أربطة صناعية

أربطة صناعية هي أجهزة تستخدم لاستبدال الأربطة التالفة. واليوم تعتبر الأربطة الصناعية الأكثر استعمالاً في عمليات إعادة بناء الرباط الصليبي الأمامي. وعلى الرغم من أن الزراعة الذاتية هي أكثر نوع شائع من جراحات إصلاح الأربطة، إلا أن هناك العديد من المواد التي تم تطويرها لتلائم الأربطة الصناعية منذ الحرب العالمية الثانية. تصنع العديد من الأربطة الصناعية من البوليمرات الصناعية مثل بولي إيثيلين تيرفثالات. وقد أضيفت أغطية متنوعة لتحسين التوافق الحيوي للبوليمرات الصناعية. وكانت الأربطة الصناعية الأولى المطورة في الثمانينات غير فعالة بسبب تلف المواد. حاليا أصبح جهاز تقوية الرباط المتقدمة للأربطة الصناعية (لارس) أكثر استخداماً في التطبيقات السريرية. و الهندسة النسيجية هي مجال متنامي من الأبحاث التي تهدف إلى استعادة وظائف الرباط.

 تاريخ 
بدأت أبحاث الأربطة الصناعية إبان الحرب العالمية الثانية. وقد قام د.كورنر باسنخدام قطعة من خيوط الفضة كطعم صناعي لإعادة إصلاح الرباط الصليبي الأمامي المتمزق في أول حالة للأربطة الصناعية عام 1914.
في بدايات الثمانينات، ساهم التطور التكنولوجي في علم الكيمياء والمصنعات في تطوير مواد طبية مناسبة. وقام الأطباء باستخدام هذه المواد في الممارسات السريرية. عام 1986 قامت إدارة الغذاء و الدواء الأمريكية باعتماد أول رباط صناعي مصنوع من الغور تكس للاستخدام في عمليات إصلاح الرباط الصليبي الأمامي.
تكون تصميم الرباط الصناعي في الثمانينات من جزئين أساسيين: كابل أو شريط غير مرن نسبيا، وأسطوانات مطاطية سيليكونية على جانب واحد أو جانبين. ويصنع الكابل أو الشريط عادة من البولي إيثيلين، والنايلون، وألياف الكربون. وتختلف أحجام أسطوانات مطاط السيليكون لتتناسب مع مختلف أحجام المرضى. ونظريا تسمح مرونة مطاط السيليكون ببعض التشوه عند التعرض لأحمال قليلة نسبيًا، و يتصلب الرباط الصناعي تحت الأحمال الأعلى للحفاظ على هيئته. ولكن عمليًا لم يصل هذا التصميم لهدفه أبداً وهو مطابقة الرباط الطبيعي. إذ كان أداء الأربطة الصناعية غير مناسب للاستخدام الطبي الموسع لها. وظهر على المدى الطويل ضعف في الأداء ومضاعفات، بل وحتى فشل كامل في الأداء.
تسبب تدهور المواد في عدم فاعلية الأربطة الصناعيةالأولى. وبدأت المشكلات في الظهور بعد أشهر أو سنين من العلاج. و أوضح جي إي بولس في تقرير مفصل عن استخدام مادة الغور-تكس في عمليات إصلاح الرباط الصليبي الأمامي قائلا: " أظهرت النتائج الأولية لاستخدام مادة غور-تكس في إصلاح الرباط الصليبي الأمامي معدلات منخفضة للفشل. وللأسف، مع المتابعة المطولة استمرت معدلات المضاعفات في الزيادة. واستمر الفشل الحركي والانصبابات والعدوى في الظهور". في ذلك الوقت لم تسمح المواد المستخدمة في الأربطة الصناعية بأداء حركي مناسب. وتدهور الأداء الحركي لكثير من هذه المواد على المدى البعيد.

 التصميم الحالي 
الاستخدام الأولي للأربطة الصناعية يكمن في عمليات إصلاح الرباط الصليبي الأمامي. تسعى العديد من الأربطة الصناعية إلى مطابقة الرباط الصليبي الأمامي الأصلي أو تجاوزه في الأداء.
ويتميز الأداء الحركي للرباط الصناعي بمقاومة السحج، ومقاومة الإجهاد عند الانحناء والدوران، ومنع انزلاق الطعم أو تمزقه.
إن التوافق البيولوجي مهم من أجل أداء الرباط الصناعي في الجسم. ويرتبط التوافق النسيجي مع نمو أنسجة جديدة، وهجرة الخلايا الليفية، والاندماج العظمي للعظم، ونقص الالتهاب، ومنع تسرب النسيج الندبي، وتحسين خاصية امتصاص الماء. أظهر نمو الأنسجة وهجرة الخلايا الليفية تحسناً ملحوظاً في قوة الرباط الصناعي، كما أن الاندماج العظمي مع العظم المحيط يمكنه أن يقلل من انزلاق الطعم.
صممت العديد من الأربطة الصناعية بهدف تقليل الالتهابات وتسرب النسيج الندبي لأنها قد تعيق القوة الميكانيكية للرباط وقد تسبب انفجار الطعم. وتسعى الأربطة الصناعية إلى تحسين خاصية امتصاص الماء لأنها قد تستثير الجهاز المناعي للمريض ضد الأجسام الغريبة.

جهاز تقوية الرباط المتقدمة (لارس) أصبح كثر جراحة رائدة في جراحات الرباط الصليبي الأمامي. وهو مصنع من البولي إيثيلين. يتكون من جزء داخل عظمي وجزء داخل مفصلي. يتكون الجزء الداخل عظمي من ألياف طولية محاطة بجزء عرضي منسوج حولها، وهذا الجزء المنسوج قد يساعد في منع التشوه و السحج. والجزء داخل المفصلي يتكون من ألياف طولية ملفوفة مسبقاً بزاوية 90 درجة، وهذا الجزء مصمم من أجل مقاومة الإجهاد و المساهمة في زيادة النمو النسيجي.
تتكون أربطة ليدز كيو من جسم أقرب للشبكة مصنوع من البولي إستر. وتهدف إلى مطابقة الخصائص الميكانيكية للرباط الصليبي الأمامي الأصلي. قد تساهم الطبيعة المسامية لها في تحسين النمو النسيجي والتي أظهرت تحسنا في الخصائص الميكانيكية. يتكون الطعم الصناعي من 75% حمض بوليجليكوليك متعدد مضفر قابل للتحلل و 25% خيط داكرون دائم.
يتكون رباط كينيدي لاد الصناعي من حبال البولي بروبيلين. وهي مصممة لتحسين نمو الأنسجة والانتقال المتزايد للحمل إلى الرباط الجديد.
تصغير|جهاز تقوية الرباط المتقدمة للأربطة الصناعية (لارس). تشير النهايتان إلى الأجزاء داخل العظمية ويشير الجزء الوسطي إلى الجزء داخل المفصلي
يمتلك الرباط الصليبي الأمامي في الإنسان قوة شد في حدود ألف نيوتن، ويتمدد في حالة الفشل حتى 10%. وتختلف الخصائص الميكانيكية للرباط الصليبي الأمامي بين أفراد المجتمع؛ حيث تكون قوة الرباط الصليبي الأمامي في الأطفال أكبر من البالغين.
تمتلك أربطة حمض البوليجليكوليك و الداكرون قوة شد في حدود 3500 نيوتن ومتوسط تمدد يصل إلى 20%. وتمتلك أربطة كينيدي لاد قوة شد تصل إلى 1500 نيوتن تقريبا وصلابة تصل إلى 50 نيوتن لكل ملليمتر. بينما تمتلك أربطة ليدز كيو الصناعية قوة شد تقترب من 2000 نيوتن و صلابة تصل إلى 250 نيوتن لكل ملليمتر بعد حدوث نمو للأنسجة. أما بالنسبة لجهاز تقوية الرباط المتقدمة (لارس) فتختلف الخصائص الميكانيكية تبعا لعدد الألياف المستخدمة. فالرباط ذو المحتوى الأعلى من الألياف سيحصل على قوة شد أكبر. في خلال الاختبارات، أظهرت أربطة لارس ذات عدد ألياف 60 قوة شد مقدارها 2500 نيوتن بينما حصلت الأربطة ذات 120 ليفة على قوة شد مقدارها 5600 نيوتن. وأظهر النسيج النامي تحسناً في خصائص المرونة واللزوجة وتقليل الاحتكاك.
تصغير|رباط صناعي من البولي إيثيلين تريفثالات مغطى بحمض الهيالورونيك ،وتظهر بوضوح ارتشاحات نسيج الكولاجين.
أضيفت الأغطية للأربطة من أجل تحسين التوافق البيولوجي.أظهرت أغطية الزجاج البيولوجي 58 اس والهيدروكسي أباتيت تحسناً في الاندماج العظمي والنشاط الخلوي في التجارب المعملية و التجارب على الحيوانات عندما تمت إضافتها إلى أربطة البولي إيثيلين تريفثالات بطريقة الغمر. أظهرت العلاجات المغطاة بمادة الهيدروكسي بروبيل سليولوز تحسنا في الاندماج العظمي لأربطة البولي إيثيلين تريفثالات في التجارب على الحيوانات. وتكون أربطة البولي إيثيلين تريفثالات غير المغطاة كارهة للماء لذلك يتم تغطيتها من أجل تحسين خاصية امتصاص الماء. أظهرت أغطية حمض الهيالورونيك تحسنا في خاصية امتصاص الماء وقللت من تكون النسيج الندبي والالتهابات في التجارب المعملية. يتم إضافة حمض الهيالورونيك و ال في الأغطية المحتوية عليهما عن طريق وضع طبقة ثم طبقة فوقها، وقد أظهروا تحسناً في تكون الخلايا العظمية للأجزاء الملامسة للأربطة في الفئران. يستخدم ال لتحسين خاصية امتصاص الماء و تحسين النمو العظمي و تركز المعادن، بينما يقوم حمض الهيالورونيك بتحسين التمايز والنمو الخلوي. وأظهرت أغطية البولي صوديوم ستيرين سالفونيت تحسنا في وظائف الركبة و مطابقة للرباط الصليبي الأمامي في التجارب على الحيوانات.
 الاستخدامات الطبية 
إن الرباط الصليبي الأمامي من الأجزاء التي تتعرض للإصابة بشكل متكرر في جسم الإنسان والتي قد تؤدي إلى إصابات ملحقة مثل تمزق الغضروف الهلالي وضمور الغضروف المفصلي، في حالة عدم تلقي العلاج المناسب. لذلك فإن إعادة بناء الرباط الصليبي الأمامي هو عملية شائعة لعلاج إصابات الرباط الصليبي الأمامي، وتتم في 30% من الحالات، وتتمكن من استعادة ثبات مكونات الركبة. وتستخدم العمليات التقليدية لإعادة تكوين الرباط الصليبي الأمامي طعمًا ذاتيًا أو من متبرع ما يتطلب وقتاً أطول للتأهيل في أغلب الحالات، ويتسبب في زيادة معدل إصابة المتبرع على المدى الطويل.
أدت الاهتمامات الأولية في مجال الأربطة الصناعية إلى استزراع أنسجة صناعية، مثل أربطة البروبلاست المصنعة من التافلون وألياف الكربون، والبولي فليكس المصنوعة من البولي بروبيلين. وأوضحت النتائج استجابة ضعيفة للالتواء. واعتماداً من إدارة الغذاء و الدواء الأمريكية وما تم استخدامه في العيادات لاحقاً، أظهرت أربطة الغور-تكس الصليبية الصناعية معدلات أقل للفشل الميكانيكي، ولكن معدلات أعلى للتمزق و الانفجار على المدى الطويل. وعليه تم وقف استعمال أربطة ال غور تكس واستعمال أربطة ليدز كيو، وفي المتابعة المطولة فيما بعد أظهرت أربطة ليدز كيو أداء واعداً في البداية، ولكنها أظهرت معدلات ثبات أقل على مدار عامين، وزيادة في التغيرات التحللية مقارنة بالمفصل الآخر على مدار عقد كامل.

في القرن الحادي والعشرين، أصبح جهاز تقوية الرباط المتقدمة (لارس) هو الأكثر شيوعًا. وأربطة لارس لا تظهر نتائج مرضية في الحال فحسب، بل لا يتغير أداؤها في عامين على الأقل. وتمتلك أربطة لارس ثباتا أعلى ومعدلات إصابة أقل بالمقارنة مع الطعم من متبرع في الأبحاث على المدى القصير، في دراسة دامت 9 أعوام أظهرت أربطة لارس معدلات نجاح 100%. بينما دائما ما أظهرت طعوم الرباط الصليبي الأمامي فشلا وضعفا في الأداء بل وحتى فشلا كاملا في الأداء وزيادة في معدلات الإصابة. وحاليا تعتبر أربطة لارس هي الأفضل مقارنة بالطعوم الذاتية و حتى الطعوم الصناعية الأخرى.
تصغير|معدل حدوث إصابة للركبة في المرضى الذين حدث معهم فشل لجهاز تقوية الرباط المتقدمة(لارس)
المضاعفات التي تحدث مع الأربطة الصناعية في أول عشرة أعوام عادة ما تكون تمزقات، تآكلات للأربطة، التهاب الأغشية الزلالية و عدم ثبات المفصل المتكرر، وتحلل العظام، والانصبابات المزمنة. لا تظهر المضاعفات عادة بعد الجراحة مباشرة ولا على المدى القصير، وإنما تظهر في حالات قليلة بعد عشرة أعوام.البحث والمتابعة ضروريان لدراسة أداء بعض المواد الصناعية للأربطة الصناعية و لقياس صحة المرضى. عادة ما يتم قياس معدلات التمزق و الانفجار في عامين إلى خمسة أعوام.
 الهندسة النسيجية 
بينما لا يزال مستقبل الأربطة الصناعية مجهولًا، تهدف أبحاث الهندسة النسيجية إلى إعادة تكوين وإصلاح الأربطة الصناعية لتستعيد وظيفتها الطبيعية. ستعتمد الهندسة النسيجية للرباط الصليبي الأمامي على تشافي الرباط الصليبي الداخلي؛ نظراً لأن الرباط الصليبي الأمامي لا يتشافي بشكل طبيعي وحده. وسيتم استخدام خلية الزراعة للهندسة النسيجية في إصلاح الرباط الصليبي الأمامي. يجب على خلية الزراعة أن تمتلك المقومات الآتية: أن تكون سهلة التوفر، قادرة على التنامي، وفعالة في تكوين مادة ناضجة حول الخلايا. وتستخدم في الهندسة النسيجية الخلايا الجذعية المشتقة من نخاع العظام، والخلايا الجذعية المشتقة من الخلايا الدهنية، والخلايا الجذعية المشتقة من الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية، والخلايا الليفية من قلفة الإنسان.
 مراجع 

تصنيف:أربطة
تصنيف:جراحة العظام
تصنيف:طب
تصنيف:عظام