أسمنت العظام

الأسمنت العظمي مادة حيوية اصطناعية تُستخدم في جراحة العظام لتثبيت الغرسات، وملء عيوب العظام، وتثبيت الكسور من خلال إنشاء رابطة ميكانيكية بين الأجهزة التعويضية والعظم الحي. وقد استُخدم في المفاصل الاصطناعية ( مفاصل الورك ، ومفاصل الركبة ، ومفاصل الكتف ، ومفاصل المرفق ) لأكثر من نصف قرن. تُثبّت المفاصل الاصطناعية (المعروفة باسم الأطراف الاصطناعية) باستخدام الأسمنت العظمي. يملأ الأسمنت العظمي الفراغ بين الطرف الاصطناعي والعظم، ويؤدي دورًا هامًا كمنطقة مرنة. هذا ضروري لأن مفصل الورك البشري يتعرض لقوى تعادل تقريبًا 10-12 ضعف وزن الجسم، وبالتالي يجب أن يمتص الأسمنت العظمي القوى المؤثرة على الورك لضمان بقاء الغرسة الاصطناعية في مكانها على المدى الطويل.

إن الأسمنت العظمي، من الناحية الكيميائية، ليس إلا مادة البلكسيغلاس (أي بولي ميثيل ميثاكريلات أو PMMA). ^{[ 1 ]} استُخدم PMMA سريريًا لأول مرة في أربعينيات القرن العشرين في جراحة التجميل لسد الفجوات في الجمجمة. أُجريت اختبارات سريرية شاملة لتقييم توافق الأسمنت العظمي مع الجسم قبل استخدامه في الجراحة . وقد سمح التوافق النسيجي الممتاز لـ PMMA باستخدام الأسمنت العظمي لتثبيت الأطراف الاصطناعية للرأس في خمسينيات القرن العشرين.

تُجرى اليوم ملايين العمليات الجراحية من هذا النوع سنويًا في جميع أنحاء العالم، ويستخدم أكثر من نصفها بشكل روتيني الأسمنت العظمي، وهذه النسبة في ازدياد. يُعتبر الأسمنت العظمي مادة تثبيت موثوقة نظرًا لسهولة استخدامه في الممارسة السريرية، ولا سيما بسبب معدل نجاحه الطويل المُثبت مع الأطراف الاصطناعية المثبتة بالأسمنت. تُظهر سجلات استبدال مفاصل الورك والركبة ، مثل تلك الموجودة في السويد والنرويج ^{[ 2 ]} ، بوضوح مزايا التثبيت بالأسمنت. وقد تم استحداث سجل مماثل للأطراف الاصطناعية الداخلية في ألمانيا عام 2010 ^{[ 3 ].}

تُصنع أسمنتات العظام من مكونين. يتكون كل مكون من مسحوق (مثل بولي ميثيل ميثاكريلات مُبلمر مسبقًا، أو حبيبات بولي ميثيل ميثاكريلات أو ميثيل ميثاكريلات مشتركة، أو مسحوق غير متبلور، ومادة مُعتمة للأشعة، ومُحفز) وسائل (مونومر ميثيل ميثاكريلات، ومُثبت، ومُثبط). يُخلط المكونان، ويحدث بلمرة جذرية حرة للمونومر عند مزج المُحفز مع المُسرع. تتغير لزوجة أسمنت العظام بمرور الوقت من سائل إلى عجينة يُمكن تطبيقها بأمان، ثم يتصلب في النهاية ليصبح مادة صلبة. ^{[ 4 ]} يُمكن ضبط وقت التصلب لمساعدة الطبيب على تطبيق أسمنت العظام بأمان في موضع العظم، إما لتثبيت الأجهزة التعويضية المعدنية أو البلاستيكية بالعظم، أو لاستخدامه بمفرده في العمود الفقري لعلاج كسور الضغط الناتجة عن هشاشة العظام.

ترتفع درجة حرارة الأسمنت العظمي أثناء عملية البلمرة الجذرية الحرة الطاردة للحرارة، لتصل إلى حوالي 82-86  درجة مئوية داخل الجسم، وهي درجة حرارة أعلى من المستوى الحرج لتلف البروتينات في الجسم. وتُعزى درجة حرارة البلمرة المنخفضة هذه إلى رقة طبقة الأسمنت نسبياً، والتي يجب ألا تتجاوز 5  مم، وإلى تبديد الحرارة عبر سطح الطرف الاصطناعي الكبير وتدفق الدم. ^{[ 5 ]}

تُستخدم المكونات الفردية لأسمنت العظام أيضًا في مجال مواد حشو الأسنان. كما تُستخدم البلاستيكات القائمة على الأكريلات في هذه التطبيقات. ورغم أن المكونات الفردية ليست آمنة تمامًا كمواد مضافة صيدلانية أو مواد فعالة بحد ذاتها، إلا أنه في أسمنت العظام، تتحول هذه المواد أو تُغلف بالكامل في مصفوفة الأسمنت خلال مرحلة البلمرة، بدءًا من زيادة اللزوجة وحتى التصلب. وبناءً على المعرفة الحالية، يُمكن تصنيف أسمنت العظام المتصلب على أنه آمن، كما أُثبت في الدراسات المبكرة التي أُجريت في خمسينيات القرن الماضي حول توافقه مع الجسم.

في الآونة الأخيرة، استُخدم الأسمنت العظمي في العمود الفقري في عمليات رأب الفقرات أو رأب الحدبة . ويعتمد تركيب هذه الأنواع من الأسمنت في الغالب على فوسفات الكالسيوم، ومؤخرًا على فوسفات المغنيسيوم . وقد طُوِّر تركيب جديد لأسمنت العظام قابل للتحلل الحيوي، وغير طارد للحرارة، وذاتي التصلب، يعتمد على فوسفات المغنيسيوم غير المتبلور (AMP). وقد تم تجنب حدوث التفاعلات الطاردة للحرارة غير المرغوب فيها باستخدام AMP كمادة أولية صلبة. ^{[ 6 ]}

ما يُعرف بمتلازمة زرع الأسمنت العظمي (BCIS) موصوف في الأدبيات الطبية. ^{[ 7 ]} لطالما ساد الاعتقاد بأن المونومر غير المكتمل التحول، المنطلق من الأسمنت العظمي، هو سبب تفاعلات الدورة الدموية والانسداد . إلا أنه بات معروفًا الآن أن هذا المونومر (المونومر المتبقي) يُستقلب بواسطة سلسلة التنفس الخلوي، وينقسم إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، ثم يُطرح خارج الجسم. قد تحدث الانسدادات دائمًا أثناء تثبيت المفاصل الاصطناعية عند إدخال المادة في القناة الفخذية التي تم تنظيفها مسبقًا. ينتج عن ذلك ارتفاع في الضغط داخل النخاع العظمي، مما قد يدفع الدهون إلى الدورة الدموية.

إذا كان المريض يعاني من حساسية تجاه أي من مكونات الأسمنت العظمي، فإنه وفقًا للمعرفة الحالية، لا ينبغي استخدام الأسمنت العظمي لتثبيت الطرف الاصطناعي. ويُعد التثبيت بدون أسمنت - أي زراعة الأسنان بدون أسمنت - هو البديل.

تتطلب تركيبات الأسمنت العظمي الجديدة توصيفًا وفقًا لمعيار ASTM F451. ^{[ 8 ]} يصف هذا المعيار طرق الاختبار لتقييم معدل المعالجة، والمونومر المتبقي، والقوة الميكانيكية، وتركيز بيروكسيد البنزويل، وانبعاث الحرارة أثناء المعالجة.

تُعرف عملية المراجعة باستبدال الطرف الاصطناعي. وهذا يعني إزالة الطرف الاصطناعي المزروع سابقًا واستبداله بطرف اصطناعي جديد. بالمقارنة مع العملية الأصلية، غالبًا ما تكون عمليات المراجعة أكثر تعقيدًا وصعوبة، لأن كل عملية مراجعة تتضمن فقدان جزء من العظم السليم. كما أن عمليات المراجعة أكثر تكلفة للحصول على نتيجة مرضية. لذلك، فإن الهدف الأهم هو تجنب عمليات المراجعة من خلال اتباع إجراء جراحي دقيق واستخدام منتجات ذات نتائج جيدة (طويلة الأمد).

لسوء الحظ، لا يمكن دائمًا تجنب عمليات المراجعة. ^{[ 2 ] [ 4 ]} كما أن هناك أسبابًا مختلفة لإجراء عمليات المراجعة، ويُفرّق بين المراجعة الإنتانية والمراجعة غير الإنتانية. ^{[ 9 ]} إذا استدعت الحاجة استبدال غرسة دون تأكيد وجود عدوى - على سبيل المثال، في حالة عدم وجود عدوى - فلا يُزال الإسمنت بالضرورة بالكامل. أما إذا انفكّت الغرسة لأسباب إنتانية، فيجب إزالة الإسمنت بالكامل للقضاء على العدوى. في ظل المعرفة الحالية، يُعدّ إزالة الإسمنت أسهل من فكّ طرف اصطناعي مثبت جيدًا وخالٍ من الإسمنت من موضع العظم. في نهاية المطاف، من المهم لاستقرار الطرف الاصطناعي المُراجع اكتشاف أي انفكاك محتمل للغرسة الأصلية مبكرًا للحفاظ على أكبر قدر ممكن من العظم السليم.

توفر الأطراف الاصطناعية المثبتة بالأسمنت العظمي ثباتًا أوليًا عاليًا جدًا، بالإضافة إلى سرعة إعادة تأهيل المرضى. يمكن تحميل الطرف الاصطناعي المثبت بالأسمنت بشكل كامل بعد العملية مباشرة، لأن مادة بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) تكتسب معظم قوتها خلال 24 ساعة. ^{[ 9 ]} تُعدّ إعادة التأهيل اللازمة بسيطة نسبيًا للمرضى الذين خضعوا لزراعة طرف اصطناعي مثبت بالأسمنت. يمكن تحميل المفاصل مرة أخرى بعد العملية مباشرة، ولكن لا يزال استخدام العكازات ضروريًا لفترة معقولة لأسباب تتعلق بالسلامة.

أثبت الأسمنت العظمي فائدته الكبيرة، إذ يُمكن إضافة مواد فعّالة مُحددة، كالمضادات الحيوية ، إلى مُكوّنه المسحوق. تُطلق هذه المواد الفعّالة موضعيًا بعد زرع المفصل الجديد، أي في المنطقة المُجاورة للطرف الاصطناعي، وقد ثبت أنها تُقلل من خطر العدوى. تعمل المضادات الحيوية على البكتيريا بدقة في موضع الحاجة إليها في الجرح المفتوح، دون تعريض الجسم لمستويات عالية غير ضرورية من المضادات الحيوية. هذا ما يجعل الأسمنت العظمي نظامًا حديثًا لإيصال الأدوية ، حيث يُوصل الأدوية المطلوبة مُباشرةً إلى موضع الجراحة. العامل المهم ليس كمية المادة الفعّالة في مصفوفة الأسمنت، بل كمية المادة الفعّالة التي تُطلق موضعيًا. فزيادة كمية المادة الفعّالة في الأسمنت العظمي قد تكون ضارة، لأنها تُضعف الاستقرار الميكانيكي للطرف الاصطناعي الثابت. إن مستويات المواد الفعالة الموضعية في أسمنت العظام المصنّع صناعياً والذي يتم تشكيله باستخدام أسمنت العظام الذي يحتوي على مواد فعالة هي مستويات تقريبية (بافتراض عدم وجود عدم توافق) وهي أقل بكثير من الجرعات الروتينية السريرية للحقن الجهازية الفردية.

خلال شهر فبراير 2026، عانت هيئة الخدمات الصحية الوطنية (NHS) في إنجلترا من انقطاع في الإمدادات، ^{[ 10 ]} نتيجةً لفشل شركة Heraeus Medical في تحديث عملية إنتاجها. ^{[ 10 ] [ 11 ]} وقد تم الحصول على إمدادات بديلة لاستخدام هيئة الخدمات الصحية الوطنية من شركة Zimmer Biomet ، بالإضافة إلى عرض توريد إضافي من شركة Johnson & Johnson .

كان من شأن نقص الإمدادات في هيئة الخدمات الصحية الوطنية أن يُلحق ضرراً بالغاً بالمرضى المدرجين أصلاً على قوائم الانتظار الطويلة لإجراء العمليات الجراحية. ^{[ 12 ]} تُورّد الشركة الألمانية حوالي ثلاثة أرباع كمية الأسمنت العظمي اللازمة لهيئة الخدمات الصحية الوطنية. ويُستخدم هذا المنتج في أكثر من 1000 عملية جراحية أسبوعياً، معظمها في عمليات استبدال الركبة، ولكن أيضاً في بعض عمليات استبدال مفصل الورك والكتف.

• رأب العظام – استخدام الأسمنت العظمي لتخفيف الألم

• مذكرة تطبيقية تشرح كيفية قياس المونومر المتبقي في أسمنت العظام
• عرض تقديمي حول خواص انسياب الأسمنت العظمي