Academic literature on the topic 'Ciment osseux'

Vertebroplasty is a new technique in orthopedic surgery for stabilizing fractured vertebra. In this technique acrylic bone cement as a biocompatible material is injected through a cannula inside of vertebra. There are several concerns in this technique that the most serious one is cement leakage out of vertebra. The main reasons are improper viscosity and lack of visibility. Clinicians who practice vertebroplasty use commercial highly concentrated radiopaque acrylic bone cement (more than 25%BaSO[subscript 4] or ZrO[subscript 2]) or a cement with manually added radiopaque agents. High density materials with attenuation under X-ray are good alternatives compared to conventional radiopaque agents (BaSO[subscript 4] or ZrO[subscript 2]) in acrylic bone cement for application in vertebroplasty. In the first part of this study, thermal and rheological properties of modified acrylic bone cement with conventional radiopaque agent (Barium Sulfate, BaSO[subscript 4]) are studied. Additions of barium sulfate are in the form of substitute or excess. In substitute formulation, barium sulfate is replaced with the same weight of powder and liquid to powder ratio kept constant. In the excess formulation, barium sulfate added as excess and liquid to powder ratio decreased. In the second part of this study, high density radiopaque agents are used as alternative radiopacifier. Experimental design technique is used to study the effect of X-ray conditions, concentration, type, and size of radiopaque agents on the visibility of bone cement. The visibility of bone cement was quantified by the measurement of contrast index. In the first project, it was found that the setting time increased with the increase of concentration of radiopacifier in substitute formulation of barium sulfate bone cement. With increase of barium sulfate concentration, excess formulations showed higher residual monomer but for substitute cement, we had a decreasing trend. Acrylic bone cements with excess formulation had higher initial viscosity compared to reference or substitute but the variation of viscosity with time was lower for substitute formulation and cements had higher working time. In the second project, contrast index was the same for barium sulfate, tungsten, and zirconium in the lower voltage but in higher voltage of X-ray lamp, tungsten and zirconium gave higher contrast index. Variation of current in X-ray lamp changed the contrast index of cement slightly compared to the effect of voltage. Bone cement with nano tungsten had higher contrast index compared to the cement with micro size tungsten although micro size zirconium as radiopacifier gave higher contrast index than nano size zirconium.

Les ciments acryliques osseux sont une solution courante pour traiter des lacunes osseuses. L'incorporation de charges permet d'en améliorer les propriétés, ainsi l'amidon pour la dégradabilité, associé à l’acétate de cellulose pour les propriétés mécaniques, et les phosphocalciques pour ces dernières et la bioactivité. Très souvent, le polymère est le polyméthacrylate de méthyle et l'amidon, celui issu du maïs. La majorité des études les concernent. Celle-ci porte donc sur des formulations classiques mais à base de 2-hydroxyéthylméthacrylate, incorporant un amidon de waxy-maïs, maïs, amylomaïs, blé, pois ou pomme de terre, avec ou sans enzyme (α-amylase). L’HEMA apporte sa capacité à s’hydrater et les amidons à se dégrader. Temps et température maximale de prise ont été étudiés en fonction de la formulation, de même, le taux d'hydratation du ciment et sa perte de masse en fonction du temps d'immersion dans un fluide biologique. Les propriétés mécaniques ont été approchées à travers des essais de traction et de compression. La radio-opacité a été prise en compte. Paramètres de prise et taux d'hydratation (d'où un gonflement in situ favorable au comblement d'une lacune) se sont révélés peu influencés par l’origine botanique de l'amidon ou la présence de l'enzyme, contrairement à la dégradabilité. Le gonflement, néfaste si trop important, a été contrôlé grâce à une pré-saturation en eau, la perte des propriétés mécaniques après immersion en découlant l'étant par ajout de plâtre. Le dioxyde de zirconium s’est révélé le radio-opacifiant le plus approprié. L’ensemble des résultats a conduit à formuler deux ciments optimisés en fonction de la dégradabilité recherchée<br>Acrylic cements are a current solution to deal with osseous gaps. The incorporation of fillers allows improving the properties, so starch for the degradability, associated with cellulose acetate for the mechanical properties, and calcium phosphates for the latter and the bioactivity. Very often, the polymer is polymethyl methacrylate and the starch is issued from corn. So the majority of the studies concern them. Thus this one concerns classic formulations but with 2-hydroxyethylmethacrylate, incorporating starch from waxy-maïs, corn, amylomais, wheat, pea or potato, with or without enzyme (α - amylase). HEMA brings its capacity to hydrate and starches to degrade. Setting time and maximal temperature were studied according to the formulation, also, the water uptake of the cement and its weight loss according to the immersion time in a biological fluid. The mechanical properties were approached through tensile and compression tests. The radio-opacity was taken into account. Curing parameters and water uptake (leading to in situ swelling favourable to the filling of a gap) were little influenced by the botanical origin of starch or by the presence of enzyme, contrary to the degradability. The swelling, negative if too important, was monitored through a pre-saturation by water and the resulting loss of the mechanical properties after immersion through addition of plaster. The zirconia was the most appropriate radio-opacifier. The results led to formulate two cements optimized according to the desired degradability

Cette thèse s'inscrit dans le contexte du développement d'un dispositif médical combiné pour la libération locale d'un bisphosphonate, inhibiteur de la résorption osseuse, afin de traiter les dérèglements pathologiques du remodelage osseux liés à une suractivité ostéoclastique. Basé sur les connaissances antérieures de l'équipe concernant les interactions phosphates de calcium - • bisphosphonate le cas précis de l' Alendronate a été approfondi. La précipitation de l 'Alendronate sous forme de sels calciques en présence de phosphate di-calcique dihydraté, des phosphates tricalciques_ a. Et ß ainsi que sa chimisorption par échange ionique à la surface d'une apatite déficiente en calcium nanocristalline sont mises en évidence par des études de sorption, par des caractérisations en RMN du solide ainsi que des observations par MEBetMET. L'influence de l'ajout d'Alendronate (quantité et mode d'introduction) sur la prise d'un ciment apatitique optimisé est étudiée non seulement par des techniques classiques mais aussi par des techniques analytiques innovantes (mesures d'impédance complexe à hautes fréquences et RMN du solide). Les résultats de la caractérisation des interactions phosphate de calcium-Alendronate ont été appliqués afin de minimiser l'effet retardateur significatif de l' Alendronate sur la cinétique de la prise du ciment. Enfin, le développement d'un modèle mathématique décrivant les interactions Alendronate-apatite déficiente en calcium (ciment pris) et prenant en compte la diffusion des fluides dans un bloc de ciment permet d'appréhender in vivo la libération de l'Alendronate par le ciment pris<br>This dissertation is a part of the development of a combined medical device for the local release of a bisphosphonate, a bone resorption inhibitor, for the treatment of bone-resorption disorders caused by increased osteoclastic activity. Using the background of the working-groups knowledge on calcium phosphate-bisphosphonate interactions, the case of a specific bisphosphonate, Alendronate, has been studied in detail. Alendronate precipitates as calcium salts in the presence of a. -Tricalcium phosphate, ß-Tricalcium phosphate and Dicalciumphosphate dehydrate, while it is chemically adsorbed by ion exchange on the surface of nanocrystalline calcium deficient apatite. The interactions have been investigated by sorption studies, characterization by solid state NMR and SEM/TEM observations. Moreover, the influence of the addition of Alendronate (amount and introduction mode) on the cements setting reaction and the final product has been studied by classical techniques as well as innovative analytical techniques, namely solid state NMR and high frequency impedance measurements. The results concerning Alendronate- calcium phosphate interactions are then applied to reduce the significant retarding effect of Alendronate on the cements setting kinetics. Finally, a mathematical model describing the interactions ofbisphosphonates with calcium deficient apatite has been adapted to take into account the diffusion of fluids in a block of cured cement to simulate the in vivo release of Alendronate

Ce travail porte sur la mise au point, le développement et l’étude de la dégradation et de la biocompatibilité d’un nouveau ciment phosphocalcique modifié par ajout de strontium. Un ciment composite formé par l’insertion de microsphère de PLAGA a aussi été développé. Ces ciments ont un intérêt thérapeutique en orthopédie et en chirurgie maxillo-faciale pour le comblement ou le renforcement osseux. Les caractéristiques mécaniques, rhéologiques et radiologiques du ciment et du composite ont été évaluées et optimisées pour rendre leurs formulations à la fois résistantes, injectables et radio-opaque. Un travail de développement à été mené pour répondre au mieux au cahier des charges clinique de ce type de substitut osseux. La chimie de la réaction au sein du ciment à été étudiée pour connaître les mécanismes réactionnels, l’évolution et le produit final de la réaction de prise. Des tests in vitro sur la dégradation par dissolution passive des constituants du ciment et du composite ont été réalisés ainsi que l’étude de la biocompatibilité sur des cultures cellulaires. Des expérimentations animales sur la peau de souris et sur le tibia de lapin ont permis de confirmer la biocompatibilité du ciment et du composite et de donner une première évaluation de sa résorption et de son remplacement par du tissu osseux néo formé<br>The aim of this thesis is to design and develop a new calcium phosphate cement modified by addition of strontium and a composite cement formed by the insertion of PLAGA microspheres.These cements have a therapeutic interest in orthopaedic and maxillofacial surgery for bone filling or reinforcement.The mechanical, rheological and radiological properties of cement and composite were evaluated and optimized to improve their mechanical strength, injectability and radio-opacity. Development works were conducted to meet clinical specifications required for this type of bone substitute.The cement chemistry was studied to determine the reaction mechanisms, evolution and the final product of the setting reaction. In vitro tests on the degradation of cement components and composites were performed and the biocompatibility was studied by cell cultures.Animal experiments on mouse skin and rabbit tibia have confirmed the biocompatibility of these cements and provide a preliminary assessment of its resorption and replacement by newly formed bone tissue

L'implantation de substituts osseux synthétiques a permis de diminuer les risques de contamination induits par les greffes. Le confort du patient associé à un souci financier ont amené les chercheurs à développer de nouvelles techniques d'interventions chirurgicales. Ces techniques ont nécessité le développement de substituts osseux injectables. Ce travail présente l'élaboration d'un tel substitut et son étude physico-chimique, galénique et les premiers de biocompatibilité. La première partie est consacrée à la présentation des phosphates et des techniques d'injection. Un procédé de mesure de l'injectabilité des ciments est décrit. La deuxième partie s'intéresse à l'optimisation de la formulation et aux modifications physico-chimiques induites par l'introduction de deux additifs: le silicone et le polyéthylène glycol. La troisième partie correspond à l'étude in vivo des ciments optimisés. La quatrième partie présente l'étude galénique initiée sur les différents ciments.

Ce travail porte sur la recherche et le développement d'un matériau de substitution osseuse permettant une implantation par chirurgie mini invasive, limitant les infections post-opératoires et dont la résorbabilité serait adaptée à la cinétique de régénération osseuse. Nous nous sommes intéressés à un ciment à base de carbonate et de phosphate de calcium (CaCO3 – CaP) dont la réaction de prise conduit à la formation d'une apatite nanocristalline analogue au minéral osseux. Dans une première partie la cinétique de prise et le produit de réaction ont été caractérisés par différentes techniques, notamment la diffraction des RX et les spectroscopies FTIR et RMN du solide. Un sel d'argent – Ag3PO4 ou AgNO3, choisis pour leurs propriétés antibactériennes – a été ensuite introduit dans la formulation. Son effet sur la cinétique de la réaction chimique de prise a été mis en évidence par traitement des spectres FTIR et RMN et un mécanisme réactionnel original impliquant les ions argent et nitrate dans la formation de l'apatite a été proposé. L'ajout d'un polysaccharide, la carboxyméthylcellulose (CMC), dans la phase solide du ciment a montré une très nette amélioration de l'injectabilité de la pâte, avec la disparition du phénomène de séparation des phases qui limite généralement l'injectabilité des ciments minéraux. La résistance à la compression et le module élastique des ciments composites ont été par ailleurs augmentés, parallèlement à une diminution de leur porosité. Différentes études in vitro en présence de cellules ou de bactéries ont enfin été réalisées et ont mis en évidence respectivement la cytocompatibilité des différentes compositions de ciments étudiées et le caractère antibactérien de ces matériaux à partir d'une certaine concentration en argent. L'implantation in vivo de compositions choisies a présenté des résultats très prometteurs quant à la résorbabilité d'un ciment composite CaCO3 - CaP/CMC/Ag et à la néoformation osseuse<br>The present work concerns research and development of a material for bone substitution, enabling implantation through a mini-invasive surgery, limiting post-operative infections and whose resorbability is adapted to bone regeneration kinetics. This study focused on a calcium carbonate and phosphate based cement, whose setting reaction leads to the formation of a nanocrystalline apatite, similar to bone mineral. First, the setting kinetics and the reaction products were characterised using different techniques, especially X-ray diffraction and FTIR and solid-state NMR spectroscopies. A silver salt – Ag3PO4 or AgNO3, chosen for their antibacterial properties – was then introduced in the formulation. Its effect on the setting reaction kinetics was revealed by data processing of FTIR and NMR spectra and an original reaction mechanism which involves silver and nitrates in the formation of apatite was proposed. The addition of a polysaccharide, carboxymethylcellulose (CMC), in the solid phase of the cement showed a clear improvement of the injectability of the paste, preventing the occurrence of filter-pressing phenomenon, often limiting the injectability of mineral cements. The resistance to compressive strength and elastic modulus of the composite cement were also improved together with a decrease in their porosity. Different in vitro studies were carried out in the presence of cells or bacteria and demonstrated the cytocompatibility of different cement compositions and their antibacterial properties starting at a certain silver concentration, respectively. In vivo implantation of selected compositions showed promising results concerning resorbability of a composite CaCO3 - CaP/CMC/Ag cement and the associated bone neoformation

Les substituts osseux constituent une alternative à l'utilisation des greffes osseuses. Les ciments phosphocalciques sont des candidats de choix puisqu'ils sont biocompatibles et injectables. Toutefois leur utilisation est limitée aux sites osseux sains, aux zones non porteuses et à des petits défauts. La première partie de cette thèse s'inscrit dans le développement d'un dispositif médical combiné pour la libération locale du gallium, potentiel inhibiteur de la résorption osseuse, afin de renforcer des sites osseux fragilisés par l'ostéoporose. Dans un premier temps, notre étude a reposé sur la synthèse et la caractérisation de phosphates de calcium, la CDA et le ß-TCP, dopés au gallium. Il a été mis en évidence que l'intégration de gallium modifie la structure de ces matériaux. Dans un deuxième temps, ces phosphates de calcium ont été intégrés dans la composition d'un ciment et l'influence du gallium sur les propriétés physico-chimiques, mécaniques et biologiques du ciment a été étudiée. La deuxième partie de ce mémoire traite de l'amélioration des propriétés texturales et mécaniques des deux ciments phosphocalciques, dénommés TPN et TPC, par l'ajout d'une composante organique, le sang. Pour les deux ciments, le sang a permis d'obtenir une pâte collante. La porosité et les propriétés mécaniques et rhéologiques des deux ciments ne sont pas altérées de la même façon par le sang. Ces systèmes combinés (avec le gallium ou le sang) pourraient répondre aux limites rencontrées dans l'utilisation des ciments phosphocalciques<br>Bone grafts substitutes are an alternative to autologous bone grafting procedure. Calcium phosphates cements are good candidates as they are biocompatible, osteoconductive, resorbable and injectable. However, their use is limited to healthy bone sites in small non-load bearing cavities. The first part of this thesis aims the development of a combined medical device for the local release of gallium, an osteoclastic inhibitor, in order to reinforce locally osteoporotic bone. This study is based on synthesis and characterization of calcium phosphate, CDA and ß-TCP, doped with gallium. It has been shown that the incorporation of gallium changes the structure of these materials. Then these calcium phoshates have been incorporated into a typical composition of cement and the influence of gallium on physico-chemical, mechanical and biological properties of this cement has been studied. The second part of this thesis deals with the improvement of textural and mechanical properties of two calcium phosphate cements, named TPN and TPC, by adding an organic component : blood. For both cements, the blood has led to the formation of a cohesive, moldable and sticky paste. The porosity and both mechanical and rheological properties of both cements were altered differently by blood addition. These combined systems (with gallium or blood) could address the limitations usually encountered in the use of calcium phosphate cements

La perte de fixation de l'implant est la principale cause d'échec à long terme d'une prothèse de hanche cimentée. La polymérisation du ciment osseux (PMMA) est une réaction exothermique entraînant la formation de contraintes résiduelles et de porosité dans le ciment. Le projet consiste à étudier la polymérisation du PMMA en fonction des conditions initiales du système implant/ciment/os; trouver un lien entre les contraintes résiduelles, la microstructure et la résistance de l'interface tige/ciment. Les résultats démontrent que les contr aintes résiduelles sont fortement influencées par le type de ciment, la méthode de mélange et les conditions initiales du système. Les contraintes maximales mesurées à l'interface implanticiment atteignent 1 MPa. La porosité interfaciale varie de 0 à 60% et la résistance de l'interface varie entre 1,1 et 1,6 MPa. Les contraintes résiduelles sont indépendantes de la porosité. Aucune corrélation n'est établie entre ces contraintes et la résistance de l'interface.

Thèse (Ph.D) -- École de technologie supérieure, Montréal, 2007.<br>"Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". CaQMUQET Bibliogr. : f. [210]-219. Également disponible en version électronique. CaQMUQET