Стержневой фиксатор для остеосинтеза

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для использования в травматологии и ортопедии при лечении различных видов костных патологий опорно-двигательного аппарата методом наружного чрескостного остеосинтеза.
Успешная приживляемость и эффективность применения чрескостных остеофиксаторов, наиболее часто выполняемых из нержавеющей стали 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, во многом определяется наличием на их поверхности биосовместимого покрытия, обеспечивающего прочность закрепления изделия в кости и антимикробные свойства.
Известна конструкция стержневого фиксатора для наружного чрескостного остеосинтеза [Патент РФ 104055 МПК A61B 17/60 (2006.01), A61B 17/62 (2006.01), A61B 17/64 (2006.01), A61B 17/66 (2006.01), опубликован 10.05.2011], выполненного в виде стержня с глухим осевым каналом диаметром 1,5-2,0 мм и состоит из части для вкручивания в кость и части для закрепления в аппарате внешней фиксации. Глухой осевой канал и сообщающиеся с ним радиальные отверстия предназначены для введения лекарственных веществ в зону установки стержня и перелома кости.
Недостатком данной конструкции является недостаточная твердость и усталостная прочность поверхности чрескостного фиксатора и отсутствие покрытия с антимикробными свойствами.
Известна конструкция стержневого ортопедического имплантата для наружного чрескостного остеосинтеза [Патент РФ 115197 МПК A61B 17/50 (2006.01), опубликован 27.04.2012] с оксидным покрытием, обеспечивающим защитную антикоррозионную функцию поверхности и ее способность срастаться с костной тканью.
Недостатком данной конструкции является недостаточная твердость и усталостная прочность покрытия имплантата и отсутствие покрытия с антимикробными свойствами.
Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция чрескостного фиксатора для внешнего остеосинтеза [Патент РФ 116338 МПК A61B 17/60 (2006.01), опубликован 27.05.2012], выполненная в виде стержня с глухим осевым каналом диаметром 1,5-2,0 мм и состоит из части для вкручивания в кость и части для закрепления в аппарате внешней фиксации. Часть для вкручивания в кость выполнена резьбовой с расположенными во впадинах резьбы радиальными отверстиями диаметром 0,8-1,1 мм, сообщающимися с осевым каналом, часть для закрепления в аппарате внешней фиксации выполнена резьбовой. Глухой осевой канал и сообщающиеся с ним радиальные отверстия предназначены для введения лекарственных веществ в зону установки стержня и перелома кости. Резьбовая поверхность стержня выполнена шероховатой со множеством микронеровностей в виде микровыступов высотой 30-40 мкм и микроуглублений глубиной 20-25 мкм для интеграционного взаимодействия с костной тканью.
Недостатком данной конструкции является недостаточная твердость и усталостная прочность поверхности чрескостного фиксатора и отсутствие покрытия с антимикробными свойствами.
Задачей полезной модели является создание стержневого фиксатора для остеосинтеза, обладающего высокой биосовместимостью, повышенной микротвердостью и усталостной прочностью поверхности, а также антимикробными свойствами.
+
Технический результат полезной модели заключается в придании поверхности стержневого фиксатора для остеосинтеза повышенной микротвердости и усталостной прочности с обеспечением высокой биосовместимости поверхности за счет синтеза на стальной основе имплантата углеродной алмазоподобной беспористой пленки и придания антимикробных свойств за счет ионно-лучевого модифицирования ионами серебра (Ag).
2
+
+
Поставленная задача решается за счет выполнения стержневого фиксатора для остеосинтеза в виде металлического стержня, один конец которого снабжен резьбовой частью для вкручивания в кость, другой конец -резьбовой частью для закрепления в аппарате внешней фиксации, тело стержня имеет осевой канал, конец которого со стороны резьбовой части для вкручивания в кость выполнен глухим, при этом резьбовая часть для вкручивания в кость выполнена с равномерно расположенными во впадинах резьбы радиальными отверстиями, сообщающимися с осевым каналом, и имеет шероховатую поверхность со множеством микронеровностей, согласно новому техническому решению на поверхности резьбовой части для вкручивания в кость имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка, синтезированная в процессе обработки в вакуумной среде углекислого газа (CO) пучком ионов инертного газа аргона с имплантацией ионов аргона (Ar) в поверхность стальной основы стержневого фиксатора и модифицированной ионами серебра (Ag) в процессе ионно-лучевой обработки.
Описание конструкции.
2
+
+
На фиг. приведена предлагаемая конструкция стержневого фиксатора для остеосинтеза, выполненная в виде металлического стержня с глухим осевым каналом 1 диаметром 1,5-2,0 мм и состоящая из резьбовой части для вкручивания в кость 2 и резьбовой части для закрепления в аппарате внешней фиксации 3, имеющей хвостовик 4 для вкручивания стержня в кость с помощью ключа (на чертеже не показан), с расположенными на резьбовой части для вкручивания в кость во впадинах резьбы радиальными отверстиями 5 диаметром 0,8-1,1 мм, сообщающимися с осевым каналом 1. Поверхность 6 резьбовой части 2 имеет шероховатую структуру в виде множества микровыступов высотой 30-40 мкм и микроуглублений глубиной 20-25 мкм и имеет углеродную алмазоподобную беспористую пленку 7, синтезированную в процессе обработки в вакуумной среде углекислого газа (CO) пучком ионов инертного газа аргона с имплантацией ионов аргона (Ar) в поверхность стальной основы имплантата, имеющей толщину 6-8 нм с повышенными показателями микротвердости и усталостной прочности, и модифицированную ионами серебра (Ag) 8 в процессе ионно-лучевой обработки, обладающую антимикробными свойствами.
Для установки стержневого фиксатора описанной конструкции в кости просверливают каналы, в которые вкручивают стержни резьбовой частью 2, закрепляемые свободными концами в опорах аппарата внешней фиксации резьбовой частью 3, имеющей хвостовик 4 для вкручивания стержня в кость. После репозиции костных отломков в осевой канал 1 стержней вводят необходимую дозу лекарственного вещества, которое поступает через равномерно расположенные на резьбовой части 2 радиальные отверстия 5, сообщающиеся с каналом 1, и распространяется во всей зоне перелома, оказывая на биоструктуры медикаментозное лечебное воздействие. Процедуру введения лекарств осуществляют с требуемой периодичностью на протяжении всего периода лечения больного. Шероховатая поверхность 6, обеспечивающая интеграционное взаимодействие с костной тканью, имеет углеродную алмазоподобную беспористую пленку 7, модифицированную ионами серебра 8, которая обеспечивает повышенные показатели микротвердости и усталостной прочности и обладает антимикробными свойствами.
+
16
16
2
16
2
16
2
Предлагаемая конструкция стержневого фиксатора для остеосинтеза обладает повышенной эффективностью за счет сформированной на его шероховатой поверхности со множеством микронеровностей углеродной алмазоподобной беспористой пленки с повышенными показателями микротвердости и усталостной прочности, что подтверждается полученными результатами измерения микротвердости поверхности изготовленных стержневых фиксаторов, значения которой составляют 3235,3 МПа. Экспериментально полученные результаты измерения усталостной прочности свидетельствуют о ее повышении на ~22% относительно результатов измерения усталостной прочности стали (12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т) в исходном состоянии. Стержневой фиксатор для остеосинтеза также обладает антимикробными свойствами за счет формирования на его поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, модифицированной ионами серебра (Ag) в процессе ионно-лучевой обработки, что подтверждается экспериментально полученными результатами исследования, которые показали, что оптимальными дозами ионов серебра, необходимыми для придания покрытию антимикробных свойств, являются 1,2⋅10-⋅1,8⋅10 ион/см с ускоряющим напряжением 50 кВ. При дозах ионов серебра менее 1,2⋅10 ион/см и более 1,8⋅10 ион/см не проявляются высокие антимикробные свойства.
+
Таким образом, предложенная конструкция стержневого фиксатора для остеосинтеза создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия с костной тканью организма за счет синтеза на поверхности стальной основе стержневого фиксатора углеродной алмазоподобной беспористой пленки, имеющей за счет своего состава повышенные качества биосовместимости и улучшенные механические характеристики поверхности (микротвердость и усталостную прочность). Кроме того, за счет модифицирования углеродной алмазоподобной беспористой пленки ионами серебра (Ag) поверхность стального стержневого фиксатора обладает выраженными антимикробными свойствами.