Имплантат для замещения дефектов длинных костей

Полезная модель относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии и может быть использована при хирургическом лечении костных травм, а также воспалительных, онкологических и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости.
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. Имплантат выполнен из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из углеродных волокон. Имплантат может иметь форму призмы (прямоугольной, с основаниями П- или Г-образными) или цилиндра. Известный имплантат обладает достаточным для обеспечения функции опорности уровнем прочности, хорошей биосовместимостью, после операционного применения хорошо фиксируется в кости.
Недостатком известных имплантатов является не полное соответствие формы имплантата встречающимся в хирургической практике размерным особенностям ряда костных дефектов, прежде всего при замещении крупных дефектов длинных трубчатых костей, а также большая трудоемкость при изготовлении имплантатов большой длины.
Задачей полезной модели является имплантат, обеспечивающий повышение эффективности его применения при замещении костных дефектов за счет лучшего соответствия формы имплантата форме замещаемого костного дефекта, возможности внесения в зону операции веществ подавляющих воспалительные процессы или ускоряющие
образование костной ткани, а также упрощение технологии изготовления имплантата.
Технический результат достигается тем, что имплантат выполнен в виде блока призматической формы из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего многонаправленный армирующий каркас из углеродных волокон и углеродную матрицу, при этом блок призматической формы высотой 50-250 мм имеет восьмиугольное основание с длиной большой диагонали 10-30 мм, а на каждом основании блока выполнено глухое отверстие глубиной 6-15 мм, причем отношение площади сечения отверстия к площади восьмиугольного основания составляет 0,04-0,4.
При длине большой диагонали основания блока менее 10 мм или более 30 мм имплантат не отвечает антропологическим особенностям длинных костей костного скелета человека.
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.
Имплантат имеет на каждом из оснований глухое отверстие, которые перед установкой имплантата в костный дефект могут быть заполнены осеоиндуктивным или остекондуктивным материалом для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации или лекарственными веществами, обеспечивающими, например, подавление воспалительных процессов в области имплантации.
Если отношение площади сечения отверстия к площади восьмиугольного основания менее 0,04, диаметр отверстий слишком мал и не удобен для размещения в отверстии указанных выше веществ. При отношении площади сечения отверстия к площади восьмиугольного основания более 0,4, диаметр отверстия слишком большой и имплантат имеет малую площадь поперечного сечения в зоне отверстия, и, следовательно, низкую прочность при сжатии и изгибе, что не допустимо.
При глубине отверстия менее 6 мм оно оказывается неэффективным для удержания помещаемых в него веществ. При глубине отверстия более 15 мм оно оказывается слишком глубоким и возникают трудности при наполнении его вязкими субстанциями.
Предпочтительно, чтобы сторона восьмиугольного основания 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 блок призматической формы длиной 20 -250 мм. Основание блока имеет восьмиугольную форму. В отличие от известных призматических имплантатов с прямоугольной, Г- и П-образной формы основания имплантатов, такая форма основания призматического блока более приближена к форме встречающихся на практике костных дефектов длинных костей. В сравнении с цилиндрической формой имплантата, имплантаты в виде блока большой длины с восьмиугольным основанием 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 основания 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. Основанием имплантата может быть правильный восьмиугольник, как фигура, более приближенная к кругу. Однако 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 основанием 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.
Имплантат имеет два глухих отверстия, расположенные на обоих восьмиугольных основаниях. Отверстия перед установкой имплантата в костный дефект могут быть заполнены осеоиндуктивным или остекондуктивным материалом для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации или лекарственными веществами, обеспечивающими, например, подавление воспалительных процессов в области имплантации. Введение таких веществ в оперированную зону совместно с имплантатом значительно повышает эффективность лечения.
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.