Имплантат для хирургического восстановительного лечения дефектов кости

Полезная модель 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. Задачей полезной модели является имплантат, обеспечивающий ускорение формирования костной ткани на поверхности имплантата и восстановления опороспособности костного скелета. Поставленная задача решается тем, что имплантат выполнен в виде блока цилиндрической или призматической формы, основа которого выполнена из композиционного материала, содержащего многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней и углеродную матрицу, и покрыта слоем гидроксиаппатита с содержанием 0,05-0,3 г гидроксиаппатита/см² поверхности основы и слоем богатой тромбоцитами аутоплазмой крови с содержанием 0,02-0,3 г /см² поверхности основы. Применение предлагаемого изобретения обеспечивает возможность эффективного замещения костных дефектов различного типа, что важно для повышения качества лечения воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, костных травм, и для обеспечения здоровья нации. 1 нз.п.ф.

Полезная модель 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 (замещении) костных дефектов 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 пироуглеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней. Имплантат может иметь форму призмы (прямоугольной, с основаниями П- или Г-образными), а также в виде цилиндра. Известный имплантат обладает достаточным уровнем прочности, хорошей биосовместимостью, после операционного применения хорошо фиксируется в кости.

Недостатком известного имплантата является относительно медленное прорастание его костной тканью, что увеличивает сроки постельного режима и реабилитацию больных, перенесших операцию с установкой костного имплантата.

Задачей полезной модели является имплантат, обеспечивающий ускорение формирования костной ткани на поверхности имплантата и восстановления опороспособности костного скелета.

Поставленная задача решается тем, что имплантат выполнен в виде блока цилиндрической или призматической формы, основа которого выполнена из композиционного материала, содержащего многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней и углеродную матрицу, и покрыта слоем покрыта слоем гидроксиаппатита с содержанием 0,05-0,3 г гидроксиаппатита/см² поверхности основы и слоем богатой тромбоцитами аутоплазмой крови с содержанием 0,02-0,3 г /см² поверхности основы.

Содержание гидроксиаппатита менее 0,05 г гидроксиаппатита на 1 см² поверхности основы нецелесообразно, т.к. его содержание слишком мало для эффективного ускорения формирования костной ткани на поверхности имплантата.

Содержание гидроксиаппатита более 0.3 г гидроксиаппатита на 1 см² поверхности основы нетехнологично, т.к. слой гидросиаппатита в этом случае оказывается довольно большой толщины, что затрудняет проведение хирургической операции.

Содержание богатой тромбоцитами аутоплазмой крови менее 0,02 г на 1 см² поверхности основы нецелесообразно, т.к. ее содержание слишком мало для эффективного ускорения формирования костной ткани на поверхности имплантата.

Содержание богатой тромбоцитами аутоплазмой крови более 0,3 г на 1 см² поверхности основы нетехнологично, т.к. слой аутоплазмы в этом случае оказывается довольно большой толщины, что затрудняет проведение хирургической операции.

Сущность изобретения состоит в следующем. Имплантат, предлагаемый в данном техническом решении, состоит из углеродной основы, слоя гидроксиаппатита и слоя богатой тромбоцитами аутоплазмой крови, покрывающих основу. Углеродная основа обеспечивает механические свойства имплантата, необходимые для формирования опороспособности костного скелета. Гидроксиаппатит, являясь главным компонентом костной ткани и богатая тромбоцитами аутоплазмой крови, содержащая компоненты факторов роста, нанесенные на поверхность углеродной основы, значительно ускоряют процессы образования и формирования кости.

Следует отметить, что используемый в качестве основы углеродный материал определяет высокую биосовместимость основы имплантата, имеющей гетерогенную структуру, которая сформирована углеродными волокнами и углеродной связкой, связывающей углеродные волокна в единый композит. Структура углерода в углеродных волокнах и углеродной связке различна. Это связано с особенностями их получения. Углеродные волокна являются продуктом высокотемпературной обработки (карбонизации и последующей графитации) полимеров (полиакрилонитрил, вискоза и др.), тогда как углеродное связующее сформировано путем высокотемпературного разложения газообразных углеводородов. Различные методы получения обеспечивают различие в содержании углеродных атомов с разной гибридизацией валентных электронов (sp³ , sp², sp) в структуре волокон и связующего. Гетерогенная структура материала обеспечивает хорошую адгезию растущих клеток костной ткани на поверхности материала. Это связано с возможностью клеток к локализации на поверхности тех или иных фрагментов структуры, а также на границе раздела углеродных фаз. Сформированный на поверхности основы слой гидроксиаппатита (с содержанием 0,05-0,3 г гидроксиаппатита на 1 см² поверхности основы) не только покрывает ее, но и проникает в поры имплантата. Причем в гидроксиаппатит, под воздействием факторов роста проникают оссеин (коллаген 1 типа) и формирующиеся из полипотентных клеток костные клетки, а также образующиеся новые сосуды. При этом значительно упрощается доставки таких элементов как кальций и фосфор к месту формирования костной ткани, т.е. к оперированной области. Сформированный слой богатой тромбоцитами аутоплазмы крови (с содержанием 0,02-0,3 г аутоплазмой на 1 см² поверхности основы) индуцирует формирование новообразованной костной ткани. Тем самым оба слоя, нанесенные на поверхность основы приводят к ускоренному росту костной ткани. За счет этого сокращаются сроки восстановления пациента.

Таким образом, предлагаемые имплантаты сочетают в себе биологическую совместимость, опороспособность, остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства. Все это обеспечивает хорошее сочетание имплантатов с костным окружением и быстрое прорастание имплантатов новообразующейся костной тканью и формирование костно-углеродного блока. За счет этого обеспечивается биофиксация имплантата в организме пациента без применения других материалов для их фиксирования. Особенности состава и структуры материала имплантатов позволяют эффективно использовать их при различных заболеваниях кости.

Следующий пример характеризует сущность предлагаемого изобретения:

Имплантат для хирургического восстановительного лечения дефектов кости в виде прямоугольной призмы (параллелепипеда) размером 5×5×10 мм состоит из углеродной основы, покрытой слоем гидрокиаппатита и слоем богатой тромбоцитами аутоплазмой крови. Основа имплантата состоит из углеродных волокон (объемное содержание 28%об.) и углеродного связующего. Пористость основы имплантата - 9%об. Углеродная основа имплантата получена путем сборки заготовки из углеродных стержней диаметром 1,2 мм, сформованных из углеродных волокон, в четырех направлениях (три из которых лежат в одной плоскости и образуют угол 60° друг по отношению к другу, а четвертое - ортогонально первым трем) и последующего формирования в заготовки углеродного связующего. Формирование связующего проводят из газообразных углеводородов - метана - при температуре 1000°С до обеспечения указанной выше пористости. Поверхность имплантата покрыта слоем гидроксиаппатита с содержанием 0,15 г на 1 см ² поверхности основы. Покрытие осуществляют из водной пасты гидроксиаппатита с последующей сушкой при 120°С. А затем поверхность имплантата покрыта слоем богатой тромбоцитами аутоплазмой крови (содержание в ней тромбоцитов не менее 750000 в 1 мл) с содержанием 0,1 г на 1 см² поверхности основы.

Экспериментальные исследования по замещению костных дефектов хирургическим путем на 4 кроликах показали, что предлагаемый имплантат не вызывает каких-либо отрицательных реакций со стороны костного ложа, прочно фиксируется в нем, благодаря быстрому формированию косно-углеродного блока за счет новообразованной костной ткани.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения обеспечивает возможность эффективного замещения костных дефектов различного типа, что важно для повышения качества лечения воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний кости, костных травм, и для обеспечения здоровья нации.

Имплантат для хирургического восстановительного лечения дефектов кости в виде блока цилиндрической или призматической формы, основа которого выполнена из композиционного материала, содержащего многонаправленный армирующий каркас из стержней, сформованных из углеродных волокон, расположенных вдоль оси указанных стержней, и углеродную матрицу, отличающийся тем, что основа имплантата покрыта слоем гидроксиаппатита с содержанием 0,05-0,3 г гидроксиаппатита/см ² поверхности основы и слоем богатой тромбоцитами аутоплазмы крови с содержанием 0,02-0,3 г/см² поверхности основы.