L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СПИЦА ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА С БИОАКТИВНЫМ ПОКРЫТИЕМ
| Название | СПИЦА ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА С БИОАКТИВНЫМ ПОКРЫТИЕМ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Родионов И.В., Перинская И.В., Куц Л.Е. |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 189273 |
| Дата регистрации | 17.05.2019 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использована в составе компрессионно-дистракционных аппаратов. Технический результат полезной модели заключается в упрочнении, в частности, повышении микротвердости биоактивного кальций-фосфатного покрытия спицы для остеосинтеза за счет синтеза на поверхности внутрикостной части серебросодержащей углеродной алмазоподобной пленки в вакуумной среде углекислого газа (СО2). Спица для остеосинтеза с биоактивным покрытием, выполненная в виде стержня с заостренным концом режущей части, при этом средняя часть стержня выполнена меньшим диаметром, чем диаметр хвостовой и режущей частей, на среднюю часть стержня нанесено биоактивное кальций-фосфатное покрытие, предназначенное для соприкосновения с тканями организма, толщиной, обеспечивающей равенство диаметров хвостовой и режущей частей, а конец режущей части выполнен в виде перового сверла, поверхность кальций-фосфатного покрытия имеет серебросодержащую углеродную алмазоподобную пленку, синтезированную в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа. 1 фиг.
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использована в составе компрессионно-дистракционных аппаратов.
Наиболее перспективными элементами конструкций аппаратов внешней фиксации при лечении больных с костно-суставной патологией являются спицы, которые обеспечивают неподвижное закрепление костных отростков в процессе остеогенеза.
Однако нередко при действии агрессивной биологической среды в виду отсутствия физико-механических условий, обеспечивающих эффективное интеграционное (на микро- и наноуровне) взаимодействие поверхности спицы с прилегающими костными структурами, происходят процессы воспаления прилегающих тканей и отторжения временно установленных конструкций.
Поэтому проблема повышения эффективности использования спиц для остеосинтеза является весьма актуальной и может быть решена за счет придания поверхности, снабженной биоактивным покрытием, антимикробных свойств.
Известна спица для остеосинтеза (патент РФ на полезную модель №21508, МПК 7 А61В 17/58, опубл. 27.01.2002), содержащая удлиненный стержень, хвостовик и режущую часть. Режущая часть в сечении выполнена в виде параллелограмма с острыми кромками, вписывающегося в диаметр от 2 до 10% больший, чем диаметр стержня. Конец режущей части выполнен в виде угла со скошенными кромками в сторону от направления вращения при резании. В районе скошенных кромок тупые углы параллелограмма режущей части срезаны плоскостями под углом к оси стержня.
Недостатком данной конструкции спицы для остеосинтеза является то, что она не обеспечивает достаточно жесткой фиксации кости или ее фрагмента из-за резорбции костной ткани по ходу спицевого канала в виду отсутствия биологического покрытия спицы, что приводит к увеличению диаметра спицевого канала с потерей фиксации и управляемости положением костных фрагментов в течение процесса лечения, не обеспечивает достаточную микротвердость поверхности конструкции и не обладает антимикробными свойствами, что приводит к нарушению стабильности остеосинтеза, вызывает развитие послеоперационных осложнений и увеличивает продолжительность лечения.
Известна спица для остеосинтеза (патент РФ №2358678, МПК А61В 17/58, опубл. 20.06.2009), в виде стержня с заостренным концом. В местах соприкосновения с тканями организма она имеет покрытие, имеющее развитый рельеф поверхности, нанесенное методом электроискрового легирования. Для нанесения покрытия используют электроды, выбранные из группы биосовместимых металлов: титан, и/или тантал, и/или молибден, и/или ниобий, и/или серебро. Покрытие имеет рельеф поверхности с шероховатостью 20-40 мкм.
Недостатком данного изобретения является то, что при проведении спицы через кость часть покрытия разрушается, что снижает эффективность жесткой первичной и вторичной фиксации отломков кости, а также провоцирует развитие воспалительной реакции тканей в области спицевого канала из-за присутствия в нем не связанных остатков покрытия, недостаточная микротвердость поверхности конструкции и отсутствие антимикробных свойств, что приводит к нарушению стабильности остеосинтеза, вызывает развитие послеоперационных осложнений и увеличивает продолжительность лечения.
Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция спицы для остеосинтеза (Патент РФ №107473, МПК А61В 17/58, опубл. 20.08.2011). Спица для остеосинтеза с биоактивным покрытием, выполненная в виде стержня с заостренным концом режущей части, при этом в местах соприкосновения с тканями организма на стержень нанесено методом микродугового оксидирования кальций-фосфатное покрытие. Средняя часть стержня выполнена меньшим диаметром, чем диаметр хвостовой и режущей частей, на среднюю часть стержня нанесено биоактивное покрытие, предназначенное для соприкосновения с тканями организма, толщиной, обеспечивающей равенство диаметров хвостовой и режущей частей, а конец режущей части выполнен в виде перового сверла.
Недостатком данной конструкции недостаточная микротвердость биоактивного покрытия и отсутствие его антимикробных свойств.
Задачей полезной модели является создание спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием, обладающим повышенной микротвердостью поверхности и антимикробными свойствами.
Технический результат полезной модели заключается в придании антимикробных свойств и в упрочнении, в частности, повышении микротвердости биоактивного кальций-фосфатного покрытия спицы для остеосинтеза за счет синтеза на поверхности внутрикостной части серебросодержащей углеродной алмазоподобной пленки в вакуумной среде углекислого газа (СО2).
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемая спица для остеосинтеза с биоактивным покрытием, выполненная в виде стержня с заостренным концом режущей части, при этом средняя часть стержня выполнена меньшим диаметром, чем диаметр хвостовой и режущей частей, на среднюю часть стержня нанесено биоактивное кальций-фосфатное покрытие, предназначенное для соприкосновения с тканями организма, толщиной, обеспечивающей равенство диаметров хвостовой и режущей частей, а конец режущей части выполнен в виде перового сверла, согласно новому техническому решению, на поверхности кальций-фосфатного покрытия имеется серебросодержащая углеродная алмазоподобная пленка, синтезированная в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа.
Изготовление предлагаемой спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием может осуществляться путем литья, волочения, механической обработки, микродугового оксидирования (нанесение биоактивного кальций-фосфатного покрытия), ионно-лучевой обработки (синтез на поверхности биоактивного кальций-фосфатного покрытия серебросодержащей углеродной алмазоподобной пленки в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа).
Описание конструкции.
На фиг. приведена предлагаемая конструкция спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием, где позициями обозначены: 1 - режущая часть, 2 - средняя часть, 3 - хвостовая часть, 4 - биоактивное кальций-фосфатное покрытие, 5 - серебросодержащая углеродная алмазоподобная пленка, 6 - конец режущей в виде перового сверла.
Конструкция спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием (фиг. ) представляет собой цилиндрический стержень, состоящий из режущей 1, средней 2 и хвостовой 3 частей. Средняя часть 2 стержня выполнена меньшим диаметром, чем диаметр хвостовой 3 и режущей 1 частей. На среднюю часть 2 стержня нанесено биоактивное кальций-фосфатное покрытие 4, и серебросодержащая углеродная алмазоподобная пленка 5, синтезированная в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа, обладающая повышенной микротвердостью поверхности и антимикробными свойствами. Толщина биоактивного покрытия, обеспечивает равенство диаметров хвостовой 3 и режущей 1 частей. Конец режущей 1 части выполнен в виде перового сверла 6. Хвостовая часть 3 служит для закрепления в патроне ортопедической дрели.
Для установки предлагаемой спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием режущей частью 1 прокалывают мягкие ткани до кости. С помощью ортопедической дрели с закрепленной в ней за хвостовую часть 3 спицей сверлят костную ткань. При вхождении в костную ткань перового сверла 6 режущей части 1 создают в кости канал. По мере углубления канала, в процессе сверления, в костную ткань заходит рабочая часть 2 с нанесенным на нее биоактивным кальций-фосфатным покрытием 4, имеющая серебросодержащую углеродную алмазоподобную пленку 5, синтезированную в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа, обладающую повышенной микротвердостью поверхности и антимикробными свойствами.
Предлагаемая конструкция спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием обладает повышенной микротвердостью за счет сформированной на поверхности кальций-фосфатного покрытия пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа серебросодержащей углеродной алмазоподобной пленки, что подтверждается экспериментально полученными результатами измерения микротвердости поверхности изготовленных спиц для остеосинтеза с биоактивным покрытием. Значения микротвердости составляют 28-30 ГПа, тогда как микротвердость кальций-фосфатного покрытия - 13-15 ГПа. Спица для остеосинтеза с биоактивным покрытием обладает антимикробными свойствами, что подтверждается экспериментально полученными результатами исследования, которые показали, что оптимальными дозами ионов серебра, необходимыми для придания антимикробных свойств, являются 1,2⋅1016-1,8⋅1016 ион/см2 с ускоряющим напряжением 75 кВ. При дозах ионов серебра менее 1,2⋅1016 ион/см2 и более 1,8⋅1016 ион/см2 не проявляются антимикробные свойства.
Таким образом, предложенная конструкция спицы для остеосинтеза с биоактивным покрытием, обладающая повышенной микротвердостью поверхности, создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия с костной тканью за счет синтеза на поверхности биоактивного кальций-фосфатного покрытия серебросодержащей углеродной алмазоподобной пленки, имеющей за счет своего состава повышенные качества биосовместимости и антимикробные свойства, которые снижают опасность возникновения и развития осложнений в после операционный период.
Формула полезной модели
Спица для остеосинтеза с биоактивным покрытием, выполненная в виде стержня, имеющего заостренный конец режущей части, при этом средняя часть стержня выполнена меньшим диаметром, чем диаметр хвостовой и режущей частей, на среднюю часть стержня нанесено биоактивное кальций-фосфатное покрытие, предназначенное для соприкосновения с тканями организма, толщиной, обеспечивающей равенство диаметров хвостовой и режущей частей, а конец режущей части выполнен в виде перового сверла, отличающаяся тем, что на поверхности кальций-фосфатного покрытия имеется серебросодержащая углеродная алмазоподобная пленка, синтезированная в процессе ионно-лучевой обработки пучком ионов серебра (Ag+) в вакуумной среде углекислого газа.
Медаль Альфреда Нобеля