Резьбовой стержень для аппарата внешней фиксации при лечении повреждений задних отделов таза
Полезная модель относится к медицине, а именно к аппаратам внешней фиксации и может быть использована в травматологии и ортопедии при оперативном лечении повреждений задних отделов таза. Резьбовой стержень с переменным диаметром, изготовленный из сплава титана или из сплава на основе железа, имеет покрытие из слоя твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм под которым расположен промежуточный градиентный адгезионный слой толщиной 0,1-0,2 мкм состоящий из соединений титана и углерода с переменной концентрацией углерода 30-80 вес. %, связывающий покрытие с основным материалом стержня. Обеспечивается профилактика коррозии металла стержня и развитие воспалений прилежащих тканей, повышаются прочностные свойства стержня, исключается развитие асептического некроза и резорбция костной ткани. 1 илл.
Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии и может быть использована для репозиции и фиксации повреждений заднего полукольца таза в аппарате внешней фиксации.
Существуют устройства различных конструкций для репозиции и фиксации повреждений таза, в которых используют винты Шанца. Известна тазовая рама (М.Е. Мюллер, М. Алльговер, Р. Шнайдер, X. Виллинеггер, Руководство по внутреннему остеосинтезу, Методика, рекомендованная группой АО, Швейцария, AdMarginem, 1996, 394-395 рис. 5.16), состоящая из соединенных между собой трубок, которые монтируют на винтах Шанца, введенных в подвздошные гребни. Однако данная конструкция не позволяет осуществлять репозицию крестца и фиксировать с достаточной степенью надежности переломы задних отделов тазового кольца.
Известно использование резьбовых стержней с переменным диаметром, изготовленных из сплавов железа или титана, в аппарате для закрытого устранения стойких деформаций тазового кольца (свид. на пол. модель РФ 
26186, 2002), при этом конец стержня меньшего диаметра (одна треть длины) вводят в кость, а большего - крепят в аппарате. Однако при использовании больших усилий при репозиции фрагментов тазового кольца, в особенности его задних отделов, возможны такие явления как костная резорбция и воспаления мягких тканей вокруг стержней, что снижает надежность фиксации устройство-кость.
Известно устройство внешней фиксации заднего полукольца таза (патент РФ 61540, 2007) с использованием резьбовых стержней из сплавов железа или титана переменного диаметра: резьбовая часть меньшего диаметра, винтовая - большего. Устройство используется при лечении разрывов крестцово-подвздошного сустава. Резьбовые стержни переменного диаметра вводят по два в крестец и задние отделы подвздошной кости на стороне поврежденного сустава и один резьбовой стержень в другую подвздошную кость их концы крепятся на внешних опорах устройства, что позволяет поддерживать компрессию, и фиксировать заднее полукольцо таза.
Тем не менее, несмотря на более качественные репозиционные способности данного аппарата внешней фиксации одной из самых существенных проблем внеочагового остеосинтеза становятся воспаление мягких тканей в области винтовой части стержней, или воспаление костной ткани в области резьбовой части стержней, при которых требуется удаление металлофиксатора. Это связано, в первую очередь, с наличием значительного массива мягких тканей в области задних отделов таза, перемещением кожных покровов относительно винтовой части стержня большего диаметра (8 мм) при попытках движения (используются значительные усилия), и, следовательно, с трением мягких тканей по металлу, с формированием коррозии и воспаления прилежащих тканей (Шлыков И.Л., Н.Л. Кузнецова Диагностика при травмах таза и вертлужной впадины, Екатеринбург, изд. Уральского университета, 2010, с. 117), кроме того возможно развитие резорбции костной ткани
Поставленная задача - создание для аппарата внешней фиксации при лечении задних отделов таза усовершенствованного стержня с покрытием, обеспечивающего устранение возможной коррозии металла стержня и профилактирование воспаления мягких тканей.
Для решения поставленной задачи в резьбовом стержне переменного диаметра для аппарата внешней фиксации при лечении повреждений задних отделов таза, выполненном из сплава титана или из сплава на основе железа, согласно полезной модели резьбовой стержень имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, под которым расположен промежуточный градиентный адгезионный слой толщиной 0,1-0,2 мкм состоящий из соединений титана и углерода с переменной концентрацией углерода 30-80 вес. %, связывающий покрытие с основным материалом стержня.
Снабжение поверхности резьбового стержня покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм позволяет произвести упрочнение поверхности резьбового стержня переменного диаметра (твердость поверхности с нанесенным покрытием составляет 7000-10000 кг/см2 при коэффициенте трения не более 0,1), а сам углерод обеспечивает максимальную нейтральность к окружающим тканям организма (Lifshitz Y. Diamond-like carbon - present status. Diamond and releted materials 8 (1999) 1659-1676, Cui F. Z., Li D. J. А review of investigations on biocompatibility of diamond-like carbon and carbon nitride films. Surface and Coating Technology 131 (2000) 481-487). Материал покрытия резьбового стержня является нетоксичным и биологически совместимым с окружающими тканями (доказано доклиническими и токсикологическими исследованиями), при этом предотвращаются воспалительные явления прилежащих тканей (мягких тканей в области винтовой части стержня и костной ткани в области резьбовой части стержня). Наличие промежуточного градиентного адгезионного слоя обеспечивает наилучшее химическое взаимодействие (адгезию) этого слоя как с основным материалом, из которого выполнен резьбовой стержень (стандартный материал стержня: сплав титана марки ВТ 14 или сплав на основе железа 12Х18Н9Т), так и с покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода (И.Ш. Трахтенберг, С.А. Плотников, А.Э. Давлетшин и др. Повышение адгезии алмазоподобных покрытий к стали с помощью переходного слоя переменного состава. ФММ, 2000, т. 89, 4, с. 91-95.). Толщина слоя является оптимальной для обеспечения прочной адгезии. Кроме того, повышаются прочностные свойства стержня, что особенно важно при лечении задних отделов таза когда необходимо использовать большие репозиционные усилия. Промежуточный градиентный адгезионный слой, выполненный из соединений титана с углеродом, является дополнительным барьером для проникновения ионов железа и легирующих элементов сплава в ткани организма.
Покрытие может быть нанесено на резьбовой стержень известными способами, например, используя плазменный метод или конденсацию ионов углерода с энергией 100 эВ, образующихся при магнетронном или дуговом распылении графита (патент РФ 2360032, 2009).
Таким образом новый технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в упрочнении поверхности резьбового стержня с переменным диаметром, предотвращении возможной коррозии и снижении риска инфицирования и воспалительных реакций вокруг резьбового стержня за счет применения в качестве верхнего слоя твердого алмазоподобного углерода, непосредственно контактирующего с тканями организма и обеспечение биологической совместимости с прилегающими тканями.
На Фиг. 1 представлены резьбовые стержни с покрытием (А), зафиксированные в репозиционном блоке устройства внешней фиксации для лечения переломов задних отделов таза.
Резьбовой стержень представляет собой стержень переменного диаметра: погружаемая в кость его резьбовая часть 5 мм, наружная винтовая 8 мм. Стержень выполнен из сплава титана марки ВТ 14 или из сплава на основе железа 12Х18Н9Т и имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм. Между покрытием и основой стержня расположен промежуточный градиентный адгезионный слой толщиной 0,1-0,2 мкм состоящий из соединений титана и углерода с переменной концентрацией углерода 30-80 вес. %, связывающий покрытие с основным материалом стержня.
Оперативное вмешательство при лечении повреждений задних отделов таза осуществляют по стандартной технологии, или например, по технологии управления крестцом, применяя резьбовые стержни с покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода в репозиционном узле аппарата внешней фиксации (патент 61540). Репозиционный узел для крестца состоит из резьбовых стержней, двух балок и резьбовых тяг (Фиг. 1). Резьбовые стержни перекрестно закреплены на радиусной планке, связанной через балки и резьбовые тяги с тазовой опорой.
Резьбовые стержни перекрестно друг другу вводят в боковые массы крестца параллельно плоскости крестцово-подвздошных сочленений и шарнирно соединяют с радиусной планкой и друг с другом. Изменяя расстояние между планкой и шарнирным соединением резьбовых стержней, осуществляют компрессию или дистракцию между их концами, что обеспечивает мощный захват крестца (как захват щипцами) в системе устройство-кость, что дает возможность применять для репозиции крестца большие усилия.
Использование резьбового стержня с переменным диаметром имеющего покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода при лечении задних отделов таза позволит избежать коррозии металла стержня, профилактировать развитие воспаления мягких тканей. Кроме того, возникают условия для профилактики резорбции костной ткани в зоне введения стержня, повышаются прочностные и трибологические свойства поверхности стержня. При этом не усложняется операционный прием и не увеличивается травматичность операции.
Резьбовой стержень для аппарата внешней фиксации при лечении повреждений задних отделов таза с переменным диаметром, выполненный из сплава титана или из сплава на основе железа, отличающийся тем, что резьбовой стержень с переменным диаметром имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, под которым расположен промежуточный градиентный адгезионный слой толщиной 0,1-0,2 мкм, состоящий из соединений титана и углерода с переменной концентрацией углерода 30-80 вес.%, связывающий покрытие с основным материалом стержня.
