RU196170U1

RU196170U1 - Biocompatible Knee Endoprosthesis

Info

Publication number: RU196170U1
Application number: RU2019111554U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Родионов; Ирина Владимировна Перинская; Любовь Евгеньевна Куц
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-02-18

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии и имплантологии. Технический результат полезной модели заключается в упрочнении и создании микропористой поверхности внутрикостных частей 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, имеет на поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно фиксаторов бедренного компонента и ножки с ребрами жесткости большеберцового компонента, микропористый слой, полученный в результате предварительного блистерингового порообразования в процессе ионно-лучевой обработки поверхности 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 поверхности внутрикостных частей конструкции эндопротеза. 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 a microporous surface of the intraosseous parts of the knee endoprosthesis as a result of blistering pore formation and synthesis of a carbon diamond-like non-porous film on the formed microporous surface. 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, 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 recesses are made, paired 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 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 has on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely, the fixators of the femoral component and the legs with stiffeners of the tibial component, a microporous layer obtained as a result of preliminary blistering pore formation during ion-beam surface treatment with a helium ion beam (He) followed by synthesis on the formed microporous the surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained by ion beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO) with an ion beam argon (Ar), which has increased biocompatibility and provides increased mechanical strength of the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis structure. 2 of FIG.

Description

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.

Биосовместимые покрытия, наносимые на внутрикостные части эндопротезов, 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 внутрикостных металлических конструкций с пористыми биосовместимыми покрытиями, обладающими повышенной прочностью, является актуальным в современной имплантологии и биоинженерии поверхности.Biocompatible coatings applied to the intraosseous parts of endoprostheses should have a high total open porosity, which is necessary for the effective germination of bone tissue cells and strong osseointegration fixation 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 intraosseous metal structures 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 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 биосовместимой микропористой поверхности внутрикостных частей эндопротеза, обладающей высокой механической прочностью.The disadvantage of this design is the lack of a biocompatible microporous surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis that has 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 A61F 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, 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, 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 recesses are made, 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 A61F 2/38, publ. 02/27/2000].

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 A61F 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 the femoral component made in the form of a slide from two parallel, fastened together arcs having, on the inside, a support plane for the distal sawdust of the femur, the tibial component made in the form 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 grooves are made, mating along the cylindrical surface with the arcs of the skids of the femoral component, and on the other hand, the platform has arched and guiding grooves, in which the limiter and support pin are installed, respectively, the grooves of the arches of the femoral component and the grooves 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 the sawdust of the femur and drawn through the corresponding line of touch [RF Patent No. 2271175, IPC A61F 2/38 (2006.01), publ. 03/10/2006].

Недостатком данной конструкции является отсутствие биосовместимой микропористой поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно фиксаторов бедренного компонента и ножки с ребрами жесткости большеберцового компонента, обладающей высокой механической прочностью.The disadvantage of this design is the lack of a biocompatible microporous surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the fixators of the femoral component and the legs with stiffeners of the tibial component, which has high mechanical strength.

Задачей полезной модели является создание эндопротеза коленного сустава с механически высокопрочной биосовместимой микропористой поверхностью внутрикостных частей конструкции, а именно поверхности фиксаторов бедренного компонента и ножки с ребрами жесткости большеберцового компонента.The objective of the utility model is to create a knee joint prosthesis with a mechanically high-strength biocompatible microporous surface of the intraosseous parts of the structure, namely, the surface of the femoral component retainers and legs with stiffeners of the tibial component.

Технический результат полезной модели заключается в упрочнении и создании микропористой поверхности внутрикостных частей 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 a microporous surface of the intraosseous parts of the knee endoprosthesis as a result of blistering pore formation and synthesis of a carbon diamond-like non-porous film on the formed microporous surface.

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 поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно фиксаторов бедренного компонента и ножки с ребрами жесткости большеберцового компонента имеется микропористый слой, полученный в результате предварительного блистерингового порообразования в процессе ионно-лучевой обработки поверхности 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 prosthesis 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, mating along the cylindrical surface with the arcs of the skids 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 respectively, the skids 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 a saw of the femur and drawn through the corresponding line of touch, according to a new technical solution, on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the retainers of the femoral component and the legs with stiffeners of the tibial component, there is a microporous layer obtained as a result of preliminary blistering pore formation during ion-beam surface treatment a beam of helium ions (He ⁺ ) followed by synthesis on a formed microporous surface of a carbon diamond-like non-porous th film obtained in the course 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 course 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 A61F 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. На ножке 11 большеберцового компонента и фиксаторах 14 имеется микропористый слой 15 (фиг. 2), полученный в результате предварительного блистерингового порообразования и углеродная алмазоподобная беспористая пленка 16 (фиг. 2) на сформированной микропористой поверхности 15 (фиг. 2).The utility model is illustrated in the drawing. FIG. 1 and 3D model - FIG. 2. In FIG. 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 connected to each other 3. The outer surface of the arches 3 of the slide 2 and the associated recesses 4 in the platform 5, having the shape of cylindrical surfaces turning into 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 A61F 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. On the leg 11 of the tibial component and the retainers 14 there is a microporous layer 15 (Fig. 2) obtained by preliminary 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 replacement 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 to install 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 femur sawdust in this way so that the latches 14 coincide with the prepared holes. The joint 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 combined 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 the 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 в поверхность ножки 11 большеберцового компонента 9 и фиксаторов 14 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 поверхности внутрикостных частей ножки 11 и фиксаторов 14 и создает необходимые биотехнические условия для эффективной работы эндопротеза при действии функциональных нагрузок.In the process of engraftment of the knee joint prosthesis 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 are deeply grown into the surface of the leg 11 of the tibial component 9 and the fixators 14 of the femoral component 1, the osseointegration ability of the surface and strength are increased biomechanical connection of the endoprosthesis with the bone. 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 surface of the intraosseous parts of the leg 11 and fixatives 14 and creates the necessary biotechnological conditions for the effective operation of the endoprosthesis under the action of functional loads.

Микропористая поверхность внутрикостных частей 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 microporous surface of the intraosseous parts 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 GPa).

Таким образом, предложенная конструкция эндопротеза коленного сустава с биосовместимым покрытием создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия поверхности внутрикостных частей бедренного и большеберцового компонентов 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 внутрикостных частей конструкции эндопротеза.Thus, the proposed design of a knee joint endoprosthesis with a biocompatible coating creates the best conditions for effective integration of the surface of the intraosseous parts of the femoral and tibial components with bone tissue and the functioning of the endoprosthesis in the body under prolonged exposure to 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 strength of the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis structure.

Claims

An endoprosthesis of a 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 inside a supporting plane for the distal sawdust of the femur, a tibial component made in the form of a base, from which the limiter is fixed from the opposite sides and a leg 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 the surface with the arches of the skids 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 respectively, the skids 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 supporting plane of the distal sawdust of the femur and drawn through the corresponding line touch, characterized in that on the surface of the intraosseous parts of the retainers of the femoral component and the legs with stiffeners of the tibial component, a microporous layer is obtained, obtained as a result of preliminary blistering pore formation during ion-beam surface treatment with a beam of helium ions (He ⁺ ) with subsequent synthesis on the formed the porous surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained by ion beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO ₂ ) with a beam of new argon (Ar ⁺ ).