Блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии

Полезная модель относится к ветеринарной медицине, а именно к устройствам для остеосинтеза конечностей мелких домашних животных, в частности может быть использовано при лечении повреждений длинных костей у мелких домашних животных - собак и кошек.
Переломы трубчатых костей и связанные с этим осложнения у животных являются одной из актуальных проблем для ветеринарной травматологии. В настоящее время в ветеринарной хирургии при переломах трубчатых костей широко используется интрамедуллярный остеосинтез, суть которого заключается в том, что в костномозговой канал вводится металлический штифт, скрепляющий два обломка. Для внутрикостного (интрамедуллярного) остеосинтеза используют различной формы штифты (стержни), изготовленные из биологически, химически и физически инертных материалов (нержавеющей стали, титана, виталлиума и других металлических сплавов).
В настоящее время в области травматологии и ортопедии возрастает интерес к разработке покрытий, с одной стороны, повышающих устойчивость металлических имплантатов к коррозии и износу, а с другой - обеспечивающих достаточную биосовместимость.
Из уровня техники известны, например, универсальный антибактериальный интрамедуллярный штифт с покрытием из костного цемента, импрегнированного антибиотиком (патент RU 190711, А61В 17/56, A61F 2/38, 2019), штифт из титанового сплава, на поверхность которого нанесено композитное биоинертное покрытие на основе циркония (патент RLJ 190858, А61В 17/72, A61L 27/30, 2019), штифт, имеющий покрытие, повышающее адгезию к лекарственным средствам патент (патент RU 187285, А61В 17/72, 2019), стержень для остеосинтеза, содержащий металлическое тело, наружный диэлектрический слой, состоящий из биоактивного и остеокондуктивного материала (патент RU 36616, А61В 17/58, 2004, патент RU 34356, А61В 1758, 2003) или из биоинертного материала (патент RU 37623, А61В 17/58, 2004), интрамедуллярный стержень с покрытием из алмазоподобного углерода (патент RU 133407, А61В 17/72, 2013), штифт для интрамедуллярного остеосинтеза у животных из нержавеющей стали с покрытием из аморфного титана и нитрида титана (патент BY 3017, A61D 1/00, А61В 17/56, 30.08.2006).
Однако нанесение покрытия на поверхность может изменять линейные размеры штифтов, что нежелательно при лечении переломов у мелких животных, возможно отслоение покрытий по границе раздела фаз.
В качестве прототипа выбран блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии торговой марки BALF (https://ooobalf.ru/catalog/travmatologiya//blokiruemyy_intramedullyarnyy_osteosintez/263525/).
Штифт выполнен из титана в виде стержня со скругленным дистальным концом и отверстиями с зенковками для блокирующих винтов, два отверстия - на проксимальном конце и одно - на дистальном, в проксимальном конце с торца выполнено резьбовое отверстие и два диаметрально расположенных паза для крепления штифта в держателе.
Несмотря на то, что в естественном состоянии на поверхности титана всегда содержится тонкая оксидная пленка толщиной 1-2 нм, которая обеспечивает хорошие биологические свойства титановых имплантатов и одновременно предупреждает миграцию ионов ванадия и алюминия в ткани организма, ее небольшая толщина, возможные повреждения, разрывы, расслоение не позволяет считать ее достаточной защитой в условиях агрессивной среды организма.
Техническая проблема заключается в улучшении биологических свойств титанового интрамедуллярного штифта.
В одном аспекте технического решения раскрыт блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии, который выполнен из титана в виде стержня со скругленным дистальным концом и отверстиями с зенковками для блокирующих винтов, два отверстия - на проксимальном конце и одно на дистальном, в проксимальном конце с торца выполнены резьбовое отверстие и два диаметрально расположенных паза для крепления штифта в держателе, поверхность штифта имеет защитный диффузионный слой из оксида титана.
В дополнительных аспектах раскрыто, что защитный диффузионный слой из оксида титана получен методом ионного легирования в газовом разряде пониженного давления в среде аргоно-воздушной смеси, содержание воздуха в аргоно-воздушной смеси составляет 50 об.%.
Технический результат заключается улучшении биологических свойств титанового штифта за счет образования диффузионного слоя вглубь изделия, состоящего из оксида титана. Толщина диффузионного слоя может достигать 1 мкм, при этом отсутствует граница раздела фаз.
Одним из способов легирования поверхности металлов является метод ионного легирования в газовом разряде пониженного давления.
Обработка титановых штифтов в высокочастотной (ВЧ) плазме пониженного давления позволяет комплексно изменять физико-механические свойства и химический состав поверхностного слоя, в результате бомбардировки ионами плазмы и легирования атомами плазмообразующих газов, сохраняя исходные размеры изделия в заданных допусках и исключая роль адгезии (в отличие от покрытий отсутствует граница раздела фаз). Плазменное (ионное) легирование поверхностного слоя осуществляется имплантацией ионов вглубь кристаллической решетки матрицы с образованием химических связей и твердых растворов замещения или внедрения. Энергия ионов ВЧ плазмы позволяет модифицировать поверхность на глубину порядка 1,0 мкм, повышение глубины внедрения обеспечивается увеличением температуры изделий, с которой возрастают диффузионные процессы. ВЧ технология имеет ряд преимуществ, в сравнение с другими технологиями плазменной обработки - характер воздействия заряженных частиц носит не пучковую форму, а объемную, что позволяет обрабатывать изделия со сложной геометрией поверхности. Помимо изменения химического состава, воздействие ускоренных заряженных частиц позволяет повысить качество поверхности изделия - провести финишную очистку от загрязнений, залечить микротрещины.
Легирование осуществляют в ВЧ емкостной плазменной установке. Процесс заключается в размещении титановых штифтов в объеме ВЧ емкостной плазмы частотой генерации 13,56 МГц. Обработка изделий происходит при пониженном давлении (в вакууме) порядка Р=20-30 Па, мощности разряда 2 кВт в течение 30 минут в среде аргоно-воздушной смеси с содержанием воздуха 50 об.%. Средняя температура образцов при этом не превышает 100°С. В результате обработки на поверхности образуется защитный диффузионный слой, состоящий из оксида титана. В зависимости от времени обработки толщина диффузионного слоя может составлять до 1 мкм, что обеспечивает улучшение, по сравнению с прототипом, биологических свойства заявляемого штифта.
Описание чертежей.
Фиг. 1 - чертеж заявляемого штифта.
Фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1
Блокируемый интрамедуллярный штифт для ветеринарии выполнен из титана ВТ 6 ГОСТ 26492-85 и представляет собой стержень с закругленным дистальным концом и отверстиями 1 для блокирующих винтов, выполненными с зенковками (фиг. 1). В проксимальном конце стержня с торца выполнены резьбовое отверстие 2 и два расположенных диаметрально паза 3 (фиг. 2) для крепления штифта в держателе. Снаружи штифт имеет защитное диффузионное покрытие из оксида титана.
Интрамедуллярный остеосинтез с использованием заявляемого штифта осуществляется по общепринятой методике.
Предлагаемый блокируемый штифт для интрамедуллярного остеосинтеза в отличие от прототипа обладает улучшенными биологическими свойствами и может быть использован в ветеринарных клиниках при лечении домашних животных.