СТЕРЖНЕВОЙ ЧРЕСКОСТНЫЙ ИМПЛАНТАТ С БИОСОВМЕСТИМЫМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для использования в травматологии и ортопедии при лечении различных видов костных патологий опорно-двигательного аппарата методом наружного чрескостного остеосинтеза.
Успешная приживляемость и эффективность применения чрескостных имплантатов-остеофиксаторов, входящих в состав аппаратов внешнего остеосинтеза и наиболее часто выполняемых из нержавеющей стали 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, во многом определяется наличием на их поверхности биосовместимого покрытия, обеспечивающего прочность закрепления изделия в кости.
Известна конструкция чрескостного имплантата из титана и его сплавов с остеоинтеграционным оксидным биопокрытием, обладающим бактерицидными и антикоагулянтными свойствами [Патент РФ 2386454, МПК A61L 31/08 (2006.01), A61F 2/02 (2006.01), A61L 27/06 (2006.01), A61L 27/30 (2006.01), опубликован 20.04.2010].
Недостатком данной конструкции является хрупкость покрытия, его недостаточная твердость и усталостная прочность, а также недостаточная воспроизводимость состава покрытия по поверхности основы.
2
3
2
3
Известна конструкция имплантата для чрескостного остеосинтеза с многослойным плазмонапыленным биологически активным покрытием, включающим слой титана, слой из смеси порошка титана и порошка корунда (AlO), слой из порошка корунда (AlO), биоактивный слой из порошкового гидроксилапатита, обеспечивающим прочность и плавный переход от структуры и свойств компактного металла имплантата к структуре и свойствам наружного биоактивного слоя [Патент РФ 2134082, МПК A61В 17/60 (1995.01), опубликован 10.08.1999].
Недостатком данной конструкции является недостаточная твердость и усталостная прочность покрытия имплантата.
Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция стержневого ортопедического имплантата для наружного чрескостного остеосинтеза [Патент РФ 115197, МПК A61B 17/50 (2006.01), опубликован 27.04.2012] с оксидным покрытием, обеспечивающим защитную антикоррозионную функцию поверхности и ее способность срастаться с костной тканью. При этом стержневой ортопедический имплантат для наружного чрескостного остеосинтеза выполнен в виде стержня, один конец которого снабжен резьбовой частью для вкручивания в кость, другой конец - резьбовой частью для закрепления в аппарате внешней фиксации, тело стержня имеет осевой канал, конец которого со стороны резьбовой части для вкручивания в кость выполнен глухим, при этом резьбовая часть для вкручивания в кость выполнена с равномерно расположенными во впадинах резьбы радиальными отверстиями, сообщающимися с осевым каналом, имеет на поверхности резьбовой части для вкручивания в кость остеоинтеграционное оксидное покрытие.
Недостатком данной конструкции является невысокая биосовместимость поверхности, а также ее недостаточные микротвердость и износостойкость.
Задачей полезной модели является создание стержневого ортопедического чрескостного имплантата с покрытием, обладающим высокой биосовместимостью, повышенной микротвердостью и усталостной прочностью поверхности.
Технический результат полезной модели заключается в придании поверхности имплантата повышенной микротвердости и усталостной прочности с обеспечением высокой биосовместимости поверхности за счет синтеза на оксидном покрытии стальной основы имплантата углеродной алмазоподобной беспористой пленки.
2
+
Поставленная задача решается за счет выполнения имплантата в виде металлического стержня, один конец которого снабжен резьбовой частью для вкручивания в кость, другой конец - резьбовой частью для закрепления в аппарате внешней фиксации, тело стержня имеет осевой канал, конец которого со стороны резьбовой части для вкручивания в кость выполнен глухим, при этом резьбовая часть для вкручивания в кость выполнена с равномерно расположенными во впадинах резьбы радиальными отверстиями, сообщающимися с осевым каналом, с коррозионностойким остеоинтеграционным оксидным покрытием на поверхности резьбовой части для вкручивания в кость, и имеющего углеродную алмазоподобную беспористую пленку, синтезированную в процессе обработки в вакуумной среде углекислого газа (СO) пучком ионов инертного газа аргона с имплантацией ионов аргона (Ar) в поверхность оксидного покрытия стальной основы имплантата.
Описание конструкции.
2
+
На чертеже приведена предлагаемая конструкция стержневого чрескостного имплантата из нержавеющей стали с биосовместимым покрытием, выполненная в виде металлического стержня с глухим осевым каналом 1 диаметром 1,5-2,0 мм и состоящая из резьбовой части для вкручивания в кость 2 и резьбовой части для закрепления в аппарате внешней фиксации 3, имеющей хвостовик 4 для вкручивания стержня в кость с помощью ключа (на чертеже не показан), с расположенными на резьбовой части для вкручивания в кость во впадинах резьбы радиальными отверстиями 5 диаметром 0,8-1,1 мм, сообщающимися с осевым каналом 1. На поверхности 6 резьбовой части 2 с оксидным покрытием 7, толщиной 60-70 мкм, имеющим поры размером 20-100 мкм с величиной суммарной пористости 30-45%, имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка 8, синтезированная в процессе обработки в вакуумной среде углекислого газа (CO) пучком ионов инертного газа аргона с имплантацией ионов аргона (Ar) в поверхность оксидного покрытия стальной основы имплантата, имеющая толщину 6-8 нм с повышенными показателями микротвердости и усталостной прочности.
2
2
Предлагаемая конструкция стержневого чрескостного имплантата с биосовместимым покрытием обладает повышенной эффективностью за счет сформированной на его поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки с повышенными показателями микротвердости и усталостной прочности, что подтверждается тем, что экспериментально полученные результаты измерения микротвердости изготовленных имплантатов составляют 310-330 кгс/мм, что значительно приближается к микротвердости костной ткани (400-450 кгс/мм). Экспериментально полученные результаты измерения усталостной прочности свидетельствуют о ее повышении на ~22% относительно результатов измерения усталостной прочности стали (12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т) в исходном состоянии, что важно, так как стержневые чрескостные имплантаты на протяжении всего срока своего функционирования испытывают большие знакопеременные нагрузки.
Таким образом, предложенная конструкция стержневого чрескостного имплантата с биосовместимым покрытием создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия с костной тканью организма за счет синтеза на сформированной поверхности оксидного покрытия стальной основы имплантата углеродной алмазоподобной беспористой пленки, имеющей за счет своего состава повышенные качества биосовместимости и улучшенные механические характеристики поверхности (микротвердости и усталостной прочности).