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 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.
Поставленная задача решается тем, что имплантат для замещения костных дефектов и межпозвонковых дисков из углерод-углеродного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, выполнен в виде трех соосных цилиндров, при этом диаметры крайних цилиндров одинаковы и меньше диаметра среднего цилиндра.
Предпочтительно, чтобы имплантат имел сквозное отверстие или два соосных глухих отверстия, ориентированных вдоль оси цилиндров. Перед установкой имплантата в костный дефект отверстие или отверстия могут быть заполнены осеоиндуктивным или остекондуктивным материалом (например, гидроксиапатитом) для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации или лекарственными веществами, обеспечивающими, например, подавление воспалительных процессов в области имплантации. Кроме того, сквозное отверстие может быть использовано для фиксации имплантата в зоне замещаемого костного дефекта путем установки металлического стержня в этом отверстии.
Предпочтительно, что диаметр отверстий составляет 0,3-0,5 от диаметра крайнего цилиндра. Если диаметр отверстий менее 0,3 от диаметра крайнего цилиндра, то оно слишком мало и неудобно для размещения в отверстии указанных выше веществ. При диаметре отверстия более 0,5 от диаметра крайнего цилиндра имплантат имеет малую площадь поперечного сечения в области крайнего цилиндра, и, следовательно, низкую прочность при сжатии и изгибе.
Предпочтительно, если на внешней поверхности среднего цилиндра имплантата выполнены глухие отверстия диаметром 1-3 мм и глубиной 1-3 мм. Такие отверстия увеличивают внешнюю площадь поверхности имплантата и повышают прочность его закрепления в образующемся после операции костно-углеродном блоке. Перед установкой имплантата в костный дефект отверстия могут быть заполнены осеоиндуктивным или остекондуктивным материалом для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации. При диаметре отверстий менее 1 мм и глубине более 3 мм их размеры слишком малы и затруднено размещение в отверстиях указанных выше веществ. Отверстия диаметром более 3 мм могут приводить к существенному снижению прочности имплантата, что недопустимо. Формирование отверстий глубиной менее 1 мм технически сложно и нецелесообразно.
Предпочтительно, чтобы диаметр среднего цилиндра составлял 10-30 мм, диаметр крайних цилиндров составлял 5-15 мм, общая длина имплантата - 20 - 140 мм, а длина крайнего цилиндра - 5-20 мм. Такие размеры наиболее хорошо соответствуют размерам костных дефектов, встречающимся в медицинской практике ортопедии и травматологии конечностей.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 Имплантат для замещения костных дефектов.
Фиг. 2 Пример имплантата для замещения костных дефектов с глухими отверстиями на поверхности среднего цилиндра имплантата.
Обозначения на фигурах: H - общая длина имплантата, D - диаметр среднего цилиндра имплантата, d - диаметр крайнего цилиндра имплантата, h - длина крайних цилиндров имплантата, n - общее количество глухих отверстий на поверхности среднего цилиндра имплантата, m - количество глухих отверстий на поверхности среднего цилиндра имплантата, находящихся в одной плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, α - угол между глухими отверстиями на поверхности среднего цилиндра имплантата, находящимися в одной плоскости, перпендикулярной оси цилиндра
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 высокой биосовместимостью, прочностью, фиксационными свойствами. Имплантат имеет форму, показанную на фиг. 1. Его объем образован тремя цилиндрами разного диаметра, имеющими общую ось. Диаметры крайних цилиндров меньше диаметра среднего цилиндра. Такая форма имплантатов является оптимальной, например, при замещении костных дефектов трубчатых костей конечностей. В этом случае, при установке имплантата в зоне дефекта, цилиндрическая ось имплантата ориентируется параллельно оси трубчатой кости, а диаметр среднего цилиндра имплантата близок по форме и размеру с формой и размером трубчатой кости в зоне замещаемого костного дефекта. При этом крайние цилиндры имплантата устанавливаются вглубь внутреннего канала трубчатой кости и обеспечивают фиксацию имплантата в зоне дефекта. Тем самым достигается максимальное заполнение костного дефекта без существенного деформирования костномозгового канала. При установке имплантата в костный дефект обеспечивается контакт этих поверхностей имплантата со здоровой костной тканью, что создает опороспособность в зоне дефекта.
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 вдоль его цилиндрической оси. Отверстие предназначено для размещения в нем остекондуктивных 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, сквозное отверстие может быть использовано для фиксации имплантата в зоне замещаемого костного дефекта путем установки металлического стержня в этом отверстии.
Имплантат может иметь два глухих отверстия вдоль оси крайних цилиндров. Эти отверстия могут быть использованы для размещения в них остекондуктивных или остеоиндуктивных материалов, как это описано выше. Кроме того, в этих отверстиях 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 поверхности среднего цилиндра. На фиг. 2 показан пример имплантата с такими отверстиями, сформированными на цилиндрической поверхности. Отверстия позволяют размещать в них ускоряющие рост костной ткани материалы, обеспечивающие тем самым формирование костно-углеродного блока на внешней поверхности имплантата, а также повышать сцепление поверхности имплантата с новообразованной костной тканью.
Указанные предпочтительные дополнительные особенности могут сочетаться в имплантате в различных комбинациях, а сами имплантаты использованы не только в хирургии конечностей, но и в других областях костной хирургии, например, в вертебрологии.
Имплантаты применяют следующим образом, например при замещении костных дефектов конечностей. Перед применением имплантаты стерилизуют. Стерилизация имплантатов осуществляется обычным способом, например, в автоклаве. Форма и размер имплантата определяется хирургом до операции, например, на основании рентгенологической оценки величины дефекта. В ходе операции на конечности доступ к пораженному отделу и радикальный этап операции производят по стандартным хирургическим методикам. После проведения резекции пораженных костных тканей выполняют замещение сформированного дефекта имплантатом. В состоянии реклинации крайние цилиндры имплантата плотно внедряют в костномозговой канал кости до контакта кости с поверхностью среднего цилиндра. Положение имплантата должно соответствовать оси нагрузки конечности. Имплантат обеспечивает надежную стабилизацию оперированного отдела конечности, что крайне важно для его приживления. В завершающей части операции ткани над областью пластики ушивают послойно. Накладывают асептическую повязку и фиксируют конечность до формирования костно-углеродного бола в зоне имплантации.
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 формам большой группы замещаемых костных дефектов. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов.