Спица для остеосинтеза и способ ее изготовления

 

Сущность изобретения: спица для остеосинтеза содержит металлическое тело из сплава титана, имеющее слой упрочненного титана, характеризующегося относительным удлинением менее 7% и прочностью на разрыв 1000-1300 МПа, и наружный слой из оксидов титана для придания спице биоинертности и/или электрорегулируемости биологических процессов остеосинтеза. Способ изготовления спицы заключается в том, что проволоку из сплава титана подвергают механической проковке с одновременным вращением для упрочнения. Затем проволоку разрезают на отдельные металлические элементы, которые оксидируют в электролите, содержащем серную и фосфорную кислоты. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к хирургическим инструментам, а более точно касается спиц для остеосинтеза и способов их изготовления. Изобретение может применяться для ведения хирургических операций, в том числе репозиции и фиксаций костных отломков, их компрессии или дисфакции в травматологий и ортопедии.

Известна спица для остеосинтеза, содержащая металлическое тело, соприкасающееся с биологическими тканями и выполненное из металла, коэффициент относительного расширения которого не превышает 7% Известен способ изготовления спицы для остеосинтеза, заключающийся в том, что из металлической заготовки изготавливают полуфабрикат. В основу изобретения положена задача создать спицу для остеосинтеза и способ ее изготовления, которые позволяли бы наносить биоинерционное покрытие на всю поверхность спицы за счет изменения материала, из которого спица изготавливается.

Технический результат достигается за счет того, что в спице для остеосинтеза, содержащей металлическое тело, соприкасающееся с биологическими тканями и выполненное из металла, коэффициент относительного расширения которого не превышает 7% металлическое тело выполнено из сплава титана, имеет вязкую сердцевину, внутренний слой из упрочненного сплава титана и внешний диэлектрический спой из оксидов титана и имеет прочность на разрыв 1000 1300 МПа. Внешний диэлектрический слой, предназначенный для придания спице биоинертности по отношению к соприкасающимся со спицей биологическим тканям и/или электрорегулируемости биологических процессов остеосинтеза, имеет электрическое сопротивление более 1 Мом. Толщина слоя упрочненного сплава титана менее 0,75 радиуса поперечного сечения спицы.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления спицы для остеосинтеза, заключающемся в том, что из металлической заготовки изготавливают полуфабрикат, используют заготовку из сплава титана в виде проволоки, упрочняют ее, совмещая при этом операцию механической проковки и вращение проволоки, затем разрезают и формируют на полученной спице внешний диэлектрический слой путем оксидирования в электролите, содержащем серную и ортофосфорную кислоты. Электролит содержит: 1-20 мас. серной кислоты, 20-40 мас. ортофосфорной кислоты, остальное вода.

На чертеже представлен поперечный разрез спицы.

Спица для остеосинтеза содержит металлическое тело 1 из сплава титана, которое соприкасается с биологическими тканями. Тело 1 имеет вязкую сердцевину 2, слой 3 из упрочненного сплава титана и наружный слой 4 из оксидов титана. Упрочненный сплав титана слоя 3 имеет следующие характеристики: относительное удлинение менее 7% прочность на разрыв 1000-1300 МПа. При относительном удлинении материала слоя 3 более 7% спицу практически нельзя применять, так как спица удлиняется и снижается ее способность нести весовую нагрузку при использовании ее для остеосинтеза. Если прочность на разрыв меньше 1000 МПа, спица непрочная и рвется,если прочность на разрыв больше 1300 MПа, то это, как правило, связано с увеличением ее хрупкости, что приводит к ее поломке. Толщина слоя 3 выбирается меньше 0,75 радиуса поперечного сечения спицы, что вызвано необходимостью обеспечить прочность спицы на разрыв в необходимом интервале значений. Для придания спице биоинертности по отношению к биологическим тканям и/или электрорегулируемости биологических процессов остеосинтеза предназначен наружный спой 4, имеющий толщину, обеспечивающую электрическое сопротивление более 1 Мом. При толщине слоя менее 1 Мом, при которой возникает электрическое сопротивление, спицу использовать нельзя, так как она не биоинертна. Наружный слой 4 состоит из оксидов титана.

Спицу изготавливают следующим образом.

Проволоку из сплава титана предварительно упрочняют любым известным механическим образом, пригодным для титана, до достижения следующих характеристик: прочность на разрыв 1000-1300 МПа, относительное удлинение менее 7% Наибольший эффект достигается при совмещений операции механической проковки проволоки и ее вращении. Затем проволоку разрезают на отдельные металлические элементы, которые оксидируют в электролите, содержащем серную и ортофосфорную кислоты при следующем сочетании, мас.

серная кислота 1 20 ортофосфорная кислота 20 40 вода остальное Использование для оксидирования только ортофосфорной кислоты не позволяет получить требуемые электрические параметры спицы. Если количество серной кислоты превышает 20 мас. ее применение крайне затруднено из-за высокой активности. При использовании электролита, в котором количество ортофосфорной кислоты менее 20 мас. не позволяет достичь необходимой прочности покрытия, а увеличение количества ортофосфорной кислоты до значений, превышающих 140 мас. бесполезно, так как не улучшает качества покрытия Электролит готовят путем растворения в депонизированной воде необходимого количества ортофосфорной кислоты и добавления серной кислоты.

Процесс оксидирования проводят в режиме микродугового анодирования при напряжении 100-400 В, при токе порядка 40 А (начальная плотность тока 0,5-1 А/дм²) в течение приблизительно 3,5 мин с использованием молибденовых анодов. Для этого отдельные металлические элементы предварительно обезжиривают. Полученные элементы с покрытием промывают в проточной воде, сушат горячим воздухом, после чего подвергают контролю их электрические параметры, например электрическое сопротивление, которое измеряют любым известным образом. В таблице приведены результаты осуществления рассматриваемого способа изготовления спиц.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что при осуществлении оксидирования так, как было рассмотрено выше, достигается электрическое сопротивление наружного слоя спицы такой величины, что можно считать его диэлектрическим, а следовательно, спица благодаря покрытию становится биоинертной. Наружный слой 4 из оксидов титана позволяет благодаря биоинерционности резко сократить травматичность проводимого лечения, а благодаря электрорегулируемости биологических процессов управлять остеосинтезом, ускоряя его. Чаще всего применяют спицы, имеющие наружный диаметр 2 мм и толщину слоя 3, составляющую 0,7 величины диаметра, т.е. 1,4 мм.

Данная спица для остеосинтеза обеспечивает совокупность механических свойств для несения силовой нагрузки в аппаратах компрессионно-дистракционного типа при допустимых изменениях линейного размера, биоинертных и биоактивных свойств для интенсификации процесса остеосинтеза при одновременном снижении побочных эффектов.

Формула изобретения

1. Спица для остеосинтеза, содержащая металлическое тело, соприкасающееся с биологическими тканями и выполненное из металла, коэффициент относительного расширения которого не превышает 7% отличающаяся тем, что металлическое тело выполнено из сплава титана, имеет вязкую сердцевину, внутренний слой из упрочненного сплава титана и внешний диэлектрический слой из оксидов титана и имеет прочность на разрыв 1000 1300 МПа.

2. Спица по п. 1, отличающаяся тем, что внешний диэлектрический слой, предназначенный для придания спице биоинертности по отношению к соприкасающимся со спицей биологическим тканям и/или электрорегулируемости биологических процессов остеосинтеза, имеет электрическое сопротивление более 1 МОм.

3. Спица по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что толщина слоя упрочненного сплава титана менее 0,75 радиуса поперечного сечения спицы.

4. Способ изготовления спицы для остеосинтеза, заключающийся в том, что из металлической заготовки изготавливают полуфабрикат, отличающийся тем, что используют заготовку из сплава титана в виде проволоки, упрочняют ее, совмещая при этом механическую проковку и вращение проволоки, затем разрезают и формируют на полученной спице внешний диэлектрический слой путем оксидирования в электролите, содержащем серную и ортофосфорную кислоты.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что берут электролит, содержащий 1 - 20 мас. серной кислоты, 20 40 мас. ортофосфорной кислоты и воду.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2