ИМПЛАНТАТ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ

Полезная модель относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии и может быть использована при хирургическом лечении воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, а также костных травм.
При хирургическом лечении костных заболеваний и травм возникает необходимость компенсации (замещения) костных дефектов с помощью имплантатов. В качестве имплантатов используют костные фрагменты пациента или искусственные материалы, обладающие биосовместимостью и достаточным уровнем прочности.
Известен имплантат, описанный в патенте РФ №2204361 [приор. 04.07.2000, Кл. A61F 2/44]. Имплантат выполнен из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон. Имплантат может иметь форму призмы (прямоугольной, с основаниями П- или Г-образными), в виде цилиндра или таблетки. Известные имплантаты обладают достаточным уровнем прочности, хорошей биосовместимостью, после операционного применения хорошо фиксируются в кости.
Недостатком известных имплантатов является несоответствие формы имплантата встречающимся в хирургической практике размерным особенностям ряда костных дефектов, прежде всего костных дефектов длинных трубчатых костей конечностей.
Задачей полезной модели является имплантат, обеспечивающий повышение эффективности его применения при замещении костных дефектов за счет лучшего соответствия формы имплантата форме замещаемого костного дефекта и упрощение технологии его изготовления.
Технический результат достигается тем, что имплантат изготовлен из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, и выполнен в виде стержня, состоящего по длине стержня из трех зон, при этом крайние зоны, каждая длиной 5-20 мм, имеют круглое сечение диаметром 5-15 мм, средняя зона имеет восьмиугольное сечение с длиной большой диагонали 10-30 мм, а общая длина стержня 50-250 мм.
Для замещения дефектов длинных трубчатых костей, по антропологическим особенностям костного скелета человека нецелесообразно использовать имплантаты длиной более 250 мм. Для замещения дефектов с длиной менее 50 мм более целесообразно применять другие известные имплантаты, например цилиндрической формы.
Крайние зоны (по длине имплантата) имеют круглое сечение и предназначены для фиксирования имплантата во внутреннем канале дистального и проксимального отделов оперируемой трубчатой кости. Поэтому их диаметр (5-15 мм) и длина (5-20 мм) определяются антропологическими особенностями длинных костей костного скелета человека.
Средняя зона имплантата имеет восьмиугольное сечение. При длине большой диагонали восьмиугольного сечения менее 10 мм или более 30 мм имплантат не отвечает антропологическим особенностям длинных костей костного скелета человека, т е. не соответствует диаметру замещаемых костных дефектов.
Предпочтительно, чтобы сторона восьмиугольного сечения средней зоны имплантата была бы не менее 2 мм. В этом случае имплантат лучше соответствует форме сечения замещаемых костных дефектов.
Сущность полезной модели состоит в следующем.
Имплантат, предлагаемый в данном техническом решении выполнен из углерод-углеродного композиционного материала. Этот материал обладает хорошей биосовместимостью за счет своего состава и гетерогенной структуры. Материал изготавливают из углеродных волокон, которые в процессе изготовления связываются между собой углеродной матрицей. Для достижения высоких механических свойств материала углеродные волокна ориентируют в материале в различных направлениях, укладывая их в многонаправленный каркас, являющийся заготовкой материала. Для изготовления каркаса могут быть использованы стержни, изготовленные из углеродных волокон, расположенных в одном направлении. После изготовления каркаса в нем формируют углеродную матрицу, например, нагревают каркас в среде углеводородов при температуре, выше температуры их разложения, в течение времени необходимого для связывания волокон каркаса образующийся углеродной связкой в единый композит. Из полученной заготовки из углерод-углеродного композиционного материала механически вырезают имплантат нужного размера и формы. При этом имплантат представляет собой стержень длиной 50-250 мм. По длине стержень (а значит и имплантат) имеет три зоны. Крайние зоны, т.е. зоны, расположенные на обоих концах стержня, имеют в сечении круг. Диаметр круга - 5-15 мм, а длина каждой из зон - 5-20 мм. Средняя часть имплантата имеет в сечении восьмиугольник. Эта форма более приближена к форм круга (форме сечения длинных костей человека), чем квадратные и прямоугольные сечения имплантатов, описанные в прототипе. В сравнении с цилиндрической формы средней зоны имплантата, имплантаты в виде стержня большой длины с восьмиугольным сечением средней зоны проще в изготовлении, что позволяет повысить производительность технологии без ущерба в прочности и жесткости имплантата за счет замены токарной обработки на обработку высокопроизводительными фрезами.
Размеры восьмиугольного сечения средней зоны имплантата определяются размерами длинных костей человека, диаметр которых 10-30 мм. Именно поэтому большая (т.е. самая длинная) диагональ восьмиугольника не должна выходить за интервал 10-30 мм. Восьмиугольник, лежащий в сечении, может быть правильным или неправильным, т.е. иметь разные длины сторон. Если иметь в виду, что форма сечения некоторых длинных костей скелета человека (например, лучевой кости) более приближена к эллипсу, то в ряде случаев возможно применять имплантаты с сечением средне зоны в виде неправильного восьмиугольника. В этом случае предпочтительно, чтобы длина стороны восьмиугольного сечения была бы не менее 2 мм. Такая форма имплантата более соответствует форме замещаемого дефекта.
При применении предлагаемых имплантатов крайние зоны, имеющие круглое сечение, предназначены для фиксирования имплантата во внутреннем канале дистального и проксимального отделов оперируемой трубчатой кости. Средняя зона имплантата, имеющая восьмиугольное сечение, совпадает по длине с замещаемым костным дефектом и несет опорную нагрузку.
Предлагаемые имплантаты сочетают в себе биологическую совместимость, опороспособность, остеокондуктивные свойства. Все это обеспечивает хорошее сочетание имплантатов с костным окружением, срастание имплантата с костным ложем, в которое он установлен, и формирование костно-углеродного послеоперационного блока. Особенности состава и структуры материала имплантатов позволяют эффективно использовать их при различных травмах и заболеваниях кости.
Таким образом, применение предлагаемой полезной модели позволяет использовать в хирургической практике имплантаты для замещения крупных костных дефектов длинных костей, что важно для повышения качества лечения травм, онкологических, воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, а также обеспечить снижение трудоемкости их изготовления.