RU218468U1

RU218468U1 - Lockable veterinary intramedullary nail

Info

Publication number: RU218468U1
Application number: RU2023108769U
Authority: RU
Inventors: Рафис Рафаэлевич Абдуллин; Виктор Павлович Вейнов; Альберт Анасович Хубатхузин
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2023-05-26

Abstract

Полезная модель относится к ветеринарной медицине, а именно к устройствам для остеосинтеза конечностей мелких домашних животных, в частности может быть использована при лечении повреждений длинных костей у мелких домашних животных - собак и кошек. Блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии выполнен из титана в виде стержня со скругленным дистальным концом и отверстиями с зенковками для блокирующих винтов, два отверстия - на проксимальном конце и одно - на дистальном, в проксимальном конце стержня с торца выполнены резьбовое отверстие и два диаметрально расположенных паза для крепления штифта в держателе. Поверхность штифта имеет защитный диффузионный слой из оксида титана. Технический результат заключается в улучшении биологических свойств.

The utility model relates to veterinary medicine, namely to devices for osteosynthesis of the limbs of small domestic animals, in particular, it can be used in the treatment of damage to long bones in small domestic animals - dogs and cats. A lockable intramedullary nail for veterinary medicine is made of titanium in the form of a rod with a rounded distal end and holes with countersinks for locking screws, two holes at the proximal end and one at the distal end, a threaded hole and two diametrically located grooves for fixing the pin in the holder. The surface of the pin has a protective diffusion layer of titanium oxide. The technical result is to improve the biological properties.

Description

Полезная модель относится к ветеринарной медицине, а именно к устройствам для остеосинтеза конечностей мелких домашних животных, в частности может быть использовано при лечении повреждений длинных костей у мелких домашних животных - собак и кошек.The utility model relates to veterinary medicine, namely to devices for osteosynthesis of the limbs of small domestic animals, in particular, it can be used in the treatment of damage to long bones in small domestic animals - dogs and cats.

Переломы трубчатых костей и связанные с этим осложнения у животных являются одной из актуальных проблем для ветеринарной травматологии. В настоящее время в ветеринарной хирургии при переломах трубчатых костей широко используется интрамедуллярный остеосинтез, суть которого заключается в том, что в костномозговой канал вводится металлический штифт, скрепляющий два обломка. Для внутрикостного (интрамедуллярного) остеосинтеза используют различной формы штифты (стержни), изготовленные из биологически, химически и физически инертных материалов (нержавеющей стали, титана, виталлиума и других металлических сплавов).Fractures of tubular bones and related complications in animals are one of the urgent problems for veterinary traumatology. Currently, in veterinary surgery for fractures of tubular bones, intramedullary osteosynthesis is widely used, the essence of which is that a metal pin is inserted into the bone marrow canal, which fastens two fragments. For intraosseous (intramedullary) osteosynthesis, pins (rods) of various shapes are used, made of biologically, chemically and physically inert materials (stainless steel, titanium, vitalium and other metal alloys).

В настоящее время в области травматологии и ортопедии возрастает интерес к разработке покрытий, с одной стороны, повышающих устойчивость металлических имплантатов к коррозии и износу, а с другой - обеспечивающих достаточную биосовместимость.Currently, in the field of traumatology and orthopedics, there is a growing interest in the development of coatings, on the one hand, increasing the resistance of metal implants to corrosion and wear, and, on the other hand, providing sufficient biocompatibility.

Из уровня техники известны, например, универсальный антибактериальный интрамедуллярный штифт с покрытием из костного цемента, импрегнированного антибиотиком (патент RU 190711, А61В 17/56, A61F 2/38, 2019), штифт из титанового сплава, на поверхность которого нанесено композитное биоинертное покрытие на основе циркония (патент RLJ 190858, А61В 17/72, A61L 27/30, 2019), штифт, имеющий покрытие, повышающее адгезию к лекарственным средствам патент (патент RU 187285, А61В 17/72, 2019), стержень для остеосинтеза, содержащий металлическое тело, наружный диэлектрический слой, состоящий из биоактивного и остеокондуктивного материала (патент RU 36616, А61В 17/58, 2004, патент RU 34356, А61В 1758, 2003) или из биоинертного материала (патент RU 37623, А61В 17/58, 2004), интрамедуллярный стержень с покрытием из алмазоподобного углерода (патент RU 133407, А61В 17/72, 2013), штифт для интрамедуллярного остеосинтеза у животных из нержавеющей стали с покрытием из аморфного титана и нитрида титана (патент BY 3017, A61D 1/00, А61В 17/56, 30.08.2006).Known from the prior art, for example, is a universal antibacterial intramedullary nail coated with bone cement impregnated with an antibiotic (patent RU 190711, A61B 17/56, A61F 2/38, 2019), a titanium alloy pin, the surface of which is coated with a composite bioinert coating on based on zirconium (patent RLJ 190858, А61В 17/72, A61L 27/30, 2019), a pin having a coating that increases adhesion to drugs patent (patent RU 187285, А61В 17/72, 2019), a rod for osteosynthesis containing a metal body, outer dielectric layer consisting of bioactive and osteoconductive material (patent RU 36616, А61В 17/58, 2004, patent RU 34356, А61В 1758, 2003) or bioinert material (patent RU 37623, А61В 17/58, 2004), intramedullary nail coated with diamond-like carbon (patent RU 133407, А61В 17/72, 2013), pin for intramedullary osteosynthesis in animals made of stainless steel coated with amorphous titanium and titanium nitride (patent BY 3017, A61D 1/00, А61В 17/ 56, 30.08.2006).

Однако нанесение покрытия на поверхность может изменять линейные размеры штифтов, что нежелательно при лечении переломов у мелких животных, возможно отслоение покрытий по границе раздела фаз.However, applying a coating to the surface can change the linear dimensions of the pins, which is undesirable in the treatment of fractures in small animals, and peeling of the coatings along the phase boundary is possible.

В качестве прототипа выбран блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии торговой марки BALF (https://ooobalf.ru/catalog/travmatologiya//blokiruemyy_intramedullyarnyy_osteosintez/263525/).As a prototype, a lockable intramedullary nail for veterinary medicine of the BALF trademark was chosen (https://ooobalf.ru/catalog/travmatology//blokiruemyy_intramedullyarnyy_osteosintez/263525/).

Штифт выполнен из титана в виде стержня со скругленным дистальным концом и отверстиями с зенковками для блокирующих винтов, два отверстия - на проксимальном конце и одно - на дистальном, в проксимальном конце с торца выполнено резьбовое отверстие и два диаметрально расположенных паза для крепления штифта в держателе.The pin is made of titanium in the form of a rod with a rounded distal end and holes with countersinks for blocking screws, two holes - at the proximal end and one - at the distal end, a threaded hole is made at the proximal end at the end and two diametrically located grooves for fastening the pin in the holder.

Несмотря на то, что в естественном состоянии на поверхности титана всегда содержится тонкая оксидная пленка толщиной 1-2 нм, которая обеспечивает хорошие биологические свойства титановых имплантатов и одновременно предупреждает миграцию ионов ванадия и алюминия в ткани организма, ее небольшая толщина, возможные повреждения, разрывы, расслоение не позволяет считать ее достаточной защитой в условиях агрессивной среды организма.Despite the fact that in its natural state, the titanium surface always contains a thin oxide film 1-2 nm thick, which provides good biological properties of titanium implants and at the same time prevents the migration of vanadium and aluminum ions into the body tissues, its small thickness, possible damage, ruptures, stratification does not allow us to consider it sufficient protection in the aggressive environment of the body.

Техническая проблема заключается в улучшении биологических свойств титанового интрамедуллярного штифта.The technical problem is to improve the biological properties of the titanium intramedullary nail.

В одном аспекте технического решения раскрыт блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии, который выполнен из титана в виде стержня со скругленным дистальным концом и отверстиями с зенковками для блокирующих винтов, два отверстия - на проксимальном конце и одно на дистальном, в проксимальном конце с торца выполнены резьбовое отверстие и два диаметрально расположенных паза для крепления штифта в держателе, поверхность штифта имеет защитный диффузионный слой из оксида титана.In one aspect of the technical solution, a lockable intramedullary nail for veterinary medicine is disclosed, which is made of titanium in the form of a rod with a rounded distal end and holes with countersinks for locking screws, two holes at the proximal end and one at the distal end, a threaded hole is made at the proximal end at the end and two diametrically located grooves for fastening the pin in the holder, the surface of the pin has a protective diffusion layer of titanium oxide.

В дополнительных аспектах раскрыто, что защитный диффузионный слой из оксида титана получен методом ионного легирования в газовом разряде пониженного давления в среде аргоно-воздушной смеси, содержание воздуха в аргоно-воздушной смеси составляет 50 об.%.In additional aspects, it is disclosed that the protective diffusion layer of titanium oxide is obtained by ion doping in a low-pressure gas discharge in an argon-air mixture, the air content in the argon-air mixture is 50 vol.%.

Технический результат заключается улучшении биологических свойств титанового штифта за счет образования диффузионного слоя вглубь изделия, состоящего из оксида титана. Толщина диффузионного слоя может достигать 1 мкм, при этом отсутствует граница раздела фаз.The technical result consists in improving the biological properties of the titanium pin due to the formation of a diffusion layer deep into the product, consisting of titanium oxide. The thickness of the diffusion layer can reach 1 µm, while there is no phase boundary.

Одним из способов легирования поверхности металлов является метод ионного легирования в газовом разряде пониженного давления.One of the methods for alloying the surface of metals is the method of ion alloying in a low-pressure gas discharge.

Обработка титановых штифтов в высокочастотной (ВЧ) плазме пониженного давления позволяет комплексно изменять физико-механические свойства и химический состав поверхностного слоя, в результате бомбардировки ионами плазмы и легирования атомами плазмообразующих газов, сохраняя исходные размеры изделия в заданных допусках и исключая роль адгезии (в отличие от покрытий отсутствует граница раздела фаз). Плазменное (ионное) легирование поверхностного слоя осуществляется имплантацией ионов вглубь кристаллической решетки матрицы с образованием химических связей и твердых растворов замещения или внедрения. Энергия ионов ВЧ плазмы позволяет модифицировать поверхность на глубину порядка 1,0 мкм, повышение глубины внедрения обеспечивается увеличением температуры изделий, с которой возрастают диффузионные процессы. ВЧ технология имеет ряд преимуществ, в сравнение с другими технологиями плазменной обработки - характер воздействия заряженных частиц носит не пучковую форму, а объемную, что позволяет обрабатывать изделия со сложной геометрией поверхности. Помимо изменения химического состава, воздействие ускоренных заряженных частиц позволяет повысить качество поверхности изделия - провести финишную очистку от загрязнений, залечить микротрещины.Treatment of titanium pins in high-frequency (HF) low-pressure plasma makes it possible to comprehensively change the physical and mechanical properties and chemical composition of the surface layer, as a result of bombardment with plasma ions and alloying with atoms of plasma-forming gases, while maintaining the original dimensions of the product within the specified tolerances and excluding the role of adhesion (unlike coatings there is no phase boundary). Plasma (ionic) doping of the surface layer is carried out by implantation of ions deep into the crystal lattice of the matrix with the formation of chemical bonds and substitution or interstitial solid solutions. The energy of high-frequency plasma ions makes it possible to modify the surface to a depth of about 1.0 μm, an increase in the penetration depth is provided by an increase in the temperature of the products, with which diffusion processes increase. RF technology has a number of advantages in comparison with other plasma processing technologies - the nature of the impact of charged particles is not a beam form, but a volumetric one, which allows processing products with complex surface geometry. In addition to changing the chemical composition, the effect of accelerated charged particles makes it possible to improve the surface quality of the product - to carry out final cleaning from contaminants, to heal microcracks.

Легирование осуществляют в ВЧ емкостной плазменной установке. Процесс заключается в размещении титановых штифтов в объеме ВЧ емкостной плазмы частотой генерации 13,56 МГц. Обработка изделий происходит при пониженном давлении (в вакууме) порядка Р=20-30 Па, мощности разряда 2 кВт в течение 30 минут в среде аргоно-воздушной смеси с содержанием воздуха 50 об.%. Средняя температура образцов при этом не превышает 100°С. В результате обработки на поверхности образуется защитный диффузионный слой, состоящий из оксида титана. В зависимости от времени обработки толщина диффузионного слоя может составлять до 1 мкм, что обеспечивает улучшение, по сравнению с прототипом, биологических свойства заявляемого штифта.Doping is carried out in an RF capacitive plasma unit. The process consists in placing titanium pins in the volume of an RF capacitive plasma with a generation frequency of 13.56 MHz. Products are processed under reduced pressure (in vacuum) of the order of P=20-30 Pa, discharge power 2 kW for 30 minutes in an argon-air mixture with an air content of 50 vol.%. The average temperature of the samples does not exceed 100°C. As a result of processing, a protective diffusion layer consisting of titanium oxide is formed on the surface. Depending on the processing time, the thickness of the diffusion layer can be up to 1 μm, which improves, compared with the prototype, the biological properties of the inventive pin.

Описание чертежей.Description of drawings.

Фиг. 1 - чертеж заявляемого штифта.Fig. 1 - drawing of the proposed pin.

Фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1Fig. 2 - section A-A of Fig. 1

Блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии выполнен из титана ВТ 6 ГОСТ 26492-85 и представляет собой стержень с закругленным дистальным концом и отверстиями 1 для блокирующих винтов, выполненными с зенковками (фиг. 1). В проксимальном конце стержня с торца выполнены резьбовое отверстие 2 и два расположенных диаметрально паза 3 (фиг. 2) для крепления штифта в держателе. Снаружи штифт имеет защитное диффузионное покрытие из оксида титана.Lockable intramedullary pin for veterinary medicine is made of titanium BT 6 GOST 26492-85 and is a rod with a rounded distal end and holes 1 for locking screws made with countersinks (Fig. 1). At the proximal end of the rod from the end there is a threaded hole 2 and two diametrically located grooves 3 (Fig. 2) for fastening the pin in the holder. Outside, the pin has a protective diffusion coating of titanium oxide.

Интрамедуллярный остеосинтез с использованием заявляемого штифта осуществляется по общепринятой методике.Intramedullary osteosynthesis using the inventive pin is carried out according to the generally accepted method.

Предлагаемый блокируемый штифт для интрамедуллярного остеосинтеза в отличие от прототипа обладает улучшенными биологическими свойствами и может быть использован в ветеринарных клиниках при лечении домашних животных.The proposed lockable pin for intramedullary osteosynthesis, in contrast to the prototype, has improved biological properties and can be used in veterinary clinics in the treatment of pets.

Claims

1. Lockable intramedullary nail for veterinary medicine, made of titanium in the form of a rod with a rounded distal end and holes with countersinks for locking screws, two holes at the proximal end and one at the distal end, a threaded hole and two diametrically located groove for fastening the pin in the holder, characterized in that the surface of the pin has a protective diffusion layer of titanium oxide.

2. The pin according to claim 1, characterized in that the protective diffusion layer is obtained by ion doping in a low-pressure gas discharge in an argon-air mixture.

3. The pin according to claim 2, characterized in that the air content in the argon-air mixture is 50 vol.%.