Эндопротез коленного сустава с покрытием

Полезная модель относится к медицине, а именно к погружным устройствам и может быть использована в травматологии и ортопедии при оперативном лечении деформирующего артроза коленного сустава различной этиологии. Конструкция представлена эндопротезом коленного сустава, поверхность бедренного и болыпеберцового компонентов со стороны контактирования с костной тканью имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм под которым расположен промежуточный адгезионный слой, выполненный из титана или его соединений с углеродом, толщина которого составляет 0,05-0,15 мкм. Обеспечивается повышение прочностных свойств эндопротеза, исключается развитие асептического некроза и резорбции костной ткани.

Полезная модель относится к медицине, а именно к погружным устройствам и может быть использована в травматологии и ортопедии при оперативном лечении деформирующего артроза коленного сустава различной этиологии.

Известны эндопротезы коленного сустава, например патенты РФ 2085150, 1997; 2257871, 2005; эндопротез коленного сустава P.F.C. SIGMA, DePuy Johnson & Johnson, США, с модульными компонентами (http://old.unix-medical.ru/index.php?page=products&pid=785) и другие.

При использовании известных эндопротезов коленного сустава бесцементной фиксации, содержащих в своей конструкции части, выполненные из металлов, одной из значимых проблем является развитие резорбции костной ткани в ответ на компоненты металлов, входящих в состав эндопротеза.

Известно, что при коррозии металлофиксаторов, содержащих железо, идет накопление ионов железа в лимфоидных органах (Гюнтер В.Э. Российский вестник дентальной имплантологии, 2003. 2; Бердюгина, О.В. Иммунологический мониторинг при эндопротезировании тазобедренного сустава: автореф. дис. канд. биол. наук - Челябинск, 2001. - 23 с).

Кроме этого, учитывая усилия, направленные на введение ножек эндопротеза, необходимо обеспечить уменьшение коэффициента трения и упрочение поверхности материала ножек эндопротеза, и, следовательно, уменьшить вероятность попадания в живую ткань металлических частей износа.

Известны различные конструкции эндопротезов, например эндопротез коленного сустава (патент РФ 2204359, 2003), состоящий из металлических бедренного и болыпеберцового компонентов и полиэтиленового вкладыша между ними. Компоненты эндопротеза, контактирующие с костными тканями, имеют специальное пористое покрытие (например нитрид титана) для бесцементной фиксации.

Однако прочностные свойства поверхности бедренного и большеберцового компонентов эндопротеза довольно низкие, так как покрытие из нитрида титана является недостаточно твердым, имеет слабую адгезию с основой компонентов эндопротеза, кроме того при наличии микроподвижности компонентов и больших нагрузках на эндопротез существует большая вероятность попадания в живую ткань металлических частей износа эндопротеза, вызывая воспаление мягких тканей и резорбцию костной ткани.

Известна конструкция тотального эндопротеза коленного сустава, включающая бедренный и болыпеберцовый компоненты, выполненные из металла (сплав титана или кобальт-хромовый стальной сплав) между которыми расположен полиэтиленовый вкладыш, поверхность бедренного и большеберцового компонентов со стороны контактирования с костной тканью имеет пористое покрытие (http://www.medimport.su/uploadfiles./good/54/Hip&Knee%20Cataloge.pdf).

Однако бесцементная фиксация эндопротеза является довольно технически сложной процедурой, и не всегда возможно создание плотного контакта протеза с костью, что приводит к нестабильности имплантированных компонентов эндопротеза. При микроподвижности поверхности кости и протеза повышается коэффициент трения, поэтому возможны отслоения покрытия и возрастает вероятность попадания в живую ткань металлических частей износа основы компонентов, что вызывает воспаление и резорбцию костной ткани, кроме того при больших нагрузках на эндопротез снижаются его сроки эксплуатации.

Технический результат - создание усовершенствованного эндопротеза коленного сустава с покрытием, повышающим его прочностные свойства при устранении возможной коррозии металла и исключении резорбции костной ткани.

Для решения поставленной задачи эндопротез коленного сустава с покрытием, включающий бедренный и большеберцовый компоненты, поверхность которых со стороны контактирования с костью имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, под которым расположен промежуточный адгезионный слой, выполненный из соединений титана с углеродом толщиной 0,05-0,15 мкм для усиления сцепления покрытия с основным материалом компонентов эндопротеза.

Снабжение поверхности бедренного и большеберцового элементов эндопротеза контактирующей с костной тканью покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм позволяет произвести упрочнение поверхности (твердость поверхности элементов с нанесенным покрытием составляет 7000-10000 кг\см2 при коэффициенте трения не более 0,1), при этом сам углерод обеспечивает максимальную нейтральность к окружающим тканям организма (Lifshits. Diamond-like carbon - present status. Diamond and related materials 8 (1999) 1659-1676, Cui F.Z., Li D.J. A review of investigations on biocompatibility of diamond-like carbon and carbon nitride films. Surface and Coatings Technology 131 (2000) 481-487). Материал покрытия эндопротеза коленного сустава является не токсичным и биологически совместимым с окружающими тканями (доказано доклиническими и токсикологическими исследованиями). Наличие промежуточного слоя обеспечивает наилучшее химическое взаимодействие между материалом, из которого выполнен эндопротез коленного сустава (стандарт: сплав титана марки ВТ 14 или кобальт-хромового сплава) и твердым аморфным алмазоподобным углеродом, а его толщина является оптимальной для обеспечения прочной адгезии. Покрытие может быть нанесено на поверхность компонентов эндопротеза известными способами, например, используя плазменный метод или конденсацию ионов углерода с

энергией 100 эВ, образующихся при магнетронном или дуговом распылении графита (патент РФ 2360032).

Эндопротез коленного сустава представляет собой эндопротез стандартной конструкции бедренный и большеберцовый элементы которого, изготовленные из сплава титана марки ВТ 14 или кобальт-хромового сплава и имеют покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм и промежуточного адгезионного слоя толщиной 0,05-0,15 мкм, выполненного из соединений титана с углеродом. Оперативное вмешательство выполняют по стандартной технологии, бесцементной фиксации. После доступа к суставу удаляются костные нарастания и поврежденные участки. Готовят при помощи специальных инструментов поверхность большеберцовой и бедренной костей. Устанавливают на их место компоненты эндопротеза, используя метод "press-fit" фиксации. Между компонентами устанавливают вкладыш из прочного и гладкого полиэтилена. Сустав тестируют и регулируют. Рану ушивают. При необходимости обеспечивают неподвижность сустава наложив шину.

Использование эндопротеза коленного сустава имеющего покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода позволит избежать развитие асептического некроза и резорбции костной ткани, повышаются прочностные и трибологические свойства поверхности бедренного и большеберцового компонентов эндопротеза. При этом не усложняется операционный прием и не увеличивается травматичность операции.

Эндопротез коленного сустава с покрытием, включающий бедренный и большеберцовый компоненты, отличающийся тем, что поверхность бедренного и большеберцового компонентов, контактирующая с костной тканью, имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, под которым расположен промежуточный адгезионный слой, выполненный из соединений титана с углеродом, толщиной 0,05-0,15 мкм для усиления сцепления покрытия с основным материалом компонентов эндопротеза.