7. Дєдух Н. В. Біоматеріал на основі полілактиду та його використання як кісткових імплантатів (аналітичний огляд літератури) / Н. В. Дєдух, В. Б. Макаров, А. Д. Павлов // Біль. Суглоби. Хребет. — 2019. — Т. 9(1). — С. 28–35. — http://doi.org/10.22141/2224-1507.9.1.2019.163056
8. Алмазоподобные углеродные покрытия в эндопротезировании (обзор литературы) / В. Б. Макаров, В. Е. Стрельницкий, Н. В. Дєдух, О. А. Никольченко // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2019. — № 2 (615). — С. 102–111. — http://doi.org/10.15674/0030-598720192102-111
9. Макаров В. Б. Клініко-біохімічна оцінка токсичності сталевих імплантатів із алмазоподібним вуглецевим покриттям після введення до стегнової кістки щурів в експерименті / В. Б. Макаров, Д.В. Морозенко, К. В. Глєбова // Український журнал медицини, біології та спорту. — 2019. — Т. 4, № 5 (21). — С. 62–66. — http://doi.org/10.26693/jmbs04.05.062
10. Макаров В. Б. Динаміка гематологічних показників у щурів після введення в стегнову кістку сталевих імплантатів із алмазоподібним вуглецевим покриттям / В. Б. Макаров, Д.В. Морозенко, К. В. Глєбова // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник української медичної стоматологічної академії. — 2019. — Т. 19, Вип. 3 (67). — С. 138–141. — http://doi.org/10.31718/2077-1096.19.3.138
11. Результаты клинической апробации имплантатов из полилактида при остеосинтезе переломов проксимального отдела плечевой кости у пациентов с остеопорозом / Н. А. Корж, В. Б. Макаров, А. В. Танькут, О. А. Подгайская // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2019. — № 4 (617). — С. 26–36. — http://doi.org/10.15674/0030-59872019426-36
12. Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния системы «кость-имплантат» накостного остеосинтеза пластиной PHILOS с различными имплантатами из полилактида / Н. А. Корж, В. Б. Макаров, В. И. Липовский, А. В. Танькут // Травма. — 2019. — Т. 20, № 5. — С. 62–69. — http://doi.org/10.22141/1608-1706.5.20.2019.185558
13. Експериментальне дослідження механічних властивостей полілактиду / Н. А. Корж, М. С. Шидловський, В. Б. Макаров, А. А. Заховайко, О. В. Танькут, М. Ю. Карпінський, О. Д. Карпінська, Д. О. Чуприна // Травма. — 2019. — Т. 20, № 6. — С. 5–11. — http://doi.org/10.22141/1608-1706.6.20.2019.186029
14. Mathematical modeling of the stress-strain state of the “bone-implant” system during the osteosynthesis with a PHILOS with polylactic acid implants / M. O. Korzh, V. B. Makarov, V. I. Lipovsky, D. V. Morozenko, S. I. Danylchenko // Wiadomości Lekarskie. — 2020. — Vol. LXXIII (4). — Р. 722–727. — http://doi.org/10.36740/WLek202004118
15. Результаты открытой репозиции и накостной фиксации пластинами с угловой стабильностью переломов проксимального отдела плечевой кости у пациентов с остеопорозом / Н. А. Корж, В. Б. Макаров, А. В. Сабсай, А. В. Танькут, О. А. Подгайская // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2020. — № 3 (620). — С. 44–53. — http://doi.org/10.15674/0030-59872020344-53
16. Dynamics of biochemical markers of the connective tissue metabolism in the blood of rats after insertion of steel implants with diamond-like carbon coating into the femur / V. Makarov, D. Morozenko, K. Gliebova, S. Danylchenko // Bangladesh Journal of Medical Science. — 2021. — Vol. 20(1). — Р. 81–85. — https://doi.org/10.3329/bjms.v20i1.50350
17. Морфометрія плечового суглоба й обґрунтування типорозмірів нового модульного реверсивного ендопротеза на основі даних спіральної комп’ютерної томографії / М. О. Корж, В. Б. Макаров, Н. П. Боцьва, О. В. Моргун, О. О. Підгайська, О. В. Танькут // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2021. — № 1 (622). — С. 51–61. — http://doi.org/10.15674/0030-59872021151-61
18. Макаров В. Б. Інтеграція з кісткою імплантатів із полілактиду / В. Б. Макаров, Н. В. Дєдух, О. А. Нікольченко // Травма. — 2021. — Т. 22, № 3. — С. 58–62. — https://doi.org/10.22141/1608-1706.3.22.2021.236325
19. Аналіз напружено-деформованого стану тривимірної моделі здорового плечового суглоба / М. О. Корж, В. Б. Макаров, О. А. Смердов, О. В. Танькут, О. О. Підгайська, С. В. Зданевич // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2021. — № 3 (624). — С. 27–36. — http://doi.org/10.15674/0030-59872021327-36
20. Тотальне реверсивне ендопротезування плечового суглоба. Історія та перспективи розвитку / М. О. Корж, В. Б. Макаров, О. О. Підгайська, О. В. Танькут // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2021. — № 4 (625). — С. 85–95. — http://doi.org/10.15674/0030-59872021485-95
21. Диференціальний підхід до хірургічного лікування переломів проксимального відділу плечової кістки в пацієнтів із остеоартрозом / М. О. Корж, В. Б. Макаров, І. Г. Гупалов, О. М. Перцева, К. П. Бойко, О. О. Підгайська // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2022. — № 3-4 (627-628). — С. 13–21. — http://doi.org/10.15674/0030-598720223-413-21
22. Корж М. О. Хірургічне лікування переломів проксимального відділу плечової кістки в пацієнтів з остеопорозом. Проблемні питання та перспективи розвитку / М. О. Корж, В. Б. Макаров // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2023. — № 1 (630). — С. 86–99. — http://doi.org/10.15674/0030-59872023186-99
23. Diamond-like carbon coatings pin-on-disk wear testing / V. V. Vasylyev, V. E. Strel’nitskij, V. B. Makarov H. О. Lazarenko // Physics and chemistry of solid state. — 2023. — Vol. 24 (3). — Р. 520–529. — http://doi.org/10.15330/pcss.24.3.520-529
24. Makarov V. B. Features of bone remodeling around surface-modified titanium and tantalum implants / V. B. Makarov, N. V. Dedukh, O. A. Nikolchenko // Wiadomości lekarskie medical advances. — 2023. — Vol. 76 (8). — Р. 1790–1796. http://doi.org/10.36740/WLek202308113
25. Порівняльний скінченно-елементний аналіз напружено-деформованого стану двох тривимірних моделей реверсивних тотальних ендопротезів / М.О. Корж, В. Б. Макаров, M. Chilik, С. В. Зданевич, М. С. Смоляр // Ортопедія, травматологія та протезування. — 2023. — № 3 (632). — С. 36–42. —http://doi.org/10.15674/0030-59872023336-42
26. Пат. 147264 Україна. МПК A61F 2/38 (2006.01). Реверсивний тотальний модульний ендопротез плечового суглоба / Корж М. О., Манукян В. А., Косяков О. М., Макаров В. Б., Ковальов А. М., Стрельницький В. Є., Васильєв В. В., Єрмаков В. Р., Нікітін Ю.М., Гребенніков К. О., Чуприна Д. О. — № u202101238; Заявл. 12.03.2021; Опубл. 21.04.2021; Бюл. № 16.
27. Пат. 147449 Україна. МПК A61F 2/04 (2013.01). Пористий біорозкладаний імплантат / Макаров В. Б., Корж М. О., Ковальов А. М., Чуприна Д. О. — № u202101236; Заявл. 12.03.2021; Опубл. 05.05.2021; Бюл. № 18.
28. Пат. 153323 Україна. МПК A61F 2/30 (2006.01), A61L 27/04 (2006.01), A61L 27/06 (2006.01). Імплант суглобовий / Васильєв В. В., Стрельницький В. Є., Макаров В. Б., Ковальов А. М. — № u202300667; Заявл. 21.02.2023; Опубл. 14.06.2023; Бюл. № 24.
29. Бойко И. В. Оперативное лечение двух- и трехфрагментарных переломов проксимального отдела плечевой кости интрамедуллярными блокируемыми стержнями / И. В. Бойко, А. В. Сабсай, В. Б. Макаров : Матеріали науково-практичної конференції [«Сучасні питання тотального ендопротезування кульшового та колінних суглобів»] (Харків, 04–05 жовтня, 2017 р.). — Харків, 2017. — С. 31–32.
30. Макаров В. Б. Експериментально-гістологічний аналіз біосумісності, остеоінтеграції та біодеградації полілактиду INGEO™ BIOPOLYMER 4032D / В. Б. Макаров, Н. В. Дєдух, О. А. Нікольченко : Матеріали ІІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції [«Актуальні питання лікування патології суглобів та ендопротезування»] (Запоріжжя-Приморськ, 06–08 вересня, 2018 p.). — Запоріжжя-Приморськ. — С. 59–60.
31. Экспериментальное исследование жесткости фиксации трехфрагментарного перелома головки плечевой кости / В. Б. Макаров, В. И. Липовский, Е. В. Левадный, И. В. Бойко : Матеріали науково-практичної конференції [«Сучасні дослідження в ортопедії та травматології» (четверті наукові читання, присвячені пам’яті академіка О. О. Коржа)] (Харків, 04–05 жовтня 2018 p.). — Харків, 2018. — С. 87–90.
32. Макаров В. Б. Экспериментальное исследование перестройки компактной кости вокруг имплантатов из полилактида INGEO™ BIOPOLYMER 4032D / В. Б. Макаров, Н. В. Дедух, О. А. Никольченко : Матеріали науково-практичної конференції [«Нові технології в ортопедії та травматології»] (Одеса, 26 жовтня, 2018 p.). — Одеса, 2018. — С. 94–97.
33. Макаров В. Б. Імплантати з алмазоподібним вуглецевим покриттям для застосування в ортопедії (експериментальне дослідження) / В. Б. Макаров, Н. В. Дедух, О. А. Никольченко : Матеріали науково-практичної конференції [«Актуальні питання травматології та остеосинтезу»] (Вінниця, 18–19 квітня, 2019 р.) // Проблеми травматології та остеосинтезу. — 2019. — № 1-2 (15-16). — С. 110–111. — https://tf-g.com.ua/info/articles/n-1-2-(15-16)-2019.html
34. Experimental Study of the Rigidity of Different Methods of Osteosynthesis of a Three-part Fracture of the Proximal Humerus / V. Makarov, V. Lipovskyi, Y. Levadnyi, I. Boiko : Thesis of 20th EFORT Annual Congress (Lisbon, Portugal, 05–07 June 2019). — Lisbon, Portugal, 2019. — Аbstract #3449
35. Корж М. О. Використання 3D імплантатів із полілактиду в фокусі остеосинтезу переломів проксимального відділу плечової кістки у жінок з остеопорозом / М. О. Корж, В. Б. Макаров, О. В. Танькут : Матеріали ІV Всеукраїнської науково-практичної конференції [«Актуальні питання лікування патології суглобів та ендопротезування»] (Приморськ-Запоріжжя, 12‒14 вересня 2019 р.). — Приморськ-Запоріжжя, 2019. — С. 43‒44.
36. Експериментальне дослідження механічних властивостей полілактиду / М. О. Корж, В. Б. Макаров, О. В. Танькут, М. Ю. Карпінський, М. С. Шидловський, Д. О. Чуприна : Матеріали науково-практичної конференції [«Актуальні питання лікування ортопедичної патології та наслідків травм опорно-рухової системи», яка присвячена 90-річчю кафедри травматології та ортопедії ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України»], ІV Українського симпозіуму з біомеханіки опорно-рухової системи (Дніпро, 19–20 вересня 2019 p.). — Дніпро, 2019. — С. 22‒23.
37. Метаболізм сполучної тканини у щурів після введення до стегнової кістки сталевих імплантатів із алмазоподібним вуглецевим покриттям / В. Б. Макаров, Д. В. Морозенко, К. В. Глєбова, О. Г. Гейдеріх, О. В. Шаповалова : Materials of the international scientific and practical conference [«Medical sciences: history, the present time, the future, eu experience»] (Wloclawek, Poland, 27–28 September 2019). — Wloclawek, Poland, 2019. — С. 145–148.
38. Результати клінічної апробації 3D імплантатів із полілактиду при остеосинтезі переломів проксимального відділу плечової кістки у пацієнтів з остеопорозом / В. Б. Макаров , М. О. Корж, Н. В. Дєдух, О. А. Нікольченко, П. М. Воронцов : Збірник наукових праць XVIII з’їзду ортопедів-травматологів України (Івано-Франківськ, 9–11 жовтня 2019 р.). — Івано-Франківськ, 2019. — С. 286.
39. Формування кісткової тканини навколо титанових імплантатів з різною будовою поверхні / М. О. Корж, В. Б. Макаров , Н. В. Дєдух, О. А. Нікольченко, О. В. Танькут : Матеріали п’ятої всеукраїнської конференції [«Актуальні питання лікування патології суглобів та ендопротезування»] (Запоріжжя-Приморськ, 3–5 вересня, 2020 р.). — Запоріжжя-Приморськ, 2020. — С. 44–45.
40. Makarov V. Osteointegration of the Implants with Diamond-like Carbon Coatings / V. Makarov, N. Dedukh, O. Nikolchenko : Thesis of 1st Virtual EFORT Congress (28–30 October 2020). — Аbstract #1652. —https://efortnet.conference2web.com/#!eposters/order=playbacks_count&resourcetype_ids=3,4&event_ids=296&page=1&query=Makarov
41. Біохімічні маркери метаболізму кісткової тканини в крові щурів після введення у стегнову кістку сталевих імплантатів із алмазоподібним вуглецевим покриттям / В. Б. Макаров, Ф. С. Леонтьєва, Д. В. Морозенко, К. В. Глєбова, І. В. Гусаков: Матеріали науково-практичної міжнародної дистанційної конференції [«Сучасні досягнення та перспективи клінічної лабораторної медицини у діагностиці хвороб людини та тварин»] (Харків, 17 березня 2021 р.). — Харків, 2021. — С. 96–98.
42. Bone remodeling around titanium 3D-implants with through and rough surfaces in experiment / M. Korzh, V. Makarov, N. Dedukh, S. Bondarenko, O. Nikolchenko : Materials of Annual Meeting of the German Society for Biomaterials (DGBM) (Germany, Stuttgart , 07–08 October 2021). — Germany, Stuttgart, 2021. — P. 99. — https://www.dgbm-kongress.de/fileadmin/congress/media/dgbm2021/ondemand/DGBM_2021_Abstractband.pdf: – ISBN 978-3-948023-19-5 90577124
Files
Similar theses
0424U000007
Yevhen V. YATSUN
Experimental substantiation of the biodegradable magnesium-based alloys use in dynamic intramedullary osteosynthesis of diaphyseal fractures of the tibia
0523U100173
Ianina O. GOLOVINA
Bioreconstruction with segmental bone allografts post-resection defects of long bones in case of their tumor lesions
0423U100101
Ladyka Viktoriya O.
Surgical tactics of treatment open fractures of the bones, lower leg with significant damage to soft tissues
0822U100436
Abbasov Samir
Diagnosis and treatment of partial tears of the rotator cuff tendon
0822U100435
Shcherbakov Dmytro E.
Clinical and experimental justification for the application of the improved radial head implant mode