RU171825U1

RU171825U1 - IMPLANT FOR SUBSTITUTION OF BONE DEFECTS AND INTERDERBINAL DISK

Info

Publication number: RU171825U1
Application number: RU2016134284U
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Белов; Светлана Борисовна Корчагина; Сергей Константинович Гордеев; Валерий Алексеевич Медик; Олег Викторович Барзинский
Original assignee: Олег Викторович Барзинский; Сергей Константинович Гордеев
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-06-16

Abstract

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 и имеет два соосных глухих отверстия, параллельных оси цилиндра, 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. 1 н. и 1 з.п. ф-лы.The utility model relates to medicine, namely to surgery, traumatology and orthopedics, and can be used in the surgical treatment of inflammatory and degenerative-dystrophic diseases of the bone, as well as bone injuries. The objective of the utility model is an implant, which increases the efficiency of its use in replacing bone defects and intervertebral discs due to better conformity of the implant form to the shape of a replaceable bone defect or intervertebral disc. The problem is solved in that the implant for replacement of bone defects and intervertebral discs made of a carbon-carbon material containing a pyrocarbon matrix and a multidirectional reinforcing frame made of carbon fibers is made in the form of a cylinder with a cylindrical segment cut off parallel to the cylindrical axis and has two coaxial blind holes parallel to the cylinder axis, while the volume of the cut off segment 5-40% of the cylinder volume. The proposed implants combine biocompatibility, strength, fixation properties associated with the carbon material from which they are made, and a new form of the implant, which ensures better compliance with the forms of a large group of replaceable bone defects or intervertebral discs. Thereby, an increase in the effectiveness of the use of implants is achieved when replacing bone defects and intervertebral discs. 1 n and 1 z.p. f-ly.

Description

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.The utility model relates to medicine, namely to surgery, traumatology and orthopedics, and can be used in the surgical treatment of inflammatory and degenerative-dystrophic bone diseases, as well as bone injuries.

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.In the surgical treatment of bone diseases and injuries, it becomes necessary to compensate (replace) bone defects and intervertebral discs with implants. Bone fragments of the patient or artificial materials with biocompatibility and a sufficient level of strength are used as implants.

Известен имплантат, описанный в патенте РФ № 2204361 [приоритет 04.07.2000, A61F 2/44,опубл. 20.05.2003]. 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.A known implant is described in RF patent No. 2204361 [priority 04.07.2000, A61F 2/44, publ. 05/20/2003]. The implant is made of a carbon-carbon composite material containing a pyrocarbon matrix and a carbon fiber reinforcing frame. The implant may be in the form of a prism (rectangular, with bases U- or L-shaped), in the form of a cylinder or tablet. Known implants have a sufficient level of strength, good biocompatibility, after surgical use are well fixed in the bone.

Недостатком известных имплантатов является несоответствие формы имплантата встречающимся в хирургической практике размерным особенностям ряда костных дефектов, прежде всего позвоночника, и межпозвонковых дисков.A disadvantage of the known implants is the mismatch of the shape of the implant encountered in surgical practice dimensional features of a number of bone defects, especially the spine, and intervertebral discs.

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.The objective of the utility model is an implant, which provides an increase in the effectiveness of its use in the replacement of bone defects and intervertebral discs due to better matching of the implant form to the shape of the replaced bone defect or intervertebral disc.

Технический результат достигается 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 и двумя глухими отверстиями, параллельными оси цилиндра, при этом объем отсеченного сегмента составляет 5-40% от объема цилиндра.The technical result is achieved by the fact that the implant for the replacement of bone defects and intervertebral discs of carbon-carbon material containing a pyrocarbon matrix and a reinforcing frame of carbon fibers is made in the form of a cylinder with a cylindrical segment cut off parallel to the cylindrical axis and two blind holes parallel to the cylinder axis, while the volume of the cut-off segment is 5-40% of the volume of the cylinder.

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.If the shape of the implant is such that the volume of the cut off cylindrical segment is less than 5% of the volume of the cylinder, then the shape of the implant does not meet the requirements of the problem being solved, because it differs insignificantly from the shape of the known cylindrical implant. If the volume of the cut off cylindrical segment is more than 40% of the volume of the cylinder, then the implant has a small cross-sectional area, and, therefore, low compressive and bending strength.

Имплантат имеет два соосных глухих отверстия, параллельных оси цилиндра. Оси отверстий и цилиндра могут не совпадать. 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.The implant has two coaxial blind holes parallel to the axis of the cylinder. Axes of holes and cylinder may not coincide. Before installing the implant in the bone defect or in the region of the intervertebral disc, the holes can be filled with osteoinductive or osteoconductive material to accelerate the formation of the bone-carbon block in the implantation area or with medicinal substances that provide, for example, suppression of inflammatory processes in the area of implantation.

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 неудобен 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.Preferably, the diameter of the holes is 0.2-0.5 of the diameter of the cylinder. If the diameter of the holes is less than 0.2 of the diameter of the cylinder, then it is too small and inconvenient to accommodate the above substances in the hole. When the hole diameter is more than 0.5 of the cylinder diameter, the implant has a small cross-sectional area, and, therefore, low compressive and bending strength.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующей фигурой:The proposed utility model is illustrated by the following figure:

фиг. 1 - имплантат для замещения костных дефектов с двумя глухими отверстиями.FIG. 1 - implant for the replacement of bone defects with two blind holes.

Обозначения на фигуре: H - высота имплантата, D - диаметр имплантата, B - ширина имплантата, d - диаметр отверстия, L - глубина отверстия.Designations in the figure: H - implant height, D - implant diameter, B - implant width, d - hole diameter, L - hole depth.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

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. Перпендикулярно оси цилиндра расположены основания в виде круговых сегментов с центральным углом менее 165°. 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. The implant proposed in this technical solution consists of a carbon-carbon material containing a pyrocarbon matrix and a reinforcing frame of carbon fibers, for example, a multidirectional frame of rods molded from carbon fibers located along the axis of the rods. The carbon material used has high biocompatibility, strength, and fixation properties. The implant has the shape shown in FIG. 1. Its lateral surface is formed by a cylindrical surface and a plane formed by a cut off cylindrical segment. The bases are arranged perpendicular to the axis of the cylinder in the form of circular segments with a central angle of less than 165 °. This form of implants is optimal, for example, when replacing bone defects of the vertebrae. In this case, when installing the implant in the spinal column, the cylindrical surface is oriented parallel to the front side of the vertebral column, coinciding in shape with the shape of the front surface of the vertebrae. In this case, the flat side of the implant is oriented deeper into the spinal column and, due to the space of the cut-off cylindrical segment, provides free space for the location of the spinal canal. This ensures maximum filling of the bone defect without deforming the spinal canal. The upper and lower base of the implant in the form of circular segments are in contact with the upper and lower vertebrae located, respectively, with respect to the bone defect. When an implant is inserted into a bone defect, the contact of these implant surfaces with healthy bone tissue is ensured, which creates the supportability of the spinal column.

Имплантат имеет два глухих отверстия, как это показано на фиг. 1. Эти отверстия предназначены для размещения в нем остеокондуктивных 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 (гидроксиапатит, 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, 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).The implant has two blind holes, as shown in FIG. 1. These holes are designed to accommodate osteoconductive or osteoinductive materials in it, which accelerate the formation of bone tissue, fusion of the implant with bone tissue and the formation of a single bone-carbon block in the area of the replaced defect. Such materials may be calcium phosphates (hydroxyapatite, tricalcium phosphate), including those with collagen supplements or proteins that accelerate the formation of osteoblasts (bone growth factors), or fragments of the patient’s bone tissue (autobone), which can be taken during surgery or before her. In addition, prolonged-action drugs can be placed in these holes, providing a slow release of active drugs in the operated area in the postoperative period, which is especially important in the treatment of inflammatory diseases (bone tuberculosis, osteomyelitis).

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.Implants are used as follows: for example, when replacing bone defects of the vertebrae. Before use, the implants are sterilized. Sterilization of implants is carried out in the usual way, for example in an autoclave. The estimated shape and size of the implant is determined by the surgeon before surgery on the basis of an X-ray assessment of the magnitude of the defect in the vertebral bodies. During the operation on the spine, access to the affected part of the spine and the radical phase of the operation are performed according to standard surgical techniques. After resection of the bodies of the affected vertebrae, anterior spinal fusion is performed with an implant. To install implants, grooves are formed in the grooves of the bodies of the resected vertebrae. In the state of reclamation, the implant is tightly inserted into the intervertebral diastasis. The position of the implant should correspond to the axis of the load of the spine. The implant provides reliable stabilization of the operated spine, which is extremely important for its engraftment. In the final part of the operation, paravertebral tissues over the plastic region are sutured with 2-3 catgut sutures. The wound is sutured in layers. Apply an aseptic dressing.

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.Thus, the proposed implants combine biocompatibility, strength, fixation properties associated with the characteristics of the carbon material from which they are made, and a new form of the implant, which provides better compliance with the forms of a large group of replaceable bone defects or intervertebral discs. Thereby, an increase in the effectiveness of the use of implants is achieved when replacing bone defects and intervertebral discs.

Claims

1. The implant for the replacement of bone defects and intervertebral discs made of carbon-carbon material containing a pyrocarbon matrix and a reinforcing frame of carbon fibers, characterized in that it is made in the form of a cylinder with a segment cut off parallel to the cylindrical axis and has two coaxial blind holes, parallel to the axis of the cylinder, while the volume of the cut-off segment is 5-40% of the volume of the cylinder.

2. The implant according to claim 1, characterized in that the diameter of the holes is 0.2-0.5 of the diameter of the cylinder.