RU194163U1 - Biocompatible Knee Endoprosthesis - Google Patents

Biocompatible Knee Endoprosthesis Download PDF

Info

Publication number
RU194163U1
RU194163U1 RU2019111496U RU2019111496U RU194163U1 RU 194163 U1 RU194163 U1 RU 194163U1 RU 2019111496 U RU2019111496 U RU 2019111496U RU 2019111496 U RU2019111496 U RU 2019111496U RU 194163 U1 RU194163 U1 RU 194163U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
femoral component
platform
endoprosthesis
arches
femur
Prior art date
Application number
RU2019111496U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владимирович Родионов
Ирина Владимировна Перинская
Любовь Евгеньевна Куц
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."
Priority to RU2019111496U priority Critical patent/RU194163U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU194163U1 publication Critical patent/RU194163U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/38Joints for elbows or knees
    • A61F2/3859Femoral components
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/38Joints for elbows or knees
    • A61F2/389Tibial components
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28Materials for coating prostheses
    • A61L27/30Inorganic materials
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/02Use of inorganic materials

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии и имплантологии. Технический результат полезной модели заключается в упрочнении и создании внутренней микропористой поверхности бедренного компонента эндопротеза коленного сустава в результате блистерингового порообразования и синтеза на сформированной микропористой поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки. Эндопротез коленного сустава с биосовместимым покрытием содержит бедренный компонент, выполненный в виде салазок из двух параллельных, скрепленных между собой дуг, имеющих с внутренней стороны опорную плоскость для дистального опила бедренной кости, большеберцовый компонент, выполненный в виде основания, с противоположных сторон которого закреплены ограничитель и ножка с ребрами жесткости, опорный штырь, платформу из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, на одной стороне которой выполнены выемки, сопряженные по цилиндрической поверхности с дугами салазок бедренного компонента, а с другой стороны в платформе выполнены дугообразный и направляющий пазы, в которых установлены соответственно ограничитель и опорный штырь, салазки дуг бедренного компонента и сопряженные с ними выемки в платформе выполнены по форме цилиндрических поверхностей, переходящих в касательные плоскости, каждая из которых расположена под углом, равным 5-13° к соответствующей плоскости, параллельной опорной плоскости дистального опила бедренной кости и проведенной через соответствующую линию касания, внутренняя поверхность бедренного компонента эндопротеза имеет микропористый слой, полученный в результате блистерингового порообразования в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов гелия (He) с последующим синтезом на сформированной микропористой поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (СО) пучком ионов аргона (Ar), обладающей повышенной биосовместимостью и обеспечивающей повышенную механическую прочность. 2 фиг.The utility model relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics and implantology. The technical result of the utility model consists in hardening and creating the inner microporous surface of the femoral component of the knee endoprosthesis as a result of blistering pore formation and synthesis on the formed microporous surface of a carbon diamond-like non-porous film. An endoprosthesis of a knee joint with a biocompatible coating contains a femoral component made in the form of a slide made of two parallel arches connected to each other, having on the inside a supporting plane for the distal sawdust of the femur, a tibial component made in the form of a base, on which the limiter is fixed from the opposite sides and a foot with stiffeners, a support pin, a platform of ultra-high molecular weight polyethylene, on one side of which there are made recesses, mated along a cylindrical surface arches with slides of the femoral component, and on the other hand, the arcuate and guide grooves are made in the platform, in which the limiter and the support pin are installed, the slides of the arches of the femoral component and the recesses associated with them in the platform are made in the form of cylindrical surfaces turning into tangent planes, each of which is located at an angle equal to 5-13 ° to the corresponding plane parallel to the reference plane of the distal sawdust of the femur and drawn through the corresponding line to Asania, the inner surface of the femoral component of the endoprosthesis has a microporous layer obtained as a result of blistering pore formation during ion-beam treatment with a beam of helium (He) ions, followed by synthesis on the formed microporous surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained during ion-beam processing in a vacuum medium carbon dioxide (CO) with an argon ion beam (Ar), which has increased biocompatibility and provides increased mechanical strength. 2 of FIG.

Description

Полезная модель относится к медицине, а именно, к травматологии, ортопедии и имплантологии.The utility model relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics and implantology.

Замена коленного сустава на эндопротез (артропластика) является распространенной ортопедической операцией, количество которых прогрессивно возрастает. Процент осложнений и неудовлетворительных результатов эндопротезирования коленного сустава достаточно велик и составляет 3,3-13,2%. Увеличить эффективность операций по артропластике возможно путем повышения уровня биосовместимости эндопротезов при использовании новых материалов и покрытий, а также путем разработки новых, высокотехнологичных конструкций эндопротезов. Replacing the knee with an endoprosthesis (arthroplasty) is a common orthopedic operation, the number of which is progressively increasing. The percentage of complications and unsatisfactory results of knee replacement is quite high and amounts to 3.3-13.2%. It is possible to increase the efficiency of arthroplasty operations by increasing the biocompatibility of endoprostheses using new materials and coatings, as well as by developing new, high-tech designs of endoprostheses.

Поверхности эндопротезов, соприкасающиеся с костной тканью, должны обладать высокой суммарной открытой пористостью, что необходимо для эффективного прорастания клеток костной ткани и прочного остеоинтеграционного закрепления имплантируемых конструкций в организме. Однако высокая открытая пористость покрытий характеризуется пониженной механической прочностью, что является сильным ограничением в разработке высокопористых имплантационных систем. Поэтому создание эндопротезов с пористыми биосовместимыми покрытиями, обладающими повышенной прочностью, является актуальным в современной имплантологии и биоинженерии поверхности.The surfaces of endoprostheses in contact with bone tissue should have a high total open porosity, which is necessary for the effective germination of bone tissue cells and strong osseointegration fixing of implanted structures in the body. However, the high open porosity of the coatings is characterized by reduced mechanical strength, which is a strong limitation in the development of highly porous implant systems. Therefore, the creation of endoprostheses with porous biocompatible coatings with increased strength is relevant in modern implantology and bioengineering of the surface.

Известна конструкция тотального эндопротеза коленного сустава [Патент ЕР №0636353 А1, опубл. 01.02.1995]. Устройство содержит бедренный компонент в виде дугообразных салазок, имеющих форму анатомической поверхности мыщелков бедра, большеберцовый компонент с основанием, опирающимся на ножку с ребрами жесткости, опорный стержневой штырь. Между бедренным и большеберцовым компонентами расположена полиэтиленовая платформа, которая имеет со стороны бедренного компонента выемки по форме усеченных сфер под салазки бедренного компонента, а на другой стороне платформы выполнен продолговатый паз под опорный штырь. Устройство обеспечивает полный объем движений в суставе.Known design of a total knee joint endoprosthesis [Patent EP No. 0636353 A1, publ. 02/01/1995]. The device contains a femoral component in the form of arcuate sleds having the shape of the anatomical surface of the femoral condyles, a tibial component with a base resting on a leg with stiffeners, and a support rod pin. A polyethylene platform is located between the femoral and tibial components, which has recesses in the form of truncated spheres for the slide of the femoral component on the side of the femoral component, and an elongated groove for the support pin is made on the other side of the platform. The device provides a full range of motion in the joint.

Недостатком данной конструкции является отсутствие на внутренней поверхности бедренного компонента эндопротеза микропористого слоя с биосовместимым покрытием, обладающим высокой механической прочностью.The disadvantage of this design is the absence on the inner surface of the femoral component of the endoprosthesis of a microporous layer with a biocompatible coating with high mechanical strength.

Известна конструкция эндопротеза коленного сустава, содержащая бедренный компонент, выполненный в виде салазок из двух параллельных, скрепленных между собой дуг, имеющих с внутренней стороны опорную плоскость для дистального опила бедренной кости, большеберцовый компонент, выполненный в виде основания, с противоположных сторон которого закреплены ограничитель и ножка с ребрами жесткости, опорный штырь, платформу из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, на одной стороне которой выполнены выемки, сопряженные по цилиндрической поверхности с дугами салазок бедренного компонента, а с другой стороны в платформе выполнены дугообразный и направляющий пазы, в которых установлены соответственно ограничитель и опорный штырь [Патент РФ №2145821, МПК А 61 F 2/38, опубл. 27.02.2000].Known design of the knee joint prosthesis containing the femoral component, made in the form of a slide from two parallel, interconnected arcs, having on the inside a supporting plane for the distal sawdust of the femur, the tibial component made in the form of a base, from which the limiter is fixed from the opposite sides and a foot with stiffeners, a support pin, a platform of ultra-high molecular weight polyethylene, on one side of which there are recesses mated along a cylindrical surface spine arcs with the slide of the femoral component, on the other hand are made in the platform and arcuate guide grooves, which are mounted respectively limiter and the support pin [RF patent №2145821, IPC A 61 F 2/38, publ. 02/27/2000].

Недостатком данной конструкции является отсутствие на внутренней поверхности бедренного компонента эндопротеза микропористого слоя с биосовместимым покрытием, обладающим высокой механической прочностью. The disadvantage of this design is the absence on the inner surface of the femoral component of the endoprosthesis of the microporous layer with a biocompatible coating with high mechanical strength.

Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция эндопротеза коленного сустава, которая содержит бедренный компонент, выполненный в виде салазок из двух параллельных, скрепленных между собой дуг, имеющих с внутренней стороны опорную плоскость для дистального опила бедренной кости, большеберцовый компонент, выполненный в виде основания, с противоположных сторон которого закреплены ограничитель и ножка с ребрами жесткости, опорный штырь, платформу из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, на одной стороне которой выполнены выемки, сопряженные по цилиндрической поверхности с дугами салазок бедренного компонента, а с другой стороны в платформе выполнены дугообразный и направляющий пазы, в которых установлены соответственно ограничитель и опорный штырь, салазки дуг бедренного компонента и сопряженные с ними выемки в платформе выполнены по форме цилиндрических поверхностей, переходящих в касательные плоскости, каждая из которых расположена под углом, равным 5-13° к соответствующей плоскости, параллельной опорной плоскости дистального опила бедренной кости и проведенной через соответствующую линию касания [Патент РФ №2271175, МПК А 61 F 2/38 (2006.01), опубл. 10.03.2006].Closest to the technical essence of the proposed utility model is the design of the knee joint endoprosthesis, which contains a femoral component made in the form of a sled of two parallel, fastened together arcs with a supporting plane on the inner side for the distal femoral sawdust, a tibial component made in the form the base, on the opposite sides of which a limiter and a leg with stiffeners, a support pin, a platform of ultra-high molecular weight polyethylene are fixed, on on the other side of which recesses are made, mating along the cylindrical surface with the arcs of the sill of the femoral component, and on the other hand, in the platform there are arcuate and guide grooves, in which a limiter and support pin are installed, respectively, the sled of the arches of the femoral component and the recesses associated with them in the platform are made according to the shape of cylindrical surfaces turning into tangent planes, each of which is located at an angle equal to 5-13 ° to the corresponding plane parallel to the reference plane of the dist of the sawdust of the femur and drawn through the corresponding line of touch [RF Patent No. 2271175, IPC A 61 F 2/38 (2006.01), publ. 03/10/2006].

Недостатком данной конструкции является отсутствие на внутренней поверхности бедренного компонента эндопротеза микропористого слоя с биосовместимым покрытием, обладающим высокой механической прочностью.The disadvantage of this design is the absence on the inner surface of the femoral component of the endoprosthesis of a microporous layer with a biocompatible coating with high mechanical strength.

Задачей полезной модели является создание эндопротеза коленного сустава с внутренней микропористой поверхностью бедренного компонента, а также с механически высокопрочным биосовместимым покрытием на созданной микропористой поверхности. The objective of the utility model is to create a knee joint prosthesis with an internal microporous surface of the femoral component, as well as a mechanically high-strength biocompatible coating on the created microporous surface.

Технический результат полезной модели заключается в упрочнении и создании внутренней микропористой поверхности бедренного компонента эндопротеза коленного сустава в результате блистерингового порообразования и синтеза на сформированной микропористой поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки.The technical result of the utility model consists in hardening and creating the inner microporous surface of the femoral component of the knee endoprosthesis as a result of blistering pore formation and synthesis on the formed microporous surface of a carbon diamond-like non-porous film.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом эндопротезе коленного сустава с биосовместимым покрытием, содержащим бедренный компонент, выполненный в виде салазок из двух параллельных, скрепленных между собой дуг, имеющих с внутренней стороны опорную плоскость для дистального опила бедренной кости, большеберцовый компонент, выполненный в виде основания, с противоположных сторон которого закреплены ограничитель и ножка с ребрами жесткости, опорный штырь, платформу из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, на одной стороне которой выполнены выемки, сопряженные по цилиндрической поверхности с дугами салазок бедренного компонента, а с другой стороны в платформе выполнены дугообразный и направляющий пазы, в которых установлены соответственно ограничитель и опорный штырь, салазки дуг бедренного компонента и сопряженные с ними выемки в платформе выполнены по форме цилиндрических поверхностей, переходящих в касательные плоскости, каждая из которых расположена под углом, равным 5-13° к соответствующей плоскости, параллельной опорной плоскости дистального опила бедренной кости и проведенной через соответствующую линию касания, согласно новому техническому решению, на внутренней поверхности бедренного компонента эндопротеза имеется микропористый слой, полученный в результате блистерингового порообразования в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов гелия (He+) с последующим синтезом на сформированной микропористой поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (СО2) пучком ионов аргона (Ar+).The problem is solved due to the fact that in the proposed knee joint implant with a biocompatible coating containing the femoral component, made in the form of a slide from two parallel, fastened together arcs having on the inner side a supporting plane for the distal sawdust of the femur, the tibial component made in the form of a base, on the opposite sides of which a limiter and a leg with stiffeners are fixed, a support pin, a platform of ultra-high molecular weight polyethylene, on one side on which the recesses are made, conjugated along the cylindrical surface with the arches of the slides of the femoral component, and on the other hand, the arcuate and guide grooves are made in the platform, in which the limiter and the support pin are installed, the slides of the arches of the femoral component and the recesses associated with them in the platform are shaped cylindrical surfaces turning into tangent planes, each of which is located at an angle equal to 5-13 ° to the corresponding plane parallel to the reference plane of the distal Saw femur and drawn through the corresponding tangency line according to a new technical solution, on the internal surface of the femoral component of the prosthesis has a microporous layer resulting blisteringovogo pore formation during ion beam processing of a beam of helium ions (He +) followed by synthesis at the formed microporous surface carbon diamond-like non-porous film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO 2 ) with a beam of argon ions ( Ar + ).

Изготовление предлагаемого эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием может осуществляться путем литья, обработки давлением, механического формообразования (токарного, фрезерного), ионно-лучевой обработки (получение микропористой поверхности в результате блистерингового порообразования в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов гелия (He+) и синтеза на сформированной микропористой поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (СО2) пучком ионов аргона (Ar+)). Материалами для изготовления эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием могут служить титан, тантал, цирконий и их сплавы.The manufacture of the proposed knee joint prosthesis with a biocompatible coating can be carried out by casting, pressure treatment, mechanical shaping (turning, milling), ion beam processing (obtaining a microporous surface as a result of blistering pore formation during ion beam treatment with a beam of helium ions (He + ) and synthesis on the formed microporous surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained in the process of ion-beam processing in a vacuum environment of carbon dioxide of gas (CO 2), a beam of argon ions (Ar +)). Materials for the manufacture of a knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating can be titanium, tantalum, zirconium and their alloys.

Полезная модель поясняется чертежом - фиг.1 и 3D моделью - фиг.2. На фиг.1. приведена предлагаемая конструкция эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием, включающая бедренный компонент 1, имеющий форму салазок 2 из двух скрепленных между собой параллельных дуг 3. Наружная поверхность дуг 3 салазок 2 и сопряженные с ними выемки 4 в платформе 5, имеющие форму цилиндрических поверхностей, переходящих в соответствующие касательные плоскости 6. С внутренней стороны салазок 2 бедренного компонента 1 имеется опорная плоскость 7, предназначенная для опоры дистального опила бедренной кости. Каждая из касательных плоскостей 6 (к цилиндрической поверхности соответственно салазок и выемок в платформе) расположена под углом α, равным 5-13° (Патент РФ №2271175, МПК А 61 F 2/38 (2006.01), опубл. 10.03.2006) к соответствующей плоскости 8, параллельной опорной плоскости 7 дистального опила бедренной кости. Платформа 5 выполнена из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и имеет опорный штырь 13. Большеберцовый компонент 9 содержит основание 10, опирающееся на ножку 11 с ребрами жесткости 12. Бедренный компонент 1 имеет фиксаторы 14, для установки опила бедренной кости. Внутренняя поверхность бедренного компонента 1 имеет микропористый слой 15 (фиг.2), полученный в результате блистерингового порообразования и углеродную алмазоподобную беспористую пленку 16 (фиг.2) на сформированной микропористой поверхности 15 (фиг.2).The utility model is illustrated by the drawing - figure 1 and 3D model - figure 2. In figure 1. The proposed design of the knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating is presented, including the femoral component 1, having the form of a slide 2 of two parallel arches 3. The outer surface of the arches 3 of the slide 2 and the associated recesses 4 in the platform 5, having the form of cylindrical surfaces, passing in the corresponding tangent plane 6. On the inner side of the slide 2 of the femoral component 1 there is a supporting plane 7, designed to support the distal sawdust of the femur. Each of the tangent planes 6 (to the cylindrical surface of the slide and the recesses in the platform, respectively) is located at an angle α equal to 5-13 ° (RF Patent No. 2271175, IPC A 61 F 2/38 (2006.01), publ. 10.03.2006) to the corresponding plane 8, parallel to the reference plane 7 of the distal sawdust of the femur. The platform 5 is made of ultra-high molecular weight polyethylene and has a support pin 13. The tibial component 9 contains a base 10 that rests on the leg 11 with stiffening ribs 12. The femoral component 1 has clamps 14 for installing the sawdust of the femur. The inner surface of the femoral component 1 has a microporous layer 15 (FIG. 2) obtained as a result of blistering pore formation and a carbon diamond-like non-porous film 16 (FIG. 2) on the formed microporous surface 15 (FIG. 2).

Углеродная алмазоподобная беспористая пленка 16 имеет повышенные показатели механической прочности и толщину 10-25 нм, которая обусловлена технологическими режимами синтеза в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (СО2) пучком ионов аргона (Ar+). При этом, углеродная алмазоподобная беспористая пленка 16 воспроизводит рельеф поверхности микропористого слоя 15, не снижая его общую суммарную открытую микропористость и остеоинтеграционную способность.Carbon diamond-like non-porous film 16 has increased mechanical strength and a thickness of 10-25 nm, which is due to the technological modes of synthesis in the process of ion-beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO 2 ) with an argon ion beam (Ar + ). Moreover, the carbon diamond-like non-porous film 16 reproduces the surface topography of the microporous layer 15, without reducing its total total open microporosity and osseointegration ability.

Исследования показали, что оптимальными дозами ионов гелия, необходимыми для процесса порообразования при ионной имплантации, являются Ф=6·1017-6⋅1018 ион/см2 с энергией E=100-200 кэВ, так как при дозах ионов гелия менее 6⋅1017 ион/см2 и более 6⋅1018 ион/см2 не происходит формирование микропористого слоя 15 с размером пор d =100-250 мкм, плотностью N~1016-1017⋅см-3. Суммарная открытая микропористость, превышающая 50%, приводит к существенному снижению механической прочности микропористого слоя, который способен к разрушению при функциональных нагрузках на эндопротез. Поэтому для упрочнения микропористого слоя 15 на его поверхности имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка 16 с повышенными показателями твердости.Studies have shown that the optimal doses of helium ions necessary for the pore formation process during ion implantation are Ф = 6 · 10 17 -6⋅10 18 ion / cm 2 with an energy of E = 100-200 keV, since at doses of helium ions less than 6 ⋅10 17 ion / cm 2 and more than 6⋅10 18 ion / cm 2 there is no formation of a microporous layer 15 with a pore size d = 100-250 μm, density N ~ 10 16 -10 17 ⋅ cm -3 . The total open microporosity in excess of 50% leads to a significant decrease in the mechanical strength of the microporous layer, which is capable of destruction under functional loads on the endoprosthesis. Therefore, to harden the microporous layer 15 on its surface there is a carbon diamond-like non-porous film 16 with increased hardness.

Для установки предлагаемого эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием бедренную кость опиливают по форме бедренного компонента 1 эндопротеза. В подготовленном опиле бедренной кости высверливают два отверстия для установки бедренного компонента 1 диаметром равным диаметру фиксаторов 14. Бедренный компонент 1, имеющий форму салазок 2 из двух скрепленных между собой параллельных дуг 3 с внутренней стороны имеющий опорную плоскость 7, устанавливают на опил бедренной кости таким образом, чтобы фиксаторы 14 совпали с подготовленными отверстиями. Суставной конец большой берцовой кости отпиливается и в нем с помощью специальных инструментов рассверливают костномозговой канал большой берцовой кости под установку большеберцового компонента 9, который содержит основание 10, опирающееся на ножку 11 с ребрами жесткости 12. Ножку 11 большеберцового компонента эндопротеза забивают в подготовленное отверстие. На основание 10 устанавливают платформу 5 выполненную из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и имеющую опорный штырь 13. Опорный штырь 13 совмещают с бедренным компонентом 1, так что наружная поверхность дуг 3 салазок 2 и сопряженные с ними выемки 4 в платформе 5, имеющих форму цилиндрических поверхностей, переходящих в соответствующие касательные плоскости 6 совпадают. Каждая из касательных плоскостей 6 (к цилиндрической поверхности соответственно салазок и выемок в платформе) расположена под углом α, равным 5-13° к соответствующей плоскости 8, параллельной опорной плоскости 7 дистального опила бедренной кости.To install the proposed knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating, the femur is filed in the form of the femoral component 1 of the endoprosthesis. In the prepared femur sawdust, two holes are drilled for installing the femoral component 1 with a diameter equal to the diameter of the retainers 14. The femoral component 1, which is in the form of a slide 2 of two parallel arches 3 fastened together and having a supporting plane 7 on the inside, is mounted on the thigh sawdust in this way so that the latches 14 coincide with the prepared holes. The articular end of the tibia is sawn off and the bone marrow canal of the tibia is drilled using special tools for installing the tibial component 9, which contains the base 10, resting on the leg 11 with stiffeners 12. The leg 11 of the tibial component of the endoprosthesis is hammered into the prepared hole. On the base 10, a platform 5 is installed made of ultra-high molecular weight polyethylene and having a support pin 13. The support pin 13 is aligned with the femoral component 1, so that the outer surface of the arches 3 of the slide 2 and the associated recesses 4 in the platform 5, having the form of cylindrical surfaces that transform into the corresponding tangent planes 6 coincide. Each of the tangent planes 6 (to the cylindrical surface of the slide and recesses in the platform, respectively) is located at an angle α equal to 5-13 ° to the corresponding plane 8 parallel to the reference plane 7 of the distal femur sawdust.

В процессе приживления эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием клетки окружающих его биоструктур проникают в открытые поры микропористого слоя 15. За счет этого происходит углубленное прорастание прилегающих клеточных структур во внутреннюю поверхность бедренного компонента 1, повышается остеоинтеграционная способность поверхности и прочность биомеханической связи эндопротеза с костью. Микропористый слой 15, обеспечивающий интеграционное взаимодействие с костной тканью, имеет углеродную алмазоподобную беспористую пленку 16, которая обеспечивает повышенную механическую прочность, в частности твердость, остеоинтеграционную способность внутренней поверхности бедренного компонента 1 и создает необходимые биотехнические условия для эффективной работы эндопротеза при действии функциональных нагрузок. In the process of engraftment of a knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating, the cells of the surrounding biostructures penetrate into the open pores of the microporous layer 15. Due to this, the adjacent cell structures penetrate deeply into the inner surface of the femoral component 1, the osseointegration ability of the surface and the biomechanical bond of the endoprosthesis with the bone increase. The microporous layer 15, which provides integration interaction with bone tissue, has a carbon diamond-like non-porous film 16, which provides increased mechanical strength, in particular hardness, osseointegration ability of the inner surface of the femoral component 1 and creates the necessary biotechnological conditions for the effective operation of the endoprosthesis under the action of functional loads.

Внутренняя микропористая поверхность бедренного компонента предлагаемой конструкции эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием обладает повышенными показателями твердости и остеоинтеграционной способности за счет сформированной на ее поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, что подтверждается полученными экспериментальными результатами измерения твердости поверхности изготовленных эндопротезов, значения которой составляют 0,48-0,53 ГПа, что значительно приближено к твердости костной ткани (0,5-0,6 ГПа).The internal microporous surface of the femoral component of the proposed design of the knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating has increased hardness and osseointegration ability due to the carbon diamond-like non-porous film formed on its surface, which is confirmed by the experimental results obtained by measuring the surface hardness of manufactured endoprostheses, the values of which are 0.48-0 , 53 GPa, which is much closer to bone hardness (0.5-0.6 GP ).

Таким образом, предложенная конструкция эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия внутренней микропористой поверхности бедренного компонента с костной тканью и функционирования эндопротеза в организме при длительном действии знакопеременных механических нагрузок благодаря синтезу на поверхности микропористого слоя углеродной алмазоподобной беспористой пленки. Данная углеродная алмазоподобная беспористая пленка обладает повышенной биосовместимостью и обеспечивает повышенную механическую прочность поверхности.Thus, the proposed design of a knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating creates the best conditions for effective integration of the internal microporous surface of the femoral component with bone tissue and the functioning of the endoprosthesis in the body under prolonged action of alternating mechanical loads due to the synthesis of a carbon diamond-like non-porous film on the surface of the microporous layer. This carbon diamond-like non-porous film has increased biocompatibility and provides increased mechanical surface strength.

Claims (1)

Эндопротез коленного сустава с биосовместимым покрытием, содержащий бедренный компонент, выполненный в виде салазок из двух параллельных, скрепленных между собой дуг, имеющих с внутренней стороны опорную плоскость для дистального опила бедренной кости, большеберцовый компонент, выполненный в виде основания, с противоположных сторон которого закреплены ограничитель и ножка с ребрами жесткости, опорный штырь, платформу из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, на одной стороне которой выполнены выемки, сопряженные по цилиндрической поверхности с дугами салазок бедренного компонента, а с другой стороны в платформе выполнены дугообразный и направляющий пазы, в которых установлены соответственно ограничитель и опорный штырь, салазки дуг бедренного компонента и сопряженные с ними выемки в платформе выполнены по форме цилиндрических поверхностей, переходящих в касательные плоскости, каждая из которых расположена под углом, равным 5-13° к соответствующей плоскости, параллельной опорной плоскости дистального опила бедренной кости и проведенной через соответствующую линию касания, отличающийся тем, что на внутренней поверхности бедренного компонента эндопротеза имеется микропористый слой, полученный в результате блистерингового порообразования в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов гелия (He+), с последующим синтезом на сформированной микропористой поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (СО2) пучком ионов аргона (Ar+).An endoprosthesis of the knee joint with a biocompatible coating, containing the femoral component, made in the form of a sled of two parallel, fastened together arcs, having on the inner side a support plane for the distal sawdust of the femur, the tibial component made in the form of a base, on the opposite sides of which the limiter is fixed and a leg with stiffeners, a support pin, a platform of ultra-high molecular weight polyethylene, on one side of which there are made recesses, mated along a cylindrical the surface with the arches of the slides of the femoral component, and on the other hand, the arcuate and guide grooves are made in the platform, in which the limiter and the support pin are installed, the slides of the arches of the femoral component and the recesses associated with them in the platform are made in the form of cylindrical surfaces turning into tangent planes, each of which is located at an angle equal to 5-13 ° to the corresponding plane parallel to the reference plane of the distal sawdust of the femur and drawn through the corresponding line touch, characterized in that on the inner surface of the femoral component of the endoprosthesis there is a microporous layer obtained as a result of blistering pore formation during ion beam treatment with a beam of helium ions (He + ), followed by synthesis on the formed microporous surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO 2 ) with a beam of argon ions (Ar + ).
RU2019111496U 2019-04-17 2019-04-17 Biocompatible Knee Endoprosthesis RU194163U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111496U RU194163U1 (en) 2019-04-17 2019-04-17 Biocompatible Knee Endoprosthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111496U RU194163U1 (en) 2019-04-17 2019-04-17 Biocompatible Knee Endoprosthesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU194163U1 true RU194163U1 (en) 2019-11-29

Family

ID=68834646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111496U RU194163U1 (en) 2019-04-17 2019-04-17 Biocompatible Knee Endoprosthesis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU194163U1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2145821C1 (en) * 1999-08-10 2000-02-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Остеомед" Device for total endoprosthetics of knee joint
RU2271175C1 (en) * 2004-07-07 2006-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "эНДпро" Knee joint endoprosthesis
US7255715B2 (en) * 2002-08-30 2007-08-14 Biomet Manufacturing Corp. Integrated prosthetic assembly
EP2247265B1 (en) * 2008-03-04 2014-05-07 Mako Surgical Corp. Multi-compartmental prosthetic device with patellar component transition
RU174547U1 (en) * 2017-06-20 2017-10-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Biocompatible plate implant dental implant
RU180562U1 (en) * 2017-12-25 2018-06-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) PLATE DENTAL IMPLANT
RU181003U1 (en) * 2017-11-14 2018-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) PLATE DENTAL IMPLANT FOR MULTIPOSITION PROSTHETICS

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2145821C1 (en) * 1999-08-10 2000-02-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Остеомед" Device for total endoprosthetics of knee joint
US7255715B2 (en) * 2002-08-30 2007-08-14 Biomet Manufacturing Corp. Integrated prosthetic assembly
RU2271175C1 (en) * 2004-07-07 2006-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "эНДпро" Knee joint endoprosthesis
EP2247265B1 (en) * 2008-03-04 2014-05-07 Mako Surgical Corp. Multi-compartmental prosthetic device with patellar component transition
RU174547U1 (en) * 2017-06-20 2017-10-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Biocompatible plate implant dental implant
RU181003U1 (en) * 2017-11-14 2018-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) PLATE DENTAL IMPLANT FOR MULTIPOSITION PROSTHETICS
RU180562U1 (en) * 2017-12-25 2018-06-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) PLATE DENTAL IMPLANT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU196932U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
US9107755B2 (en) Knee system and method of making same
Pramanik et al. Chronology of total hip joint replacement and materials development
US9278003B2 (en) Prosthesis for cementless fixation
US6962607B2 (en) Joint replacement prosthesis component with non linear insert
US8632600B2 (en) Prosthesis with modular extensions
US20110035017A1 (en) Prosthesis with cut-off pegs and surgical method
JP2004113803A (en) Joint part, rammer, method for providing shoulder arthroplasty, and kit for the same
JP2005312951A (en) Modular implant, artificial knee joint, and apparatus for forming artificial joint
CA3004229A1 (en) Tibial tray with fixation features
JP2017501837A (en) System for use in knee surgery
RU194163U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
RU196170U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
WO2009091802A2 (en) A knee system and method of making same
RU194161U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
RU194162U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
RU194165U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
RU194169U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
RU194164U1 (en) Knee endoprosthesis
RU194229U1 (en) Biocompatible Knee Endoprosthesis
RU195379U1 (en) Knee endoprosthesis
RU194174U1 (en) Knee endoprosthesis
RU207061U1 (en) ELBOW JOINT ENDOPROTHESIS
RU207081U1 (en) ELBOW JOINT ENDOPROTHESIS
RU207063U1 (en) ELBOW JOINT ENDOPROTHESIS