RU167670U1 - Имплантат для замещения дефектов кости - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии, и может быть использована при хирургическом лечении воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, а также костных травм.Задачей полезной модели является создание имплантата, обеспечивающего упрощение и повышение надежности эндопротезирования при хирургической компенсации дефектов кости.Технический результат достигается тем, что имплантат включает в себя основу в виде блока цилиндрической или призматической формы, покрытую слоем гироксиапатита. Основа имплантата выполнена из композиционного материала, содержащего углеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней, при этом некоторые заранее выбранные стержни, стержни одного, нескольких или всех направлений армирования, входящие в армирующий каркас, содержат в своем составе одно или несколько химических соединений из группы: оксид алюминия, карбид кремния, ортофосфат кальция, пирофосфат кальция, оксид титана, карбид титана, оксид циркония, карбид циркония, оксид ниобия, карбид ниобия, оксид гафния, карбид гафния, оксид тантала, карбид тантала, карбид вольфрама в количестве 0,1-10% от массы стержня.Применение предлагаемой полезной модели обеспечивает создание имплантата для замещения костных дефектов, который наряду с хорошими механическими свойствами и инициированием формирования костной ткани на своей поверхности обладает рентгеноконтрастностью, что делает операцию по его установке более удобной в исполнении, а следовательно, и более надежной по результату.

Description

Полезная модель относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии, и может быть использована при хирургическом лечении воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, а также костных травм.

При хирургическом лечении костных заболеваний и травм возникает необходимость компенсации (замещения) костных дефектов с помощью имплантатов. В качестве имплантатов используют костные фрагменты пациента или искусственные материалы, обладающие биосовместимостью и достаточным уровнем прочности.

Известен имплантат, описанный в патенте РФ №88954. Имплантат выполнен в виде блока цилиндрической или призматической формы, основа которого выполнена из композиционного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней, и покрыта слоем гироксиапатита. Известный имплантат обладает уровнем прочности, обеспечивающим опороспособность оперированной области, хорошо фиксируется в кости, обладает хорошей биосовместимостью, инициирует образование костной ткани на своей поверхности.

Недостатком известного имплантата является очень низкая рентгеноконтрастность основы имплантата - он плохо виден на рентгеновских снимках. Это затрудняет ведение операций с использованием приборов компьютерной томографии, а самое главное - наблюдение за пациентом в послеоперационный период методами рентгеновской диагностики.

Задачей полезной модели является создание имплантата, обеспечивающего упрощение и повышение надежности эндопротезирования при хирургической компенсации дефектов кости.

Технический результат достигается тем, что имплантат включает в себя основу в виде блока, основа которого выполнена из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней, и покрыта слоем гидроксиапатита, а стержни, входящие в армирующий каркас, содержат в своем составе рентгеноконтрастное неорганическое соединение.

Предпочтительно, если блок имеет цилиндрическую или призматическую форму.

Предпочтительно, чтобы стержни, содержащие рентгеноконтрастное неорганическое соединение, были ориентированы в одном, нескольких или всех направлениях армирования.

Предпочтительно, чтобы рентгеноконтрастное неорганическое соединение было выбрано из группы: оксид алюминия, карбид кремния, ортофосфат кальция, пирофосфат кальция, оксид титана, карбид титана, оксид циркония, карбид циркония, оксид ниобия, карбид ниобия, оксид гафния, карбид гафния, оксид тантала, карбид тантала, карбид вольфрама.

Предпочтительно, чтобы рентгеноконтрастное неорганическое соединение содержалось в стержнях в количестве 0,1-10% от массы стержня.

Такой имплантат обладает, в отличие от известного, рентгеноконтрастностью, что делает операцию по его установке более удобной в исполнении, а следовательно, и более надежной по результату.

При содержании в стержнях армирующей основы химических соединений в количестве менее 0,1% масс. протез тела позвонков имеет низкую рентгеноконтрастность. Введение в стержни химических соединений в количестве более 10% масс. нецелесообразно, т.к. это усложняет технологию изготовления стержней и протеза в целом.

Сущность полезной модели состоит в следующем.

Имплантат, предлагаемый в данном техническом решении, состоит из углеродной основы и слоя гироксиапатита, покрывающего основу. Углеродная основа обеспечивает механические свойства имплантата, необходимые для формирования опороспособности костного скелета. Слой гироксиапатита, нанесенный на поверхность основы, значительно ускоряет процессы формирования новообразованной кости.

Углеродная основа имплантата, предлагаемого в данном техническом решении, выполнена из композита, имеющего многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон и связанных в единый композиционный материал пироуглеродной матрицей. Стержни одного, нескольких или всех направлений армирования, входящие в армирующий каркас, содержат в своем составе одно или несколько химических соединений из группы: оксид алюминия, карбид кремния, ортофосфат кальция, пирофосфат кальция, оксид титана, карбид титана, оксид циркония, карбид циркония, оксид ниобия, карбид ниобия, оксид гафния, карбид гафния, оксид тантала, карбид тантала, карбид вольфрама в количестве 0,1-10% от массы стержня.

Используемый в качестве основы углеродный материал обладает хорошей биосовместимостью за счет своего состава и гетерогенной структуры, которая сформирована углеродными волокнами и углеродной связкой, связывающей углеродные волокна в единый композит.

Присутствие в основе имплантата - углеродном композиционном материале - стержней, содержащих предложенные химические соединения, позволяет обеспечить в структуре имплантата, в заренее заданных местах, рентгеноконтрастность основы имплантата. Являясь своеобразными метками, они обеспечивают удобство контроля за установкой имплантата при операции и в ходе послеоперационного наблюдения методами рентгеновской диагностики.

Сформированный на поверхности основы слой гидроксиапатита (с содержанием 0,02-0,5 г на 1 см² поверхности имплантата) не только покрывает ее, но и проникает в поверхностные поры имплантата. Причем гидроксиапатит, в силу своих остеоиндуктивных свойств, способствует проникновению в него оссеина (коллагена 1 типа) и остеобластов. Это упрощает доставку таких элементов, как кальций и фосфор, к месту формирования костной ткани, т.е. к оперированной области. За счет этого сокращаются сроки восстановления пациента.

Таким образом, предлагаемые имплантаты сочетают в себе биологическую совместимость, опороспособность, остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства, рентгеноконтрастность. Все это обеспечивает хорошее сочетание имплантатов с костным окружением и быстрое срастание имплантата с костным ложем, в которое он установлен, и формирование костно-углеродного блока, а также удобство установки имплантата за счет контроля этой процедуры в ходе операции методами компьютерной томографии и методами рентгеновской диагностики. За счет этого обеспечивается биофиксация имплантата в организме пациента без применения других материалов для их фиксирования. Особенности состава и структуры материала имплантатов позволяют эффективно использовать их при различных заболеваниях кости.

При операции по компенсации костного дефекта позвоночника имплантат устанавливают и приводят в рабочее состояние, например, в следующей последовательности. После декомпрессии спинного мозга и резекции тел пораженных позвонков, в телах соседних позвонков выполняют пазы-зарубки для установки имплантата. Перед внедрением имплантата производят реклинацию пораженного отдела. Имплантат плотно внедряют в выполненный резекцией межпозвонковый диастаз. После прекращения реклинации имплантат оказывается плотно фиксированным в костном ложе: его основания плотно примыкают к костной ткани пациента, что важно для остеосинтеза, активированного богатой тромбоцитами плазмой крови. После установки имплантата рану послойно ушивают с оставлением дренажа.

Следующий пример характеризует сущность предлагаемой полезной модели.

Имплантат для замещения костных дефектов в виде блока цилиндрической формы с диаметром 22 мм и высотой 26 мм состоит из углеродной основы, покрытой слоем гидроксиапатита. Основа имплантата состоит из углеродных волокон (объемное содержание 28%) и углеродного связующего. Пористость основы имплантата - 7%. Углеродная основа имплантата получена путем сборки армирующего каркаса из стержней диаметром 1,2 мм, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси стержня. Каркас имеет четыре направления армирования: три - в плоскости основания цилиндра, образуя угол 60° между направлениями армирования, четвертое направление армирования - перпендикулярно первым трем. В стержнях четвертого направления содержится карбид гафния (2,5% масс.). Формирование связующего проводят из газообразного углеводорода - метана - при температуре 1000°С до обеспечения указанной выше пористости. Необходимая форма основе имплантата придана механической обработкой (точение, фрезерование). Поверхность цилиндрического блока покрыта слоем гидроксиапатита с содержанием 0,2 г на 1 см² поверхности основы. Сделанные рентгеновские снимки показали рентгеноконтрастность имплантата: на снимках отчетливо видны входящие в структуру материала стержни, причем только те, что имеют вертикальную ориентацию в каркасе материала основы имплантата.

Таким образом, применение предлагаемой полезной модели обеспечивает создание имплантата для замещения костных дефектов, который наряду с хорошими механическими свойствами и инициированием формирования костной ткани на своей поверхности, обладает рентгеноконтрастностью, что делает операцию по его установке более удобной в исполнении, а следовательно, и более надежной по результату. Рентгеноконтрастность имплантата позволяет упростить послеоперационное обследование пациента рентгеновскими методами.

Claims (5)

1. Имплантат для замещения дефектов кости в виде блока, основа которого выполнена из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней, и покрыта слоем гидроксиапатита, отличающийся тем, что стержни, входящие в армирующий каркас, содержат в своем составе рентгеноконтрастное неорганическое соединение.

2. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что блок имеет цилиндрическую или призматическую форму.

3. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что стержни, содержащие рентгеноконтрастное неорганическое соединение, ориентированы в одном, нескольких или всех направлениях армирования.

4. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что рентгеноконтрастное неорганическое соединение выбрано из группы: оксид алюминия, карбид кремния, ортофосфат кальция, пирофосфат кальция, оксид титана, карбид титана, оксид циркония, карбид циркония, оксид ниобия, карбид ниобия, оксид гафния, карбид гафния, оксид тантала, карбид тантала, карбид вольфрама.

5. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что рентгеноконтрастное неорганическое соединение содержится в стержнях в количестве 0,1-10% от массы стержня.