Имплантат для замещения костных дефектов

Имплантат для замещения костных дефектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и ортопедии и может быть использовано 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 углеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон. Имплантат может иметь форму цилиндра, призмы или таблетки. Известные имплантаты обладают достаточным уровнем прочности, хорошей биосовместимостью, после операционного применения хорошо фиксируются в кости.

Недостатком известных имплантатов является сложность в обеспечении соответствия формы, прежде всего длины, имплантата встречающимся в хирургической практике размерным особенностям костных дефектов, прежде всего позвоночника. В ходе операции требуется применение имплантатов нужной длины. Поэтому при проведении операции необходимо иметь в операционной большой размерный ряд длин имплантатов, например, в диапазоне 30-90 мм с шагом 2 мм, что требует организации производства имплантатов очень широкой номенклатуры и затруднено.

Задачей изобретения является создание имплантата, обеспечивающего повышение эффективности его применения при замещении костных дефектов за счет лучшего соответствия длины имплантата длине замещаемого костного дефекта и упрощение производства имплантатов.

Поставленная задача решается тем, что имплантат для замещения костных дефектов, изготовленный из углерод-углеродного материала, содержащего углеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, выполнен из нескольких элементов, расположенных по одной оси, причем крайние элементы имеют внутреннюю резьбу, а расположенные между ними элементы имеют внутреннюю резьбу или сквозное отверстие диаметром больше наружного диаметра резьбы в элементах, при этом элементы скреплены шпилькой.

Предпочтительно, чтобы элементы имплантата имели форму цилиндра со сквозным резьбовым отверстием, расположенным по оси цилиндра.

Предпочтительно, чтобы шпильки имели сквозное отверстие по своей оси, диаметр которого не более 0,5 от диаметра шпильки. При диаметре отверстия в шпильке более 0,5 от ее диаметра значительно уменьшается ее прочность, а следовательно, и прочность всего имплантата.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1 - Пример имплантата для замещения костных дефектов.

Фиг. 2 - Пример имплантата для замещения костных дефектов.

Фиг. 3 - Пример имплантата для замещения костных дефектов с частью элементов, не имеющих внутренней резьбы.

Фиг. 4 - Пример имплантата для замещения костных дефектов с элементами, имеющими два глухих резьбовых отверстия.

Фиг. 5 - Пример имплантата для замещения костных дефектов со сквозным отверстием в шпильке.

Фиг. 6 - Пример имплантата для замещения костных дефектов со сквозным отверстием и пазами на торцах элементов.

Фиг. 7 - Пример имплантата для замещения костных дефектов с пазами на внешней поверхности элементов.

Фиг. 8 - Пример имплантата для замещения костных дефектов с лекарственным средством.

Обозначения на фигурах: 1 - элемент имплантата, имеющий сквозное внутреннее отверстие с резьбой, 2 - элемент имплантата, имеющий сквозное внутреннее отверстие без резьбы, 3 - элемент имплантата, имеющий глухое внутреннее отверстие с резьбой, 4 - шпилька, 5 - полость для лекарственного средства, 6 - пазы на элементах.

Сущность изобретения состоит в следующем. Имплантат, предлагаемый в данном техническом решении, состоит из углерод-углеродного материала, содержащего углеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, например многонаправленный каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси стержней или, например, каркас, плетенный из углеродных волокон, или, например, каркас, полученный сложением слоев ткани из углеродных волокон. Углеродная матрица связывает углеродные волокна армирующего каркаса, образуя при этом композит. Используемый для изготовления углеродный композиционный материал обладает высокой биосовместимостью, прочностью, фиксационными (опорными) свойствами.

Предлагаемый имплантат состоит из отдельных элементов. Их в составе имплантата не менее двух. Каждый элемент, предпочтительно, имеет цилиндрическую форму, хотя форма элемента может быть и отличной от цилиндра, например призма, эллиптический цилиндр, цилиндр с отсеченным плоскостью, параллельной оси цилиндра, цилиндрическим сегментом. Элементы имеют отверстия по высоте имплантата, например, вдоль оси цилиндра, если элемент имеет цилиндрическую форму. Эти отверстия могут быть сквозными или глухими. Сквозные отверстия имеют резьбу или могут не иметь резьбы. Глухие отверстия, в случае цилиндрического элемента, расположены на основаниях цилиндра, ориентированы по оси элемента и имеют резьбу.

Элементы имплантата соединены в имплантат с помощью одной или нескольких шпилек, имеющих резьбу того же диаметра, что и резьбы внутренних отверстий в элементах. Шпильки могут иметь различную длину. Так, например, длина шпильки может быть равна сумме длин элементов имплантата, как это показано на фиг. 1, или меньше суммы их длин, а при необходимости и больше. Шпильки могут иметь внутреннее отверстие вдоль их оси. Диаметр отверстия, предпочтительно, не более 0,5 от диаметра шпильки, что позволяет сохранить высокую прочность шпильки.

Сборка имплантата из элементов с помощью шпилек поясняется чертежами. На фиг. 1 показан имплантат, сборка которого осуществлена из трех элементов и одной шпильки. Все элементы имплантата, представленного на фиг. 1, имеют отверстия с резьбой.

Сборка элементов в имплантат может быть осуществлена несколькими шпильками, например двумя, как это показано на фиг. 2. Длина шпильки подбирается из длин имплантатов исходя из соображения обеспечения прочности закрепления элементов с помощью шпилек.

На фиг. 3 показан имплантат, также включающий три элемента, два из которых - крайние элементы - имеют сквозные отверстия с резьбой, а третий, размещенный между крайними, имеет сквозное отверстие без резьбы. За счет резьбы крайних элементов происходит фиксация всех элементов имплантата в единую сборку - имплантат для замещения костных дефектов.

В конструкции имплантата могут быть использованы и элементы с глухими резьбовыми отверстиями, как это показано на фиг. 4. Сборка элементов в имплантат осуществляется при этом более короткими шпильками.

При необходимости шпильки могут иметь отверстие по оси шпильки, как это показано на фиг. 5.

Крайние элементы могут иметь на внешней поверхности пазы (например, глубиной 0,5-2 мм и шириной 1-3 мм) или рельеф, например, в виде пирамид. Такие пазы или рельеф увеличивают площадь контакта поверхности имплантата с костными тканями, в которые установлен имплантат, и повышают прочность его закрепления в образующимся после операции костно-углеродном блоке. Перед установкой имплантата в костный дефект или в область межпозвонкового диска пазы могут быть заполнены остеоиндуктивным или остекондуктивным материалом для ускорения процессов формирования костно-углеродного блока в области имплантации. На фиг. 6 показан один из возможных вариантов. При этом для унификации производства, такие пазы могут иметь и элементы, расположенные внутри имплантата.Предпочтительно, чтобы один или несколько элементов имели на своей внешней поверхности пазы или отверстия, как это показано на фиг 7. Эти пазы или отверстия необходимы для фиксации имплантата инструментом для установки имплантата в костный дефект. Поэтому форма и размеры пазов и отверстий определяется используемым для установки имплантатов инструментом.

Сборка элементов может быть осуществлена таким образом, что между шпильками образуется полость, которая, при необходимости, может быть заполнена лекарственным средством (фиг. 8), например, противовоспалительным. В этом случае имплантат после его установки в организм пациента выполняет роль лекарственного контейнера, медленно выделяя через поры элементов имплантата лекарственное средство в организм пациента.

Длины отдельных элементов подбирают таким образом, чтобы максимально удобно осуществлять сборку имплантатов любой необходимой длины. Например, используя элементы имплантатов длиной 14, 16, 18 и 24 мм можно собрать имплантат любой длины от 30 до 90 мм с шагом 2 мм. Тем самым упрощается производство имплантатов за счет сокращения номенклатуры деталей, а также упрощается подбор имплантата нужной длины в ходе проведения операции, повышая тем самым эффективность оперативного вмешательства.

Таким образом, предлагаемые имплантаты сочетают в себе биологическую совместимость, прочность, фиксационные свойства, связанные с особенностями углеродного материала, из которого они изготовлены, и за счет собираемости имплантаты из отдельных элементов, обеспечивают лучшее соответствие формам большой группы замещаемых костных дефектов. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов и межпозвонковых дисков и упрощение их производства.

1. Имплантат для замещения костных дефектов, выполненный из углерод-углеродного материала, содержащего углеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, отличающийся тем, что он выполнен из нескольких элементов, расположенных по одной оси, причем крайние элементы имеют внутреннюю резьбу, а расположенные между ними элементы имеют внутреннюю резьбу или сквозное отверстие диаметром больше наружного диаметра резьбы в элементах, при этом элементы скреплены шпилькой.

2. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что элементы имеют форму цилиндра со сквозным резьбовым отверстием, расположенным по оси цилиндра.

3. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что шпильки имеют сквозное отверстие по оси шпильки, диаметр которого не более 0,5 от диаметра шпильки.