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 при операциях на длинных костях, в частности, при остеотомии.
Задачей полезной модели является разработка имплантата, обеспечивающего повышение эффективности его применения при замещении костных дефектов при операциях на длинных трубчатых костях, в частности, при остеотомии, за счет лучшего соответствия формы имплантата форме замещаемого костного дефекта.
Поставленная задача решается тем, что имплантат для замещения костных дефектов из углерод-углеродного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, выполнен в виде цилиндрического сегмента усеченного прямого кругового цилиндра, отсеченного плоскостью параллельно цилиндрической оси, при этом длина отсеченного сегмента в плоскости основания цилиндра составляет 0,3-0,8 от диаметра основания цилиндра, а двугранный угол между плоскостями оснований усеченного цилиндра составляет 10-50°.
Если форма имплантата такова, что длина отсеченного цилиндрического сегмента в плоскости основания цилиндра более 0,8 от диаметра цилиндра, то форма имплантата не отвечает требованиям решаемой задачи, т.к. она несущественноотличается от формы известного цилиндрического имплантата. Если длина отсеченного цилиндрического сегмента в плоскости основания цилиндра менее 0,3 от диаметра цилиндра, то форма имплантата не соответствует, встречающимся на практике костным дефектам. При двугранном угле между плоскостями оснований усеченного цилиндра менее 10°, форма имплантата близка к форме прямого цилиндрического сегмента, что не позволяет его использовать при операции остеотомии. Если двугранный угол между плоскостями оснований усеченного цилиндра больше 50°, то форма имплантата не соответствует, встречающимся на практике костным дефектам.
Предпочтительно, чтобы имплантат имел сквозное отверстие, параллельное оси цилиндра. Перед установкой имплантата в костный дефект или в область межпозвонкового диска отверстие может быть заполнено остеоиндуктивным или остеокондуктивным материалом (например, гидроксиапатитом) для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации. Предпочтительно, чтобы диаметр отверстия составлял 0,2-0,5 от диаметра цилиндра. Если диаметр отверстия менее 0,2 от диаметра цилиндра, то оно слишком мало и неудобно для размещения в отверстии указанных выше веществ. При диаметре отверстия более 0,5 от диаметра цилиндра имплантат имеет малую площадь поперечного сечения, и, следовательно, низкую прочность при сжатии и изгибе.
Предпочтительно, чтобы на поверхностях оснований цилиндра были выполнены один или несколько пазов глубиной 1-5 мм и шириной 2-6 мм. Такие пазы могут быть использованы для установки имплантата в костный дефект с помощью хирургического инструмента, например, корнцанга. При глубине пазов менее 1 мм и ширине менее 2 мм их размеры слишком малы и затруднено применение хирургического инструмента. Пазы шириной более 6 мм и глубиной более 5 мм могут приводить к существенному снижению прочности имплантата, что недопустимо.
На цилиндрической поверхности имплантата, могут быть выполнены глухие отверстия диаметром 2-5 мм и глубиной 2-7 мм. Такие отверстия, в том числе и резьбовые, могут быть использованы для установки имплантата в костный дефект с помощью хирургического инструмента. При диаметре отверстий менее 2 мм и глубине менее 2 мм их размеры малы и затруднено применение хирургического инструмента. Отверстия диаметром более 5 мм и глубиной более 7 мм могут приводить к существенному снижению прочности имплантата, что недопустимо.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 Имплантат для замещения костных дефектов.
Фиг. 2 Пример имплантата для замещения костных дефектов со сквозным отверстием.
Фиг. 3 Пример имплантата для замещения костных дефектов с пазами на поверхности цилиндрических оснований имплантата.
Обозначения на фигурах: Н - высота имплантата, D - диаметр основания имплантата, В - длина в плоскости основания цилиндра отсеченного цилиндрического сегмента имплантата, а - двугранный угол между плоскостями оснований усеченного цилиндра, d - диаметр отверстия.
Сущность изобретения состоит в следующем. Имплантат, предлагаемый в данном техническом решении, состоит из углерод-углеродного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, например, многонаправленный каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси стержней. Используемый углеродный материал обладает биосовместимостью, прочностью, остеокондуктивными свойствами. Имплантат имеет форму, показанную на фиг. 1.
Его боковая поверхность образована цилиндрической поверхностью и плоскостью, образованной отсеченным цилиндрическим сегментом. Длина отсеченного сегмента составляет 0,3-0,8 от диаметра цилиндрического основания имплантата. Одно из цилиндрических оснований имплантата перпендикулярно цилиндрической оси, а плоскость другого основания образует с плоскостью описанного выше основания двугранный угол 10-50°. Такая форма имплантатов является оптимальной, например, при замещении костных дефектов при остеотомии длинных костей. В этом случае, при установке имплантата в костном дефекте, цилиндрическая поверхность ориентируется параллельно внешней поверхности длинной кости, совпадая с ней по диаметру. При этом цилиндрические основания имплантата сориентированыпо поверхности костного дефекта и обеспечивают исправление взаимного расположения проксимального и дистального эпифизов кости, что важно для правильного взаимного расположения суставов пациента. При установке имплантата в костный дефект обеспечивается контакт поверхностей оснований имплантата со здоровой костной тканью, что создает опороспособность кости.
Предпочтительными являются следующие особенности имплантата, которые могут быть использованы в его конструкции в зависимости от принятой хирургом стратегии проведения операции.
Имплантат может иметь сквозное отверстие, как это показано на фиг. 2. Отверстие предназначено для размещения в нем остеокондуктивных или остеоиндуктивных материалов, обеспечивающих ускорение формирования костной ткани, сращивание имплантата с костной тканью и формирование единого костно-углеродного блока в зоне замещаемого дефекта. Такими материалами могут быть фосфаты кальция (гидросиапатит, трикальцийфосфат), в том числе с добавками коллагена или белками, ускоряющими формирование остеобластов (факторы роста костной ткани), или фрагментами костной ткани пациента (аутокость), забор которых может быть осуществлен в ходе операции или перед ней. Кроме того, в этом отверстии могут быть размещены лекарственные средства пролонгированного действия, обеспечивающие медленное выделение активных лекарственных веществ в оперированную область в послеоперационном периоде, что особенно важно при лечении воспалительных заболеваний (костный туберкулез, остеомиелит).
Имплантат может иметь глухие отверстия на своей цилиндрической поверхности, например, имеющие внутреннюю резьбу. Отверстия позволяют упростить установку имплантата используя инструмент, например, имеющий внешнюю резьбу того же диаметра, с помощью которой имплантат временно фиксируется на инструменте, а после установки имплантата в костный дефект инструмент вращательными движениями отделяется от имплантата.
Имплантат может иметь пазы, сформированные на основаниях, как это показано на фиг. 3. Пазы, как и глухие отверстия, позволяют упростить установку имплантата используя инструмент, например, корнцанг.
Указанные предпочтительные дополнительные особенности могут сочетаться в имплантате в различных комбинациях, а сами имплантаты использованы не только в хирургии длинных костей, остеотомии, но при замещении различных костных дефектов, например, в вертебрологии.
Имплантаты применяют следующим образом, например, при замещении костных дефектов при коррегирующей остеотомии с образованием клиновидного диастаза. Перед применением имплантаты стерилизуют. Стерилизация имплантатов осуществляется обычным способом, например, в автоклаве. Предполагаемая форма и размер имплантата определяется хирургом до операции на основании рентгенологической оценки величины получаемого костного клиновидного дефекта. В ходе операции доступ к пораженному отделу кости и радикальный этап операции производят по стандартным хирургическим методикам. После проведения остеотомии и восстановления правильной оси сегмента конечности выполняют замещение клиновидного костного дефекта имплантатом. В состоянии реклинации имплантат плотно внедряют в дефект. Положение имплантата должно соответствовать оси нагрузки кости. Имплантат обеспечивает надежную стабилизацию оперированного отдела кости, что крайне важно для его приживления. В завершающей части операции ткани над областью пластики ушивают 2-3 кетгутовыми швами. Рану послойно ушивают. Накладывают асептическую повязку.
Таким образом, предлагаемые имплантаты сочетают в себе биологическую совместимость, прочность, фиксационные свойства, связанные с особенностями углеродного материала, из которого они изготовлены, и новую форму имплантата, обеспечивающую лучшее соответствие формамболыпой группы замещаемых костных дефектов. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов.