СПИЦА ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована при лечении больных с костно-суставной патологией.
Наиболее перспективными элементами конструкций аппаратов внешней фиксации при лечении больных с костно-суставной патологией являются спицы Киршнера, которые обеспечивают неподвижное закрепление костных отростков в процессе остеогенеза.
Однако нередко при действии агрессивной биологической среды в виду отсутствия физико-механических условий, обеспечивающих эффективное интеграционное (на микро- и наноуровне) взаимодействие поверхности спицы с прилегающими костными структурами, происходят процессы воспаления прилегающих тканей и отторжения временно установленных конструкций.
Поэтому проблема повышения эффективности использования спиц Киршнера является весьма актуальной и может быть решена за счет придания поверхности, снабженной биоактивным покрытием, бактериостатических свойств.
Известно, что медь и медьсодержащие медицинские препараты обладают эффективной бактериостатической способностью и часто применяются в различных медицинских целях. Поэтому разработка и внедрение конструкций имплантатов с биосовместимым медьсодержащим покрытием, обладающим бактериостатическими свойствами, позволит снизить число послеоперационных осложнений, сократить сроки приживления и улучшить лечебно-реабилитационные показатели за счет бактериостатического действия меди в составе покрытия.
Известна используемая в аппаратах внешней фиксации спица Киршнера, выполненная в виде гладкого стержня, имеющего на конце граненую заточку [А.с. СССР №1055499, опубл. 1983].
Недостатком данной конструкции спицы является отсутствие биоактивного покрытия и бактериостатических свойств, что приводит к нарушению стабильности остеосинтеза, вызывает развитие послеоперационных осложнений и увеличивает продолжительность лечения.
Известна спица для остеосинтеза, выполненная в виде стержня, имеющего на конце граненую заточку и участок резьбовой нарезки в средней части. [А.с. СССР №1428361, опубл.: 07.10.1988.].
Недостатком данной конструкции спицы для остеосинтеза является отсутствие биоактивного покрытия и бактериостатических свойств, что приводит к нарушению стабильности остеосинтеза, вызывает развитие послеоперационных осложнений и увеличивает продолжительность лечения.
Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция спицы для остеосинтеза [Патент РФ 130494 МПК А61Б 17/58 (2006.01), опубликован 27.07.2013 г.]. Спица для остеосинтеза выполнена в виде стержня с резьбовой нарезкой и граненой заточкой, снабжена биоактивным покрытием, нарезка выполнена на всем протяжении, а граненая заточка - на обоих концах. Спица может быть применена в качестве самостоятельного стабилизирующего элемента, например при выполнении артродеза.
Недостатком данной конструкции является недостаточная микротвердость поверхности конструкции и отсутствие бактериостатических свойств биоактивного покрытия, что приводит к нарушению стабильности остеосинтеза, вызывает развитие послеоперационных осложнений и увеличивает продолжительность лечения.
Задачей полезной модели является создание спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием, обладающим повышенной микротвердостью поверхности и бактериостатическими свойствами.
2
Технический результат полезной модели заключается в упрочнении, в частности, повышении микротвердости биоактивного покрытия спицы для остеосинтеза и придания бактериостатических свойств за счет синтеза на их поверхности медьсодержащей углеродной алмазоподобной пленки в вакуумной среде углекислого газа (CO).
+
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемая спица для остеосинтеза, выполненная в виде стержня, имеющего на всем протяжении наружной поверхности резьбовую нарезку, граненую трехгранную заточку на обоих концах и биоактивное покрытие из гидроксиапатита, согласно новому техническому решению, на поверхности покрытия из гидроксиапатита резьбовой части спицы имеется медьсодержащая углеродная алмазоподобная пленка, синтезированная в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов меди (Cu) в вакуумной среде углекислого газа.
+
Изготовление предлагаемой спицы для остеосинтеза может осуществляться путем литья, волочения, механической обработки, газоплазменной обработки (нанесение биоактивного покрытия из гидроксиапатита), ионно-лучевой обработки (синтез на поверхности покрытия резьбовой части из гидроксиапатита медьсодержащей углеродной алмазоподобной пленкой, полученной в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов меди (Cu) в вакуумной среде углекислого газа).
Описание конструкции.
На фиг. приведена предлагаемая конструкция спицы для остеосинтеза, где позициями обозначены: 1 - стержень, 2 - резьбовая нарезка на всем протяжении стержня, 3 - граненая (трехгранная) заточка на обоих концах, 4 -биологически активное покрытие из гидроксиапатита, 5 - медьсодержащая углеродная алмазоподобная пленка.
+
Конструкция спицы для остеосинтеза (фиг.) состоит из стержня 1, имеющего на всем протяжении наружной поверхности резьбовую нарезку 2, граненую трехгранную заточку 3 на обоих концах и биологически активное покрытие из гидроксиапатита 4, и медьсодержащую углеродную алмазоподобную пленку 5 толщиной 10-18 нм с бактериостатическими свойствами, синтезированную в процессе ионно-лучевой обработки поверхности из гидроксиапатита пучком ионов меди (Cu) в вакуумной среде углекислого газа, обеспечивающую минимизацию развития патогенной микрофлоры в зоне контакта с биологической тканью.
+
Для установки предлагаемой спицы для остеосинтеза с помощью дрели без предварительного рассверливания канала стержень 1 с граненой заточкой 3 на концах проводят через кость или ее отломок, а затем крепят на опоре внешнего устройства. Количество используемых для фиксации спиц зависит от клинической ситуации и решаемой лечебной задачи. При этом благодаря наличию на всем протяжении стержня 1 резьбовой нарезки 2, исключающей его миграцию, даже в условиях остеопороза, обеспечивается жесткая фиксация отломков кости в течение необходимого времени. Поверхность покрытия резьбовой части из гидроксиапатита 4 имеет медьсодержащую углеродную алмазоподобную пленку 5, синтезированную в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов меди (Cu) в вакуумной среде углекислого газа, обладающую повышенной микротвердостью и бактериостатическими свойствами.
+
16
16
2
16
2
16
2
Предлагаемая конструкция спицы для остеосинтеза обладает повышенной микротвердостью за счет сформированной на поверхности биоактивного покрытия резьбовой части из гидроксиапатита медьсодержащей углеродной алмазоподобной пленки, механизм синтеза которой гарантирует высокую адгезию за счет ионного перемешивания фрагментов медьсодержащей углеродной алмазоподобной пленки с поверхностным и приповерхностным слоями поверхности из гидроксиапатита. (Перинская, И.В. Синтез электроплазменного гидроксиапатитового покрытия на поверхности титана методом иоино-лучевой обработки / И.В. Перинская, В.Н. Лясников, В.В. Перинский, О.Д. Муктаров // Перспективные материалы, 2013. - №8. - С. 52-57.). Результатами исследования микротвердости поверхности изготовленных спиц для остеосинтеза являются значения, которой составляет 28-30 ГПа, тогда как микротвердость покрытия из гидроксиапатита составляет 13-15 ГПа. Спица для остеосинтеза также обладает бактериостатическими свойствами за счет медьсодержащей углеродной алмазоподобной пленки, синтезированной в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов меди (Cu) в вакуумной среде углекислого газа, что подтверждается экспериментально полученными результатами исследования, которые показали, что оптимальными дозами ионов меди, необходимыми для придания покрытию бактериостатических свойств, являются 1,8⋅10-2,4⋅10 ион/см с ускоряющим напряжением 75 кВ. При дозах ионов меди менее 1,8⋅10 ион/см и более 2,4⋅10 ион/см не проявляются бактериостатические свойства. Бактериостатическая способность покрытия обусловлена комплексом терапевтических свойств, присущих медьсодержащим покрытиям и медицинским препаратам в отношении патогенной микрофлоры, которые задерживают полностью размножение бактерий и других микроорганизмов, то есть вызывают бактериостаз, что особенно важно для биоинженерных конструкций временного нахождения в организме.
Таким образом, предложенная конструкция спицы для остеосинтеза, обладающая повышенной микротвердостью поверхности, создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия с костной тканью за счет синтеза на поверхности биоактивного покрытия резьбовой части из гидроксиапатита медьсодержащей углеродной алмазоподобной пленки, имеющей за счет своего состава повышенные качества биосовместимости и выраженные бактериостатические свойства, которые способствуют исключению опасности возникновения и развития осложнений в после операционный период за счет минимизации развития патогенной микрофлоры в зоне контакта с биологической тканью.