Имплантат для замещения костных дефектов и межпозвонковых дисков - RU168519U1

Чертежи

Описание

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 и межпозвонковых дисков 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 позвоночника, и межпозвонковых дисков.

Задачей полезной модели является имплантат, обеспечивающий повышение эффективности его применения при замещении костных дефектов и межпозвонковых дисков за счет лучшего соответствия формы имплантата форме замещаемого костного дефекта или межпозвонкового диска.

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 цилиндра с отсеченным параллельно цилиндрической оси цилиндрическим сегментом, при этом объем отсеченного сегмента составляет 5-40% от объема цилиндра.

Если форма имплантата такова, что объем отсеченного цилиндрического сегмента менее 5% от объема цилиндра, то форма имплантата не отвечает требованиям решаемой задачи, т.к. она несущественно отличается от формы известного цилиндрического имплантата. Если объем отсеченного цилиндрического сегмента более 40% от объема цилиндра, то имплантат имеет малую площадь поперечного сечения, и, следовательно, низкую прочность при сжатии и изгибе.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.

Фиг. 1. Имплантат для замещения костных дефектов.

Обозначения на фигуре: Н - высота имплантата, D - диаметр имплантата, В - ширина имплантата.

Сущность полезной модели 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 боковая поверхность образована цилиндрической поверхностью и плоскостью, образованной отсеченным цилиндрическим сегментом. Такая форма имплантатов является оптимальной, например, при замещении костных дефектов позвонков. В этом случае, при установке имплантата в позвоночном столбе, цилиндрическая поверхность ориентируется параллельно передней стороне позвоночного столба, совпадая по форме с формой передней поверхности позвонков. При этом плоская сторона имплантата сориентирована вглубь позвоночного столба и обеспечивает, за счет пространства отсеченного цилиндрического сегмента, свободное пространство для расположения спинномозгового канала. Тем самым достигается максимальное заполнение костного дефекта без деформирования спинномозгового канала. Верхнее и нижнее основание имплантата в виде круговых сегментов контактируют с расположенными, соответственно, верхним и нижним позвонками по отношению к костному дефекту. При установке имплантата в костный дефект обеспечивается контакт этих поверхностей имплантата со здоровой костной тканью, что создает опороспособность позвоночного столба.

Перед установкой имплантата в костный дефект или в область межпозвонкового диска отверстия могут быть заполнены остеоиндуктивным или остеокондуктивным материалом для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации или лекарственными веществами, обеспечивающими, например, подавление воспалительных процессов в области имплантации.

Предпочтительно, что диаметр отверстий составляет 0,2-0,5 от диаметра цилиндра. Если диаметр отверстий менее 0,2 от диаметра цилиндра, то он слишком мал и не удобен для размещения в отверстии указанных выше веществ. При диаметре отверстия более 0,5 от диаметра цилиндра имплантат имеет малую площадь поперечного сечения, и, следовательно, низкую прочность при сжатии и изгибе.

Предпочтительно, если на цилиндрической поверхности имплантата и/или плоской поверхности, сформированной при отсечении цилиндрического сегмента, 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 образующимся после операции костно-углеродном блоке. Перед установкой имплантата в костный дефект или в область межпозвонкового диска отверстия могут быть заполнены остеоиндуктивным или остеокондуктивным 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.

Имплантат применяют следующим образом, например, при замещении костных дефектов позвонков. Перед применением имплантат стерилизуют. Стерилизация имплантата осуществляется обычным способом, например, в автоклаве. Предполагаемая форма и размер имплантата определяется хирургом до операции на основании рентгенологической оценки величины дефекта тел позвонков. В ходе операции на позвоночнике доступ к пораженному отделу позвоночника и радикальный этап операции производят по стандартным хирургическим методикам. После проведения резекции тел пораженных позвонков выполняют передний спондилодез имплантатом. Для установки имплантата формируют пазы-зарубки в остатках тел резецированных позвонков. В состоянии реклинации имплантат плотно внедряют в межпозвонковый диастаз. Положение имплантата должно соответствовать оси нагрузки позвоночника. Имплантат обеспечивает надежную стабилизацию оперированного отдела позвоночника, что крайне важно для его приживления. В завершающей части операции паравертебральные ткани над областью пластики ушивают 2-3 кетгутовыми швами. Рану послойно ушивают. Накладывают асептическую повязку.

Таким образом, предлагаемый имплантат сочетает в себе биологическую совместимость, прочность, фиксационные свойства, связанные с особенностями углеродного материала, из которого он изготовлен, и новую форму имплантата, обеспечивающую лучшее соответствие формам большой группы замещаемых костных дефектов или межпозвонковых дисков. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов и межпозвонковых дисков.

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, как это показано на фиг. 2 и 4. Отверстие предназначено для размещения в нем остеокондуктивных или остеоиндуктивных материалов, обеспечивающих ускорение формирование 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.

Имплантат может иметь два глухих отверстия, как это показано на фиг. 3. Эти отверстия могут быть использованы для размещения в них остеокондуктивных 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 пазы, сформированные на основаниях, как это показано на фиг. 5 и 6. Пазы увеличивают поверхность контакта имплантата с совмещенной с ним костной ткани. За счет пазов обеспечивается более прочное механическое сопряжение имплантата с костной тканью как за счет сил трения при его установке, так и за счет врастания новообразованной кости в пазы в послеоперационном периоде. В пазах также могут быть размещены материалы, ускоряющие рост костной ткани, как это описано выше.

Имплантат может иметь глухие отверстия на своей цилиндрической поверхности и плоской поверхности, образованной при отсечении цилиндрического сегмента. На фиг. 6 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, как это следует из фиг. 5 и 6, а сами имплантаты использованы не только в вертебрологии, но и в косной хирургии при замещении различных костных дефектов.

Предлагаемые имплантаты могут быть использованы при замещении межпозвонковых дисков. Особенностью таких имплантатов является их небольшая высота - как правило, 4-14 мм. Пример такого имплантата показан на фиг. 4.

Имплантаты применяют следующим образом, например, при замещении костных дефектов позвонков. Перед применением имплантаты стерилизуют. Стерилизация имплантатов осуществляется обычным способом, например, в автоклаве. Предполагаемая форма и размер имплантата определяется хирургом до операции на основании рентгенологической оценки величины дефекта тел позвонков. В ходе операции на позвоночнике доступ к пораженному отделу позвоночника и радикальный этап операции производят по стандартным хирургическим методикам. После проведения резекции тел пораженных позвонков выполняют передний спондилодез имплантатом. Для установки имплантатов формируют пазы-зарубки в остатках тел резецированных позвонков. В состоянии реклинации имплантат плотно внедряют в межпозвонковый диастаз. Положение имплантата должно соответствовать оси нагрузки позвоночника. Имплантат обеспечивает надежную стабилизацию оперированного отдела позвоночника, что крайне важно для его приживления. В завершающей части операции паравертебральные ткани над областью пластики ушивают 2-3 кетгутовыми швами. Рану послойно ушивают. Накладывают асептическую повязку.

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 или межпозвонковых дисков. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов и межпозвонковых дисков.

Реферат

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.Задачей полезной модели является имплантат, обеспечивающий повышение эффективности его применения при замещении костных дефектов и межпозвонковых дисков за счет лучшего соответствия формы имплантата форме замещаемого костного дефекта или межпозвонкового диска.Поставленная задача решается тем, что имплантат для замещения костных дефектов и межпозвонковых дисков из углерод-углеродного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из углеродных волокон, выполнен в виде цилиндра с отсеченным параллельно цилиндрической оси цилиндрическим сегментом, при этом объем отсеченного сегмента составляет 5-40% от объема цилиндра.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 или межпозвонковых дисков. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов и межпозвонковых дисков.

Формула