Имплантат для замещения тотальных протяженных дефектов длинных трубчатых костей

Изобретение относится к медицине. Описан кейдж для замещения тотальных протяженных дефектов длинных трубчатых костей, представляющий собой полый цилиндр, изготовленный из углерод-углеродного композита, стенки которого перфорированы множественными сквозными отверстиями, обеспечивающими адгезию окружающих тканей и прорастание кровеносных сосудов внутрь цилиндра. Внутренний просвет кейджа заполнен остеопластическим материалом ксеногенного происхождения со сквозным осевым отверстием, предназначенным для облегчения фиксации. Кейдж обеспечивает доставку остеопластического материала в зону дефекта, препятствует его миграции и позволяет улучшить результаты коррекции дефектов длинных трубчатых костей за счет надежной фиксации остеопластического материала в зоне дефекта благодаря оптимальным прочностным характеристикам внешнего опорного каркаса, эффективной регенерации в зоне дефекта за счет остеопластического материала, отсутствия нежелательных эффектов при долговременной имплантации и, как следствие, отсутствия необходимости удаления кейджа, а также обеспечения возможности интраоперационной подгонки размера кейджа в зависимости от величины дефекта. 1 пр.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии - ортопедии.

Известны различные способы оперативного лечения протяженных тотальных дефектов длинных трубчатых костей.

Известен способ замещения дефекта трубчатой кости, предусматривающий выполнение остеотомии конца одного из отломков кости и дозированное перемещение выделенного фрагмента с формированием регенерата до полного замещения дефекта с последующей фиксацией с помощью компрессионно-дистракционного аппарата (А.с. СССР 313533 МКИЗ А61В 17/00).

Однако при выполнении данного способа замещение обширных дефектов сопряжено с длительными сроками формирования и последующей перестройкой костного регенерата, что в значительной степени увеличивает продолжительность лечения. В процессе лечения возможен разрыв регенерата, что приводит к неизбежному укорочению конечности.

Известен также способ замещения дефекта трубчатой кости, предусматривающий имплантацию опорного каркаса и скрепленных с ним элементов связи. Опорный каркас представляет собой проволочную сетку. Элементы связи выполнены из пористой кальцийфосфатной керамики и выступают в качестве остеопластического материала. В приосевой области установлен скрепленный с опорным каркасом стержень из титанового сплава для фиксации имплантата (Пат. RU 2357702 С1, МПК7, A61F 002/28).

Однако при применении данного способа в зоне регенерации остаются металлические части имплантата не несущие прочностной нагрузки. Они занимают часть объема регенерата, что не способствует повышению биосовместимости. Это в конечном счете приводит к снижению качества регенерата, повышению вероятности повторных переломов. Кроме того, недостатком применения опорного базиса в виде цилиндрической проволочной спирали может быть следующее: при превышении некоторой длины цилиндрической спирали, но фиксированных диаметре и толщине проволоки, имплантат может потерять устойчивость и сломаться при определенных сжимающих напряжениях, которым подвержены достаточно протяженные костные фрагменты.

В качестве ближайшего аналога принят способ восстановления целостности трубчатых костей, включающий имплантацию полого опорного каркаса, изготовленного из титанового сплава, цилиндрической формы с решетчатой структурой, заполненного по всему внутреннему объему плотно уложенными мелкофракционированными компонентами, способствующими регенерации кости (пат. RU №2261116 С1, МПК7, A61L 27/26)

Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков.

Укладка остеопластического материала осуществляется по всему внутреннему объему опорного каркаса, что при операциях на костях конечностей затрудняет фиксацию имплантата. Наличие металлических компонентов в составе изделия может привести к осложнениям, связанным с металлозом окружающих тканей, а при необходимости повторных операций в зоне коррекции может затруднить вмешательство. Кроме того, гладкая поверхность металлического каркаса не обеспечивает адгезию окружающих тканей к опорному каркасу. А использование указанного в патенте комплекса активных ингредиентов в мелкофракционированном виде не обеспечивает естественную бимодальную пористость костной ткани, снижая остеокондуктивную функцию остеопластического материала.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного способа восстановления дефекта целостности трубчатой кости, полного восстановления длины оперируемой конечности, полного восстановления нативной кости и предотвращения возможных осложнений.

Сущность изобретения состоит в том, что замещение дефекта кости выполняется кейджем, представляющим собой полый цилиндр, имеющий решетчатую структуру, из углеродного войлока пористой структуры, скрепленного атомарным углеродом, представляющего собой углерод-углеродный композит. Кейдж заполнен остеопластическим матриксом ксеногенного происхождения, обладающим естественными микро- и макропорами, таким образом, чтобы стенки цилиндра выступали над поверхностью матрикса на 10-20 мм. В центре остеопластического матрикса имеется сквозное отверстие диаметром от 5 до 12 мм.

Кейдж имплантируется в дефект кости таким образом, чтобы стенки цилиндра охватывали концы кости, затем в костномозговой канал проводится интрамедуллярный металлофиксатор для остеосинтеза, обеспечивающий осевую фиксацию концов кости.

Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат.

Использование войлока, скрепленного атомарным углеродом, не содержащего посторонних примесей, в качестве материала для внешнего опорного каркаса позволяет избежать реакций отторжения и не требует повторных операций для удаления конструкции.

Имплантация кейджа из углерод-углеродного композита происходит таким образом, чтобы стенки кейджа охватывают концы кости, не контактируя с раневой поверхностью фрагментов кости, не препятствуя использованию компрессионно-дистракционных методик для стимуляции регенерации в зоне дефекта.

Кейдж, изготовленный из углерод-углеродного композита не будет препятствовать вмешательству в зону имплантации при возникновении такой необходимости.

Углерод-углеродный композит является рентгеннегативным материалом, что позволит в динамике наблюдать процессы регенерации в зоне дефекта.

Пористая структура углерод-углеродного композита обеспечивает адгезию клеточных элементов и биологически активных макромолекул и прорастание кровеносных сосудов из окружающих тканей, что способствует регенерации кости.

Использование костного матрикса ксеногенного происхождения, обладающего естественными микро- и макропорами, обеспечивающими прорастание остеоиндуцирующих клеточных элементов из концов дефекта кости и сосудов из окружающих тканей, позволит добиться полного замещения дефекта кости.

Наличие центрального канала в остеопластическом материале позволяет применять интрамедуллярный блокированный остеосинтез.

Технический результат достигается за счет того, что кейдж, представляющий из себя сетчатый цилиндр, изготовленный из углерод-углеродного композита, заполненный остеопластическим материалом ксеногенного происхождения, с предварительно сформированным каналом в своем центре, имплантируется в зону дефекта трубчатой кости. Проксимальный и дистальный отломки кости фиксируются интрамедуллярным штифтом, проведенным через центральный канал кейджа с остеопластическим материалом. Кейдж препятствует миграции остеопластического материала из зоны дефекта, но не включается в новообразованную кость и не препятствует восстановлению надкостницы в зоне дефекта.

Способ осуществляется следующим образом. Осуществляется доступ к сохранившимся фрагментам кости. Через проксимальный фрагмент кости проводится интрамедуллярный штифт до зоны дефекта. На конечность оказывают дистракционное воздействие с целью восстановления анатомической длинны кости, при этом протяженность дефекта увеличивается. Кейдж устанавливается в зону дефекта так, чтобы каркас из углерод-углеродного композита заходил на внешние границы кости. Интрамедуллярный штифт проводится через внутренний канал, сформированный в остеопластическом матриксе, и через дистальный отломок кости и фиксируется по существующим методикам.

Пример. Больная Д., 46 лет, обратилась в клинику с диагнозом: «ложный сустав правой плечевой кости».

После предоперационной подготовки больной выполнена операция по предлагаемому способу под общей анестезией.

Первым этапом по наружно-боковой поверхности выполнен стандартный доступ к зоне дефекта. Концы плечевой кости освежены экономной краевой резекцией, костномозговой канал вскрыт и подготовлен к введению интрамедуллярного штифта. Через дополнительный доступ в области верхней трети плеча введен интрамедуллярный штифт до границы проксимального дефекта.

Вторым этапом выполнена дистракция конечности, кейдж с остеопластическим материалом помещен в зону дефекта так, чтобы опорный каркас из углерод-углеродного композита находился по внешней стороне от кости, а остеопластический матрикс соприкасался с зоной резекции кости. Интрамедуллярный штифт проведен через центральное отверстие в кейдже и через дистальную часть плечевой кости и заблокирован в проксимальном участке. На конечность оказана компрессия и заблокирован дистальный участок.

Иммобилизация в течение 3-х недель. В дальнейшем назначена лечебная физкультура, направленная на восстановление объема движений.

На контрольном осмотре через 6 мес. конечность функционирует хорошо, осевая стабильность сохраняется за счет штифта. Отмечается перестройка костного матрикса и образование костной мозоли в зоне дефекта.

Кейдж для замещения дефекта кости, отличающийся тем, что представляет собой полый цилиндр, имеющий решетчатую структуру, из углеродного войлока пористой структуры, скрепленного атомарным углеродом, представляющего собой углерод-углеродный композит, заполненный остеопластическим матриксом ксеногенного происхождения, обладающим естественными микро- и макропорами, таким образом, чтобы стенки цилиндра выступали над поверхностью матрикса на 10-20 мм, а в центре остеопластического матрикса имеется сквозное отверстие диаметром от 5 до 12 мм.