RU2382619C2 - Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon - Google Patents

Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon Download PDF

Info

Publication number
RU2382619C2
RU2382619C2 RU2007148050/14A RU2007148050A RU2382619C2 RU 2382619 C2 RU2382619 C2 RU 2382619C2 RU 2007148050/14 A RU2007148050/14 A RU 2007148050/14A RU 2007148050 A RU2007148050 A RU 2007148050A RU 2382619 C2 RU2382619 C2 RU 2382619C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
implant
implants
pyrolytic carbon
carbon
isotropic pyrolytic
Prior art date
Application number
RU2007148050/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007148050A (en
Inventor
Валерий Федорович Татаринов (RU)
Валерий Федорович Татаринов
Original Assignee
Валерий Федорович Татаринов
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 Валерий Федорович Татаринов filed Critical Валерий Федорович Татаринов
Priority to RU2007148050/14A priority Critical patent/RU2382619C2/en
Publication of RU2007148050A publication Critical patent/RU2007148050A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382619C2 publication Critical patent/RU2382619C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: implant is made from monolithic isotropic pyrolytic carbon, without legating elements or legated with boron or silicon, with limit of compression strength not less than 450 MPa.
EFFECT: increase of biocompatibility, biomechanical properties, improvement of implant osteointegration in bone tissues and reduction of traumatism during operation by means of implants from isotropic pyrolytic carbon.
4 cl, 2 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в хирургии позвоночника для коррекции повреждений и нестабильности в телах позвонков человека во всех отделах позвоночника (шейном, грудном, поясничном).The invention relates to medical equipment and can be used in spinal surgery to correct injuries and instability in the bodies of human vertebrae in all parts of the spine (cervical, thoracic, lumbar).

При необратимых изменениях анатомической структуры межпозвонковых дисков или тел позвонков вследствие болезни или травмы прибегают к их протезированию. Для протезирования межпозвонковых дисков применяют неподвижные и подвижные имплантаты. Протезирование неподвижными имплантатами приводит к костному анкилозу между телами позвонков и межтеловому спондилодезу.With irreversible changes in the anatomical structure of the intervertebral discs or vertebral bodies due to illness or injury, they resort to prosthetics. For prosthetics of intervertebral discs, fixed and movable implants are used. Prosthetics with fixed implants leads to bone ankylosis between the vertebral bodies and interbody fusion.

Неподвижный имплантат должен воссоздавать биомеханические свойства естественного диска. После установки имплантата восстанавливается высота дискового промежутка и увеличиваются межпозвонковые отверстия, что предупреждает компрессию корешков.A fixed implant should recreate the biomechanical properties of the natural disc. After implant placement, the height of the disc gap is restored and the intervertebral foramen is increased, which prevents compression of the roots.

Кроме того, материалы, из которых изготавливают имплантаты, должны удовлетворять ряду требований:In addition, the materials from which the implants are made must satisfy a number of requirements:

- Отсутствие токсичности и коррозии;- Lack of toxicity and corrosion;

- Прочность;- durability;

- Технологичность;- manufacturability;

- Износостойкость;- Wear resistance;

- Близкие к кости физико-механические свойства.- Physico-mechanical properties close to bone.

Несоответствие материала хотя бы по одному из параметров снижает функциональную ценность имплантата и сроки его функционирования. Оптимальное сочетание характеристик материала обеспечивает биосовместимость (в т.ч. биомеханическую) имплантата.Inconsistency of the material in at least one of the parameters reduces the functional value of the implant and the duration of its functioning. The optimal combination of material characteristics ensures biocompatibility (including biomechanical) of the implant.

Требования к имплантату неподвижному очень высокие. Он не должен ломаться. Кроме того, он должен быть биологически инертен для организма, не приводить к развитию воспалительного процесса.The requirements for a fixed implant are very high. It should not break. In addition, it should be biologically inert to the body, not lead to the development of the inflammatory process.

Изначально для имплантатов неподвижных использовали аутокость в виде цилиндрических или прямоугольных имплантатов.Initially, autobone in the form of cylindrical or rectangular implants was used for fixed implants.

Bagby и Kuslich в 1992 г. вместо костных аутоимплантатов впервые использовали цилиндрический имплантат, наполняемый аутокостью (ВАК, Spine-Tech, Minneapolis, MN). Цилиндрический имплантат имел резьбу по окружности, которая позволяла его ввинчивать между замыкательными пластинками и образовывать жесткую фиксацию сразу же после операции. В дальнейшем были разработаны различные конструкции металлических имплантатов. В настоящее время широко используются следующие конструкции протезов [1]:Bagby and Kuslich in 1992 instead of bone autoimplants for the first time used a cylindrical implant filled with autobone (VAK, Spine-Tech, Minneapolis, MN). The cylindrical implant had a circumferential thread, which allowed it to be screwed between the locking plates and form a rigid fixation immediately after the operation. Subsequently, various designs of metal implants were developed. Currently, the following prosthesis designs are widely used [1]:

1. Металлические:1. Metal:

- Цилиндрические титановые кейджи с резьбой (ВАК, Spine-Tech, Minneapolis, MN; RTFC, Surgical Dynamics, Norwalk, CT; and Inter Fix, Sofamor Danek Group, Memphis, TN).- Threaded cylindrical cages (HAC, Spine-Tech, Minneapolis, MN; RTFC, Surgical Dynamics, Norwalk, CT; and Inter Fix, Sofamor Danek Group, Memphis, TN).

- Прямоугольные титановые кейджи (Harms titanium-mesh cage, DePuy-Acromed, Cleveland, OH).- Rectangular titanium cages (Harms titanium-mesh cage, DePuy-Acromed, Cleveland, OH).

- Имплантаты из пористого никелида титана [2,3].- Implants made of porous titanium nickelide [2,3].

Применение металлических имплантатов всегда осложняется гальваноэлектрическими явлениями, приводящими к металлозу окружающих тканей и коррозии деталей. Металлам свойственно вызывать резорбцию костной ткани.The use of metal implants is always complicated by galvanoelectric phenomena, leading to metallosis of surrounding tissues and corrosion of parts. Metals tend to cause bone resorption.

2. Из пластика:2. Made of plastic:

- Имплантаты, которые подвержены биологической резорбции. Они состоят из полиактиднокислотного (PLA) полимера, который распадается на СО2 и воду [4].- Implants that are susceptible to biological resorption. They consist of a polyactide acid (PLA) polymer, which decomposes into CO 2 and water [4].

- PEEK - пластический полукристалл полиароматического линейного полимера. Он обладает остеокондуктивными и остеоиндуктивными свойствами, а также эластичностью, практически не отличающейся от эластичности человеческой кости [5].- PEEK - a plastic semi-crystal of a polyaromatic linear polymer. It has osteoconductive and osteoinductive properties, as well as elasticity that is practically no different from the elasticity of the human bone [5].

- Прямоугольные кейджи из синтетического волокна (Brantigan carbon fiber cages, DePuy-Acromed, Cleveland, OH; and Femoral Ring Allograft-FRA Spacer, Synthes, Paoli, PA).- Rectangular synthetic fiber cages (Brantigan carbon fiber cages, DePuy-Acromed, Cleveland, OH; and Femoral Ring Allograft-FRA Spacer, Synthes, Paoli, PA).

Имплантаты из пластика могут изнашиваться со временем и обладают «холодной текучестью» и старением, типичной для пластика, что приводит к деформации и разрушению имплантата. Кроме того, продукты износа полимерных материалов нередко вызывают злокачественные перерождения окружающих тканей.Plastic implants can wear out over time and exhibit “cold flow” and aging typical of plastic, which leads to deformation and destruction of the implant. In addition, wear products of polymeric materials often cause malignant degeneration of surrounding tissues.

3. Керамические имплантаты [5, 6], выбранные в качестве прототипа.3. Ceramic implants [5, 6], selected as a prototype.

Для применения керамических имплантатов существуют серьезные ограничения. Естественная хрупкость керамики не позволяет сделать стенки керамических имплантатов менее 5 мм. Общепринятым недостатком этих имплантатов является слабая устойчивость к ударным нагрузкам. При прыжках, беге пациента, или при хирургических процедурах на имплантат воздействуют ударные нагрузки, вызывающие образование микротрещин в керамике, которые вырастают в процессе эксплуатации и могут вызвать разрушение имплантата.There are serious limitations to the use of ceramic implants. The natural fragility of ceramics does not allow making the walls of ceramic implants less than 5 mm. A common disadvantage of these implants is their low impact resistance. When jumping, running the patient, or during surgical procedures, the implant is subjected to shock loads, causing microcracks in the ceramics, which grow during operation and can cause the destruction of the implant.

Целью изобретения является повышение биосовместимости, биомеханических свойств, улучшение остеоинтеграции имплантата в костных тканях и уменьшение травматичности при проведении операции с помощью имплантатов из изотропного пиролитического углерода.The aim of the invention is to increase biocompatibility, biomechanical properties, improve osseointegration of the implant in bone tissue and reduce trauma during surgery using implants made of isotropic pyrolytic carbon.

Достижение указанной цели обеспечивается тем, что:Achieving this goal is ensured by the fact that:

- имплантат межпозвонковый неподвижный изготовлен из монолитного изотропного пиролитического углерода, без легирующих элементов или легированного бором или кремнием, с пределом прочности на сжатие не менее 450 МПа;- the stationary intervertebral implant is made of monolithic isotropic pyrolytic carbon, without alloying elements or alloyed with boron or silicon, with a compressive strength of at least 450 MPa;

- внутренняя часть имплантата заполнена пористым углеродным материалом;- the inner part of the implant is filled with porous carbon material;

- пористый углеродный материал выполнен в виде пены на основе углеродного нанокомпозита;- the porous carbon material is made in the form of a foam based on a carbon nanocomposite;

- имплантат имеет на каждом торце 4 шипа из титана.- the implant has 4 spikes of titanium on each end.

Перечисленные отличия предлагаемого имплантата сообщают ему ряд важных преимуществ по сравнению с прототипом.These differences of the proposed implant give him a number of important advantages compared to the prototype.

Развитие техники получения многочисленных видов углеродных материалов наряду с выявленной совместимостью с живой тканью привело к активизации исследований, разработке новых и композиционных материалов на основе углерода для медицины. К настоящему времени достоверно установлено, что углеродные материалы не имеют конкурентов по степени удовлетворения биохимических и физико-механических требований, предъявляемым к медицинским изделиям.The development of the technique for producing numerous types of carbon materials along with the revealed compatibility with living tissue has led to the intensification of research, the development of new and composite materials based on carbon for medicine. To date, it has been reliably established that carbon materials do not have competitors in the degree of satisfaction of biochemical and physical-mechanical requirements for medical devices.

К этим требованиям относятся:These requirements include:

- отсутствие токсичности и канцерогенности;- lack of toxicity and carcinogenicity;

- неизменность под воздействием биологических сред произвольной активности;- immutability under the influence of biological environments of arbitrary activity;

- отсутствие коррозионных явлений при контакте с живыми тканями;- the absence of corrosion phenomena in contact with living tissues;

- близость физико-механических свойств;- proximity of physical and mechanical properties;

- отсутствие усталостных напряжений и, как следствие, долговечность имплантата;- the absence of fatigue stresses and, as a consequence, the durability of the implant;

- наличие у поверхности имплантата остеогенной активности;- the presence of osteogenic activity at the surface of the implant;

- низкий износ в условиях трения и индифферентность продуктов износа, накапливающихся в лимфатических узлах;- low wear under friction and the indifference of wear products that accumulate in the lymph nodes;

- способность стимулировать рост тканей или регенерацию основной ткани;- the ability to stimulate tissue growth or regeneration of the underlying tissue;

- электропроводность, близкая к тканевой, без выделения ионов в окружающую среду;- electrical conductivity close to tissue, without the release of ions into the environment;

- возможность получения поверхности практически любого класса чистоты и простого изготовления пористой структуры;- the possibility of obtaining a surface of almost any class of cleanliness and simple manufacture of a porous structure;

- безусловной и быстрой стерилизации любого вида.- Unconditional and quick sterilization of any kind.

Ни один из применяемых в настоящее время для эндопротезов и имплантатов металлов или видов керамики не способен выполнить эти требования.None of the metals or types of ceramics currently used for endoprostheses and implants can fulfill these requirements.

Сродство углеродных материалов с биологическими тканями определяется не только низкой химической активностью, но и проявлением биоактивности, в результате которой поверхность углеродных материалов покрывается ориентированной и организованной пленкой белкового происхождения, аналогичной замещаемой ткани.The affinity of carbon materials with biological tissues is determined not only by low chemical activity, but also by the manifestation of bioactivity, as a result of which the surface of carbon materials is covered with an oriented and organized film of protein origin, similar to the replaced tissue.

Скорость и ориентация осаждаемой пленки белкового происхождения зависят от поверхностных свойств углеродного материала. Например, поверхностная энергия изотропного пиролитического углерода составляет 50 эрг/см2, но в контакте с плазмой крови или лимфой резко снижается до 20-30 эрг/см2. Эта величина свободной поверхностной энергии наиболее выгодна для длительного контакта с биологическими средами.The rate and orientation of the deposited film of protein origin depends on the surface properties of the carbon material. For example, the surface energy of isotropic pyrolytic carbon is 50 erg / cm 2 , but in contact with blood plasma or lymph decreases sharply to 20-30 erg / cm 2 . This value of free surface energy is most beneficial for prolonged contact with biological media.

Материалы, используемые для изготовления эндопротезов и имплантатов, по величине нормального электрохимического потенциала в плазме крови можно расположить в следующий ряд: стеклоуглерод (+0,329 мВ), платина (+0,332 мВ), золото (+0,334 мВ), пирографит (+0,344 мВ). Известно, что стеклоуглерод обладает аморфной структурой, а пирографит близок к монокристаллу. Можно сказать, что таким образом все углеродные материалы с различной структурой, имея нормальный электрохимический потенциал в пределах от +0,329 мВ до +0,344 мВ, т.е. сравнимый с этими показателями наиболее пассивных из всех элементов золота и платины. Углеродные материалы наиболее близки по электрохимическому потенциалу к биологической среде живого организма.The materials used for the manufacture of endoprostheses and implants, in terms of the normal electrochemical potential in blood plasma, can be arranged in the following series: glassy carbon (+0.329 mV), platinum (+0.332 mV), gold (+0.334 mV), pyrographite (+0.344 mV) . It is known that glassy carbon has an amorphous structure, and pyrographite is close to a single crystal. We can say that in this way all carbon materials with different structures, having a normal electrochemical potential ranging from +0.329 mV to +0.344 mV, i.e. comparable with these indicators of the most passive of all elements of gold and platinum. Carbon materials are closest in electrochemical potential to the biological environment of a living organism.

Как показали морфологические исследования, проведенные на кроликах в Московском научно-исследовательском институте глазных болезней им. Гемгольца с использованием прочного мелкодисперсного графита МПГ-6, синтактической углеродной пены, углеродного войлока Карботекстим-М и углеродной ткани ТГН-2М, все углеродные материалы в течение года не отторгались, не изменяли своей формы и обрастали соединительной пленкой белкового происхождения.As shown by morphological studies conducted on rabbits at the Moscow Research Institute of Eye Diseases. Hemgoltz using strong fine-grained graphite MPG-6, syntactic carbon foam, carbon felt Karbotekstim-M and carbon fabric TGN-2M, all carbon materials were not torn off during the year, did not change their shape and were overgrown with a connecting film of protein origin.

Поэтому по показателям биосовместимости, токсичности и коррозии углеродные материалы являются лучшими для использования в качестве имплантатов.Therefore, in terms of biocompatibility, toxicity and corrosion, carbon materials are best for use as implants.

Изотропный пиролитический углерод имеет однородную, изотропную, мелкокристаллическую структуру. Изотропный пиролитический углерод благодаря своим уникальным свойствам (высокая плотность, прочность, износостойкость, биологическая совместимость с кровью и тканями организма) нашел применение в медицине. Из него изготавливают основные элементы искусственных клапанов сердца. К настоящему времени в мире изготовлены, поставлены и успешно функционируют сотни тысяч искусственных клапанов сердца. А это один из самых ответственных имплантатов человека. Сейчас проводятся работы по изготовлению из этого материала зубных имплантатов и элементов тазобедренных суставов.Isotropic pyrolytic carbon has a uniform, isotropic, crystalline structure. Due to its unique properties (high density, strength, wear resistance, biological compatibility with blood and body tissues), isotropic pyrolytic carbon has found application in medicine. The main elements of artificial heart valves are made from it. To date, hundreds of thousands of artificial heart valves have been manufactured, delivered and successfully operate in the world. And this is one of the most responsible human implants. Now work is underway on the production of dental implants and elements of the hip joints from this material.

Основные физико-механические и теплофизические свойства изотропного пиролитического углерода приведены в таблице 1.The main physicomechanical and thermophysical properties of isotropic pyrolytic carbon are given in table 1.

Самый нагруженный у человека поясничный отдел позвоночника подвергается большим нагрузкам. Нагрузки варьируют от 400 Н в положении стоя до 7000 Н при подъеме тяжестей. Биомеханические исследования показали, что тело позвонка (без явлений остеопороза) в норме выдерживает нагрузку до 10000 Н. Физико-механические свойства изотропного пиролитического углерода наиболее близки к свойствам кости, как это показано в таблице 2. При этом нагрузка, которую может выдержать имплантат из изотропного пиролитического углерода, составляет более 30000 Н, что более чем в 3 раза выше максимальных физиологических нагрузок. Из таблицы видно, что физико-механические свойства титана на порядок выше свойств кости. Поэтому при одинаковых деформациях в титане и кости будут возникать различные напряженные состояния, что и является основной причиной расшатывания металлических имплантатов.The lumbar spine that is the most loaded in a person is subjected to heavy loads. Loads vary from 400 N in a standing position to 7000 N when lifting weights. Biomechanical studies have shown that the vertebral body (without the phenomena of osteoporosis) normally withstands a load of up to 10,000 N. The physico-mechanical properties of isotropic pyrolytic carbon are closest to the properties of the bone, as shown in Table 2. Moreover, the load that an isotropic implant can withstand pyrolytic carbon is more than 30,000 N, which is more than 3 times higher than the maximum physiological loads. The table shows that the physico-mechanical properties of titanium are an order of magnitude higher than the properties of bone. Therefore, with the same deformations, various stress states will arise in titanium and bone, which is the main reason for the loosening of metal implants.

Использование изотропного пиролитического углерода для изготовления имплантатов позволит значительно повысить их биомеханические свойства.The use of isotropic pyrolytic carbon for the manufacture of implants will significantly increase their biomechanical properties.

Для улучшения остеоинтеграции на каждом торце имплантата имеется 4 шипа из титана, которые врезаются в костные ткани позвонков и обеспечивают первичную фиксацию имплантата. Вторичная и полная фиксация имплантата достигается за счет прорастания костной ткани в пористый углеродный материал, который в этом процессе служит матрицей.To improve osseointegration on each end of the implant there are 4 spikes made of titanium, which cut into the bone tissue of the vertebrae and provide primary fixation of the implant. Secondary and complete fixation of the implant is achieved due to the germination of bone tissue in the porous carbon material, which in this process serves as a matrix.

По общепринятой методике установки имплантатов неподвижных их внутреннее пространство заполняют костным аутотрансплантатом для прорастания костной ткани и обеспечения межтелового спондилодеза. Аутотрансплантат берут у самого пациента из подвздошной кости или ребра, что приводит к дополнительной травматичности операции. При использовании имплантатов неподвижных из пиролитического углерода, заполненных пористым углеродным материалом, забирать аутотрансплантат у пациента не надо. Это позволяет уменьшить травматичность при проведении операции.According to the generally accepted technique for installing fixed implants, their internal space is filled with a bone autograft for germination of bone tissue and for ensuring interbody fusion. An autograft is taken from the ilium or rib from the patient himself, which leads to additional invasiveness of the operation. When using fixed pyrolytic carbon implants filled with a porous carbon material, it is not necessary to take the autograft from the patient. This allows you to reduce the morbidity during the operation.

Еще одним из преимуществ изготовления имплантатов из изотропного пиролитического углерода является их технологичность и относительно низкая стоимость. Изотропный пиролитический углерод обрабатывается на токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных и полировальных станках с помощью стандартных режущих инструментов. Мелкозернистая структура изотропного пиролитического углерода позволяет изготавливать изделия толщиной 0,8-1 мм с кромками 0,03 мм и получать поверхности 12-13 класса чистоты.Another advantage of the manufacture of isotropic pyrolytic carbon implants is their manufacturability and relatively low cost. Isotropic pyrolytic carbon is processed on turning, milling, drilling, grinding and polishing machines using standard cutting tools. The fine-grained structure of isotropic pyrolytic carbon allows the manufacture of products with a thickness of 0.8-1 mm with edges of 0.03 mm and to obtain surfaces of 12-13 grade of purity.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен имплантат неподвижный для замены межпозвоночного диска, на фиг.2 имплантат неподвижный для замены одного или нескольких тел позвонков. Имплантат неподвижный состоит из втулки из изотропного пиролитического углерода 1, внутреннее пространство которой заполнено пористым углеродным материалом 2, например пеной на основе углеродного нанокомпозита. Имплантат имеет на каждом торце по четыре шипа 3 из титана.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a fixed implant to replace the intervertebral disc, figure 2 fixed implant to replace one or more vertebral bodies. A stationary implant consists of a sleeve of isotropic pyrolytic carbon 1, the inner space of which is filled with porous carbon material 2, for example, foam based on a carbon nanocomposite. The implant has four spikes 3 of titanium on each end.

Реализуют предлагаемое изобретение следующим образом.Implement the invention as follows.

Изотропный пиролитический углерод получается при пиролизе углеводородного сырья при высокой температуре путем отложения на внутренней поверхности цилиндрической графитовой подложки. После окончания процесса получения втулки изотропного пиролитического углерода путем механической обработки получается имплантат неподвижный со стержнями из титана на каждом торце. Внутренняя часть имплантата заполняется пористым углеродным материалом. Имплантат моется в специальном растворе в ультразвуковой ванне при температуре около 100°С. Затем имплантат упаковывается и стерилизуется или в потребительской таре, или непосредственно перед операцией любым методом.Isotropic pyrolytic carbon is obtained by pyrolysis of hydrocarbons at high temperature by deposition on the inner surface of a cylindrical graphite substrate. After the end of the process of producing a sleeve of isotropic pyrolytic carbon by machining, a fixed implant with titanium rods at each end is obtained. The inside of the implant is filled with porous carbon material. The implant is washed in a special solution in an ultrasonic bath at a temperature of about 100 ° C. Then the implant is packaged and sterilized either in a consumer container or immediately before the operation by any method.

Операция установки имплантата производится следующим образом.The operation of installing the implant is as follows.

Имплантаты могут быть внедрены с переднего или заднего доступов. Задний доступ используется при необходимости удаления остеофитов или грыжи межпозвонкового диска. В этих случаях имплантаты могут быть установлены с заднего доступа, при этом не надо делать дополнительный разрез в брюшной стенке (через живот).Implants can be implanted from anterior or posterior approaches. Rear access is used when it is necessary to remove osteophytes or herniated discs. In these cases, the implants can be installed from the rear access, without the need to make an additional incision in the abdominal wall (through the abdomen).

Чаще всего имплантаты все-таки устанавливают через передний доступ к позвоночному столбу, разрез выполняется по переднебоковой стенке живота. Крупные кровеносные сосуды и органы аккуратно смещаются в сторону, удаляется нужный межпозвонковый диск или одно или несколько тел позвонков, а на это место устанавливается имплантат. Между сосудами и дисковым промежутком прокладывают гемостатическую губку, устанавливают дренаж. Рану послойно зашивают.Most often, implants are nevertheless placed through anterior access to the spinal column; an incision is made along the anterolateral wall of the abdomen. Large blood vessels and organs are carefully shifted to the side, the desired intervertebral disc or one or more vertebral bodies is removed, and an implant is placed in this place. Between the vessels and the disc space, a hemostatic sponge is laid, drainage is established. The wound is sutured in layers.

После установки имплантата хирург проводит контроль с помощью передвижного рентгеновского аппарата.After implant placement, the surgeon performs monitoring using a mobile x-ray machine.

При изготовлении имплантатов из изотропного пиролитического углерода будут повышены биосовместимость, биомеханические свойства, улучшены остеоинтеграции имплантата в костных тканях и уменьшена травматичность при проведении операции.In the manufacture of implants made of isotropic pyrolytic carbon, biocompatibility, biomechanical properties will be improved, osseointegration of the implant in bone tissues will be improved, and trauma during surgery will be reduced.

1. Здеблик Т.А., Филлипс Ф.М. Интеркорпоральные клеточные изделия // Позвоночник. - 2003. - Авг.1; 28 (15 Приложение): с.2-7. (Zdeblick ТА., Phillips F.M. Interbody cage devices. Spine. 2003 Aug. 1; 28 (15 Suppl):S2-7).1. Zdeblik T.A., Phillips F.M. Intercorporal cell products // Spine. - 2003. - Aug. 1; 28 (Appendix 15): p. 2-7. (Zdeblick TA., Phillips F.M. Interbody cage devices. Spine. 2003 Aug. 1; 28 (15 Suppl): S2-7).

2. Епифанцев А.Г. Хирургическое лечение спондилолистеза с использованием имплантатов из пористого никелида титана: Автореф. дис.… канд. мед. наук. - Кемерово, 1993. - 13 с.2. Epifantsev A.G. Surgical treatment of spondylolisthesis using porous titanium nickelide implants: Abstract. dis ... cand. honey. sciences. - Kemerovo, 1993 .-- 13 p.

3. Симонович А.Е. Применение имплантатов из пористого никелида титана в хирургии дегенеративных поражений поясничного отдела позвоночника // Хирургия позвоночника. - 2004. - №4. - С.8-17.3. Simonovich A.E. The use of porous titanium nickelide implants in the surgery of degenerative lesions of the lumbar spine // Spinal Surgery. - 2004. - No. 4. - S.8-17.

4. Ван Дайк М., Смит Т.Х., Бургер Е.Х., Вайсман П.И. Биорассасывающиеся клетки из поли-L-лактидной кислоты для поясничного интекорпорального спондилодеза: радиографический, гистологический и гистоморфометрический анализ в козах в течение 3-летнего наблюдения // Позвоночник. - 2002. - Дек. 1; 27 (23): 2706-14. (Van Dijk М., Smit Т.Н., Burger E.H., Wuisman P.I. Bioabsorbable poly-L-lactic acid cages for lumbar interbody fusion: three-year follow-up radiographic, histologic, and histomorphometric analysis in goats. Spine. 2002 Dec.1; 27(23):2706-14).4. Van Dyck M., Smith T.H., Burger E.H., Weisman P.I. Bioresorbable cells from poly-L-lactic acid for lumbar intracorporal fusion: radiographic, histological and histomorphometric analysis in goats during a 3-year follow-up // Spine. - 2002. - Dec. one; 27 (23): 2706-14. (Van Dijk M., Smit T.N., Burger EH, Wuisman PI Bioabsorbable poly-L-lactic acid cages for lumbar interbody fusion: three-year follow-up radiographic, histologic, and histomorphometric analysis in goats. Spine. 2002 Dec .1; 27 (23): 2706-14).

5. Чо Д., Лиау В., Ли В. и соавт. Предварительный опыт применения политеретеркетонового (PEEK) кейджа при лечении болезни шейного диска // Нейрохирургия. - 2002. - 51:1343-1350. (Cho D., Liau W., Lee W., et al. Preliminary experience using a polyetheretherketone (PEEK) cage in the treatment of cervical disk disease. Neurosurgery. 2002; 51:1343-1350).5. Cho D., Liau V., Lee V. et al. Preliminary experience with the use of polyteretherketone (PEEK) cage in the treatment of cervical disc disease // Neurosurgery. - 2002 .-- 51: 1343-1350. (Cho D., Liau W., Lee W., et al. Preliminary experience using a polyetheretherketone (PEEK) cage in the treatment of cervical disk disease. Neurosurgery. 2002; 51: 1343-1350).

6. Грунтовский Г.Х. Обоснование и клиническое применение керамических имплантатов при хирургическом лечении некоторых заболеваний и повреждений опорно-двигательного аппарата: Автореф. Дис.… докт.мед. наук. -X., 1988. - 28 с.6. Gruntovsky G.Kh. The rationale and clinical use of ceramic implants in the surgical treatment of certain diseases and injuries of the musculoskeletal system: Abstract. Dis .... doctor med. sciences. -X., 1988 .-- 28 p.

7. Грунтовский Г.Х. Первично-стабильный спондилодез эндопротезами из корундовой керамики у больных остеохондрозом поясничного отдела позвоночника // Остеохондроз позвоночника. - М., 1992. - С.18-23.7. Gruntovsky G.Kh. Primary stable spinal fusion with corundum ceramic endoprostheses in patients with osteochondrosis of the lumbar spine // Osteochondrosis. - M., 1992. - P.18-23.

Таблица 1Table 1 Физико-механические и теплофизические свойства изотропного пиролитического углеродаPhysico-mechanical and thermophysical properties of isotropic pyrolytic carbon № ппNo pp ХарактеристикаCharacteristic СвойстваProperties 1one Плотность, кг/м3 Density, kg / m 3 (1,80-2,10)×103 (1.80-2.10) × 10 3 22 Микротвердость, МПаMicrohardness, MPa 1000-15001000-1500 33 Предел прочности при изгибе, МПаBending Strength, MPa 300-360300-360 4four Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa 450-600450-600 55 Коэффициент теплопроводности, Вт/м×°КThermal conductivity, W / m × ° K 23-2523-25 66 Коэффициент теплового линейного расширения, °К-1 (293-473°К)The coefficient of thermal linear expansion, ° K -1 (293-473 ° K) 5,5×10-6 5.5 × 10 -6 77 Удельное электросопротивление, ОмхмElectrical resistivity, Ohm (1,4-1,5)×10-5 (1.4-1.5) × 10 -5

Таблица 2table 2 Физико-механические свойства материаловPhysico-mechanical properties of materials Модуль упругости, ГПаModulus of elasticity, GPa Плотность, кг/м3 Density, kg / m 3 Предел прочности, МПаTensile strength, MPa Коэффициент ПуассонаPoisson's ratio МатериалMaterial 110110 4,5×103 4,5 × 10 3 600600 0,320.32 ТитанTitanium 350350 3,99×103 3.99 × 10 3 500500 0,30.3 КерамикаCeramics 15fifteen 2,4×103 2.4 × 10 3 100one hundred 0,30.3 Костная тканьBone 20-2320-23 (1,8-2,1)×l03 (1.8-2.1) × l0 3 450450 0,30.3 Изотропный пиролитический углеродIsotropic pyrolytic carbon

Claims (4)

1. Имплантат межпозвонковый неподвижной конструкции для замены межпозвонкового диска или одного или нескольких тел позвонков, отличающийся тем, что он изготовлен из монолитного изотропного пиролитического углерода без легирующих элементов или легированного бором или кремнием, с пределом прочности на сжатие не менее 450 МПа.1. An implant of an intervertebral column of a fixed structure for replacing an intervertebral disc or one or several vertebral bodies, characterized in that it is made of monolithic isotropic pyrolytic carbon without alloying elements or alloyed with boron or silicon, with a compressive strength of at least 450 MPa. 2. Имплантат по п.1, отличающийся тем, что внутренняя часть имплантата заполнена пористым углеродным материалом.2. The implant according to claim 1, characterized in that the inner part of the implant is filled with porous carbon material. 3. Имплантат по п.2, отличающийся тем, что пористый углеродный материал выполнен в виде пены на основе углеродного нанокомпозита.3. The implant according to claim 2, characterized in that the porous carbon material is made in the form of a foam based on a carbon nanocomposite. 4. Имплантат по п.1, отличающийся тем, что имплантат имеет на каждом торце по 4 шипа из титана. 4. The implant according to claim 1, characterized in that the implant has 4 spikes of titanium on each end.
RU2007148050/14A 2007-12-25 2007-12-25 Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon RU2382619C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007148050/14A RU2382619C2 (en) 2007-12-25 2007-12-25 Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007148050/14A RU2382619C2 (en) 2007-12-25 2007-12-25 Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007148050A RU2007148050A (en) 2009-06-27
RU2382619C2 true RU2382619C2 (en) 2010-02-27

Family

ID=41026800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007148050/14A RU2382619C2 (en) 2007-12-25 2007-12-25 Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2382619C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555777C2 (en) * 2013-11-12 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Мед-Инж-Био" Implant for total extended long bone defect restoration
RU209243U1 (en) * 2021-04-30 2022-02-08 Общество с ограниченной ответственностью "Эндокарбон" Intervertebral disc cage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Грунтовский Г.Х. Первично-стабильный спондилодез эндопротезами из корундовой керамики у больных остеохондрозом поясничного отдела позвоночника. Остеохондроз позвоночника. - М.: 1992. - С.18-23. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555777C2 (en) * 2013-11-12 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Мед-Инж-Био" Implant for total extended long bone defect restoration
RU209243U1 (en) * 2021-04-30 2022-02-08 Общество с ограниченной ответственностью "Эндокарбон" Intervertebral disc cage

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007148050A (en) 2009-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2055267B1 (en) Radiolucent bone graft
US20050177238A1 (en) Radiolucent bone graft
US20200015982A1 (en) Intervertebral implant with conformable endplate
JP5663674B2 (en) Spine implant, pretreatment instrument and method of use
US20090326657A1 (en) Pliable Artificial Disc Endplate
US6312467B1 (en) Method of restructuring bone
US20200282105A1 (en) Spinal implants with bioactive glass markers
US20040049270A1 (en) Bone graft device
Kim et al. Bisegmental cervical interbody fusion using hydroxyapatite implants: surgical results and long-term observation in 70 cases
US20060276788A1 (en) Osteoconductive spinal fixation system
US20210338454A1 (en) 3d printed osteogenesis scaffold
CN108514465A (en) Invasive lumbar fusion device filled with artificial bone
Coe Instrumented transforaminal lumbar interbody fusion with bioabsorbable polymer implants and iliac crest autograft
RU2382619C2 (en) Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon
Vuono‐Hawkins et al. Materials and design concepts for an intervertebral disc spacer. II. Multidurometer composite design
RU2379005C2 (en) Intervertebral movable implant from isotropic pyrolytic carbon
Minamide et al. The use of sintered bone in spinal surgery
AHMED ZOHDI et al. Complications of Peek Cage Following Single Level Anterior Cervical Discectomy and Fusion
CN209154117U (en) Invasive lumbar fusion device filled with artificial bone
RU209243U1 (en) Intervertebral disc cage
Filip et al. Development and clinical evaluation of bioactive implant for interbody fusion in the treatment of degenerative lumbar spine disease
Pennington et al. Spinal plates and the anterior lumbar interbody arthrodesis
WO2021236646A1 (en) 3d printed osteogenesis scaffold
Sommerich et al. Mechanical Implant Material Selection, Durability, Strength, and Stiffness
Gulbis et al. Retrospective Data Analysis of Anterior Cervical Discectomies and Fusion Without Plate and Screws

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20190702

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201226