Способ подготовки поверхности имплантатов для протезирования

Способ подготовки поверхности имплантатов для протезирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - улучшение врастания костной ткани в конструкцию материала. На поверхности имплантатов производят углубления сфокусированным лазерным излучением, после чего полость образованных лунок переменной глубины закрывают биорастворимым материалом с одновременным воздействием ультразвуковыми колебаниями, причем обработку лазерным лучом проводят с пропуском ряда лунок при оптимальной для данного материала мощности лазерного излучения, а обработку ранее пропущенных рядов производят при уменьшении на 30-40% мощности лазерного излучения. Способ может быть использован для обработки элементов конструкций эндопротезов крупных суставов, выполненных из специальных сплавов, пластических масс, композиционных материалов и керамики.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1599028 д 1 (51)5 А 61 N 5/06

Н А ВТОРОНОМ, СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТРЕННЬ1Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИР1,1ТИЯМ

ПРИ ГН1-П СССР (21) 4336299/28-14 (22) 19.10.87 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (75) В. И. Арциховский, Ю. М. Ясельский, В. М. Машков и В. В. Никитенко (53) 615.477 (088.8) (56) Orthopoedics, 1983, Dec. v. 181, р. 76, 86. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ИМПЛАНТАТОВ ДЛЯ ПРОТЕЗИ РОВАН ИЯ (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения -- улучшение врастания костной ткани в конструкцию материала. На поверхности имплантатов производят углубления сфокусированным

Изобретение относится к медицине.

Целью изобретения является улучшение врастания костной ткани в конструкцию материала за счет учета скорости процесса регенерации и скорости процесса рассасывания материала.

Способ осуществляют следующим образом.

Для отработки технологии и выявления положительного эффекта были изготовлены различные варианты образцов из различных материалов (полиэтилен ПОВММ, сталь !

8Х9 10Т, сплав ВТ1 — 1, керамика и композиты). Технология изготовления образцов из полиэтилена включает в себя следующие операции: изготовление армирующих элементов и их заливка под давлением в прессформах, удаление литников из заусенец, термостабилизация. Последующая лазерная обработка производится на лазерной установке типа ЛТН вЂ” 103 или «КВАНТ вЂ” 12» с фокусирующей системой и приспособлением для ориентации заготовки, в качестве

2 лазерным излучением, после чего полость образованных лунок переменной глубины закрывают биорастворимым материалом с одновременным воздействием ультразвуковыми колебаниями, причем обработку лазерным лучом проводят с пропуском ряда лунок при оптимальной для данного материала мощности лазерного излучения, а обработку ранее пропущенных рядов производят при уменьшении на 30 — 40% мощности лазерного излучения. Способ может быть использован для обработки элементов конструкций эндопротезов крупных суставов, выполненных из специальных сплавов, пластических масс, композиционных материалов и керамики. которого использовали стол от станка с

ЧПУ. Программа управления движением стола учитывает конфигурацию изделия, материал изделия, геометрию наносимых лунок и режим работы лазерного оборудования.

При обработке сложной геометрии элементов конструкции эндопротеза процесс идет в автоматическом режиме без участия оператора и обеспечивает соблюдение всех технологических параметров. Мощность лазерного излучения определяется технологическим процессом и лежит в пределах

0,7 — 1,5 Дж при длительности импульса 0,1—

0,5 мс. В результате проведенных экспериментов установлены следующие средние значения параметров: диаметр лунок м=

=0,01 — 1,5 мм, глубина лунок Н=0,03— — 1,7 мм, шаг нанесения лунок SO 1— — 0,2 мм, скважность лунок (отношение глубины к среднему диаметру) i=0,5 — 10.

Кроме того, геометрия лунок может предусматривать не только выполнение отдельных лунок кратерной формы от воздейст1599028

3 вия единичного импульса, но и удлиненные микропазы различной формы и ориентации.

Таким образом, лазерная технология дает широкие возможности создания искусственной архитектоники, которая может рационально согласовываться с архитектоникой натурной костной ткани.

При лазерной технологии приготовления материала для имплантата обработка имеет свои особенности. Так, в случае обработки лунок с близкорасположенными рядами, с шагом S (0,5 — 0,8) S, происходит тепловая деформация лунок, оплавление за счет уменьшения тела материала после обработки предыдущего ряда ячеек. Для исключения этого отрицательного эффекта и для повышения качества обработанной поверхности предлагается первоначально проводить лазерную обработку через ряд, а потом при мощности лазерного луча уменьшенной на

30 — 40, обработку ранее пропущенного ряда. Далее после контроля производят нанесение биорастворимого материала. В случае необходимости выполнения поверхности имплантата с большой пористостью возможно нанесение микролунок лазерной технологией на уже существующую поверхность с готовой микроструктурой, ранее выполненной другими технологическими способами, например накаткой кокильным литьем и др.

Макролунки могут быть нанесены также лазерной технологией с необходимой фокусировкой лазерного луча. На втором этапе обработки микролунок они наносятся посредством лазерной технологии.

Что же касается выбора шага размещения лунок в реальных условиях проектирования эндопротезов крупных суставов, то он должен определяться архитектоникой костной ткани и функциональной нагрузкой.

Так, например, в случае разработки конструкции тазобедренного сустава в его вертельной части пористость должна быть выполнена большей, нежели в нижней части ножки: Кроме того, пористость может изменяться по сечению ножки эндопротеза, а геометрия лунок может изменяться в широких пределах в зависимости от состояния костной ткани.

При дополнительном закрытии лунок биорастворимым материалом исключается забивание лунок основного материала при плотной установке эндопротеза. В качестве биорастворимого материала могут быть использованы, например, составы на основе желатина с добавками минеральных солей или инертных наполнителей (графит, аэросил, керамические материалы и т. п.) .

При проведении части исследований использовался состав, состоящий из бетатеракальций фосфата 55Я, желатина 35Я, помола кетгута 5О, циакрин — остальное. В общем случае биорастворимый состав может включать не только желатин в качестве основы, но и другие материалы со

55 всевозможными добавками,как лечебных, так и стимулирующих рост костной ткани препаратов.

Особое значение, для биорастворимого материала имеет его твердость, которая влияет на течение процесса эндопротезирования.

Так, в случае если эластичность и твердость биорастворимого материала меньше, нежели у основы, в которой выполнены лунки, то при монтаже плотной посадкой за счет обжатия костной тканью происходит выдавливание биорастворимого материала из пор и его замещение костной стружкой. В случае большей твердости биорастворимого материала возможно его выкрашивание из лунок основного материала.

Исходя из приведенных исследований и теоретических предположений твердость биорастворимого материала может находиться в пределах 35 — 81 ед.по Шору.

Для нанесения биорастворимого покрытия в лабораторных условиях необходимо следующее оборудование: емкость для раствора, излучатель ультразвуковых колебаний с частотой 20 — 300 кГц, сушильный шкаф, щетки для удаления излишков состава, скребки.

Изделие предварительно обезжиривают и очищают от технологических остатков, после чего его окунают в емкость с составом с одновременным озвучиванием ультразвуковыми колебаниями с частотой 20—

300 кГц. Проведенные исследования показали, что ведение процесса без ультразвуковой обработки снижает количество нанесения покрытия и только 5 — 20О пор могут быть полностью закрыты биорастворимым составом. В то же время при использовании ультразвукового озвучивания за счет возникновения капиллярного эффекта было установлено полное заполнение лунок биорастворимым материалом. Кроме того, для улучшения сил адгезии биорастворимого материала к материалу, обработанному лазерной технологией, целесообразно его предварительно покрывать тонким слоем поверхностно-активных веществ (ПАВ). Особенно необходима обработка ПАВ при использовании в качестве основного материала высокомолекулярного полиэтилена, имеющего высокие гидрофобные свойства. Однако биологический состав ПАВ должен быть согласован с условиями пребывания конструкции в организме и биосовместимостью.

Был проведен ряд экспериментов на собаках по следующей схеме: остеотомия в средней части бедренной кости задней конечности, подготовка специальным инструментарием костномозгового канала для проведения остеосинтеза, проведение внутрикостного остеосинтеза посредством штифтов, изготовленных по предлагаемой технологии.

Выявление положительного эффекта проводилось на образцах выделенной бедренной кости, взятых у забитых животных. Образцы подвергались исследованию на стендах

1599028

Формула изобретения

Составитель А. Пецко

Редактор М. Циткина Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Заказ 3103 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина. 101 для определения усилия врастания костной ткани в структуру материала. Для получения сравнительных результатов одновременно проводили остеосинтез с использованием образцов, подготовленных по известной технологии.

Проведенные исследования показали, что в сравнении с имплантатом, поверхность которого имела только углубления, выполненные пластическим деформированием, в предложенном варианте увеличилось усилие извлечения штифтов из образцов костной ткани в 1,2 — 1,8 раза. В отдельных случаях было выявлено увеличение усилия в

2,6 раза, что говорит о повышенном эффекте влияния согласования архитектоники искусственного материала и натурной костной ткани.

Способ подготовки поверхности имплантатов для протезирования путем выполнения углублений на поверхности имплантата, отличающийся тем, что, с целью улучшения врастания костной ткани в конструкцию материала, углубления на поверхности имплантата производят с фокусированным лазерным излучением, после чего полость образованных лунок переменной глубины заполняют биорастворимым материалом с одновременным воздействием ультразвуковыми колебаниями, обработку лазерным лучом проводят с пропуском ряда лунок, причем об15 работку ранее пропущенных рядов производят при уменьшении на 30 — 40 мощо ности лазерного излучения.