Имплантат для устранения дефектов костной ткани



Имплантат для устранения дефектов костной ткани
Имплантат для устранения дефектов костной ткани
Имплантат для устранения дефектов костной ткани
Имплантат для устранения дефектов костной ткани

 


Владельцы патента RU 2565743:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л.Цивьяна" Министерства здравоохранения Российской Федерации (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "НЭВЗ-Н" (RU)
Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" (RU)

Изобретение относится к медицине. Имплантат для устранения дефектов костной ткани выполнен из керамики в виде гранул с внутригранульной порой размером до 350 мкм. Гранулы изготовлены из алюмооксидной керамики, легированной диоксидом циркония от 0 до 20%. Гранулы выполнены в форме цилиндра, с соотношением высоты к диаметру основания от 2:1 до 3,5:1, при этом цилиндр имеет диаметр основания не менее 0,9 мм. Гранулы имеют пору в виде продольного сквозного канала, диаметром 300-500 мкм. Изобретение обеспечивает устранения дефектов костной ткани в нагружаемых зонах скелета при более высоких показателях прочности и трещиностойкости. 1 пр., 3 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно травматологии и ортопедии, и может быть использовано для устранения дефекта костной ткани в нагружаемых зонах скелета, образовавшегося вследствие травматического смятия губчатой костной ткани, например при компрессионном переломе.

Известен имплантат для замещения дефектов костной ткани, представляющий собой компактные биокерамические гранулы из плотной керамики на основе гидроксиапатита (Bieniek K.W. Animal experimental studies of periodontal implants of compact macroporous and phycogenic HA-ceramic granules / K.W. Bieniek, H. Spiekermann // ZWR. - 1989. - P.958-60. - PMID: 2639542). Эти имплантаты не имеют какой-либо внутренней архитектуры (полости или поры), что определяет отсутствие остеокондуктивности, а значит врастания костной ткани, кроме того, не позволяет их использовать в качестве носителей остеоиндуктивных агентов.

Известны имплантаты из пористых металлических гранул на основе титана, которые применяются для пластики костной ткани (Holmberg L. Porous titanium granules for implant stability and bone regeneration - a case followed for 12 years. / L. Holmberg, L. Forsgren, L. Kristerson // Ups J Med Sci. - 2008. - Vol.113. - P.217-20). В отличие от предыдущего аналога, данные имплантаты обладают пористой структурой, однако подвержены явлению металлоза, что приводит к сенсибилизации организма к имплантируемым материалам. Наличие металлических имплантатов также ограничивает проведение методов лучевой диагностики: искажают данные компьютерной томографии и являются противопоказанием к проведению магнитно-резонансного исследования.

Известен имплантат, представляющий собой пористые гранулы на основе кальций-фосфатных керамик или их композитов (Uchida A. The use of calcium hydroxyapatite ceramic in bone tumour surgery / A. Uchida, N. Araki, Y. Shinto, H. Yoshikawa, E. Kurisaki, K. Ono // J Bone Joint Surg. - 1990, Vol.72-B. - P.298-302). Эти гранулы показывают достаточно высокую биосовместимость и остеокондуктивность, однако, обладая низкой трещиностойкостью, они являются очень хрупкими и в нагружаемых зонах скелета часто наблюдается их разрушение.

Наиболее близким к заявляемому решению является имплантат в виде гранул, выполненных из керамики, а именно из гидроксиапатита, которые содержат сообщающиеся между собой внутригранульные поры размером 100-350 мкм в количестве от 50 до 70 об.%. Гранулы имеют размеры от 0,8 мм до 2 мм. Способ получения данного имплантата описан в патенте RU №2395476, приоритет 15.05.2009 г.

Существенным недостатком этого имплантата является то, что материал гидроксиапатит обладает низкой прочностью и трещиностойкостью, что не позволяет применять его в нагружаемых зонах скелета. Недостатком данного имплантата является также то, что хаотическое расположение пористости не может обеспечить достаточную микроциркуляцию межклеточной жидкости, доставляющей питательные вещества к клеткам и удаляющей продукты их метаболизма.

Задачей данного изобретения является разработка имплантата для устранения дефектов костной ткани в нагружаемых зонах скелета, для этого имплантат должен обладать более высокими показателями прочности и трещиностойкости, кроме того, его конфигурация должна обеспечить удобство при введении в зону дефекта и расположении («упаковки») в ней, способствовать микроциркуляции межклеточной жидкости.

Поставленная задача решается за счет того, что у имплантата для устранения дефектов костной ткани, выполненного из керамики в виде гранул с внутригранульной порой до 350 мкм, гранулы изготовлены из алюмооксидной керамики, легированной диоксидом циркония от 0 до 20%, форма гранул выполнена в виде цилиндра, с соотношением высоты к диаметру основания от 2:1 до 3,5:1, при этом цилиндр имеет диаметр основания не менее 0,9 мм и высоту не менее 2,5 мм, кроме того, гранулы имеют пору в виде продольного сквозного канала, диаметром 300-500 мкм.

На фиг.1а представлена рентгенограмма поясничного отдела позвоночника прооперированного животного в прямой проекции, сделанная непосредственно после внедрения имплантата 1. На фиг.1б представлена рентгенограмма поясничного отдела позвоночника прооперированного животного в прямой проекции через 6 месяцев после операции.

На фиг.2 представлена микрофотография плоскости распила тела позвонка через зону внедренного имплантата, сделанная после выведения животного из эксперимента через 6 месяцев после операции, на которой демонстрируется сформированная костная ткань трабекулярного строения со следами перестройки.

На фиг.3 представлена микрофотография плоскости распила тела позвонка через зону внедренного имплантата, сделанная после выведения животного из эксперимента через 6 месяцев после операции, на которой демонстрируется отсутствие соединительно-тканной капсулы на границе между костной тканью и керамической гранулой.

Заявляемая форма имплантата в виде цилиндра с соотношением высоты к диаметру основания в диапазоне от 2:1 до 3,5:1 и геометрическими размерами: диаметр основания не менее 0,9 мм и высота не менее 2,5 мм, позволяет наиболее удобно осуществить введение имплантата в зону дефекта, применяя достаточно простой инструмент, похожий на пункционную медицинскую иглу.

Каждая гранула предлагаемого имплантата имеет сквозной канал размером 300-500 мкм, тогда как в прототипе сообщающиеся между собой поры размером 100-350 мкм содержатся в количестве от 50 до 70 об.%. Взаимопроникающие поры в гранулах прототипа имеют произвольную форму и между собой сообщаются хаотично, при этом не все поры сквозные. Поры предлагаемого имплантата имеют прямой сквозной канал, что обеспечивает беспрепятственную микроциркуляцию межклеточной жидкости.

Выбранное авторами соотношение высоты цилиндрического имплантата к диаметру основания обеспечивает, по сравнению с прототипом, формирование равномерного и достаточно плотного размещения гранул в месте заполнения дефекта, а также образование естественной пористости.

Наличие поры в виде прямого сквозного продольного канала в каждой грануле совместно с естественной пористостью, обусловленной формой и габаритами имплантата, создает цепь сообщающихся каналов. Причем размеры межгранульной пористости, в большей части, соизмеримы с размерами внутренней поры гранулы имплантата. Образовавшаяся за счет этого цепь сообщающихся каналов обеспечивает микроциркуляцию межклеточной жидкости, доставляющей питательные вещества к клеткам и удаляющей продукты их метаболизма, что создает благоприятные условия для формирования жизнеспособной костной ткани внутри имплантата.

Применение предлагаемого имплантата позволит устранять, например, клиновидную деформацию тела позвонка, возникшую вследствие травматического смятия костной ткани при компрессионных переломах тел грудных и поясничных позвонков, восстановить высоту тела позвонка и его способность выдерживать высокие нагрузки, которым подвержен позвоночник.

Для достижения поставленной задачи в качестве керамического материала, из которого выполнен предлагаемый имплантат, использована композиционная алюмооксидная, легированная диоксидом циркония, керамика. Алюмооксидная керамика обладает прочностью на сжатие до 500 МПа, а ее легирование диоксидом циркония дополнительно повышает трещиностойкость до 5,5 МПа/м2, что позволяет использовать гранулы имплантата для заполнения дефектов кости в нагружаемых зонах скелета.

Пример

Имплантат вводится в дефект костной ткани. Доступ к задним отделам позвоночника осуществляется под общим обезболиванием общеизвестным способом. В сформированные каналы устанавливаются воронки с направляющими трубками соответствующего диаметра, близкого к диаметру основания имплантата. В каждую воронку помещается необходимое количество гранул, после чего импактором гранулы продвигаются в дефект костной ткани, образованный переломом. За счет усилия, передаваемого импактором, гранулы распределяются в дефекте равномерно, плотно заполняя пространство и постепенно выравнивая смятые костные ткани, а также образуя пористость, в большей части соизмеримую с внутренней порой имплантата.

Исследование предлагаемого имплантата для замещения дефектов костной ткани проведено на половозрелой беспородной собаке весом 15 кг.

При сравнении рентгенограмм поясничного отдела позвоночника прооперированного животного в прямой проекции, сделанных непосредственно после внедрения имплантата 1 (фиг.1а) и через 6 месяцев после операции (фиг.1б), отмечается увеличение интенсивности тени в зоне внедрения имплантата, что косвенно свидетельствует о врастании костной ткани в гранулированный имплантат. Это подтверждается при морфологическом исследовании препаратов под световым микроскопом методом темного поля с увеличением 10 и 40 раз. На фиг.2, 3 плоскости распила тела позвонка через зону внедренного имплантата, сделанных после выведения животного из эксперимента через 6 месяцев после операции, обнаруживается сформированная костная ткань трабекулярного строения со следами перестройки. На границе между костной тканью и керамической гранулой соединительно-тканная капсула отсутствует. Костная ткань заполняет каналы гранул и прилежит к их стенкам.

Технический результат достигается за счет формы и геометрических размеров гранул имплантата и материала, из которого они выполнены. Предложенный имплантат прост в изготовлении, позволяет наиболее удобно осуществить введение имплантата в зону дефекта, не требуя сложного инструмента, обеспечивает равномерное размещение в месте заполнения дефекта. Прямой сквозной канал в каждой грануле имплантата способствует остеокондуктивности и может служить носителем остеоиндуктивных агентов. Создание суммарной пористости, а именно внутригранульной и междугранульной, как показано в эксперименте, приводит к формированию костной ткани трабекулярного строения. Материал гранулы позволяет использовать имплантат для заполнения дефектов кости в нагружаемых зонах, что делает его универсальным для любого дефекта.

Имплантат для устранения дефектов костной ткани, выполненный из керамики в виде гранул с внутригранульной порой размером до 350 мкм, отличающийся тем, что гранулы изготовлены из алюмоксидной керамики, легированной диоксидом циркония от 0 до 20%, гранулы выполнены в форме цилиндра, с соотношением высоты к диаметру основания от 2:1 до 3,5:1, при этом цилиндр имеет диаметр основания не менее 0,9 мм, кроме того, гранулы имеют пору в виде продольного сквозного канала, диаметром 300-500 мкм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении металлокерамических зубных протезов. Способ получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов заключается в том, что сначала производят струйно-абразивную обработку внутренней поверхности металлического зубного протеза и ионную полировку внешней поверхности металлического зубного протеза, а затем последовательно наносят следующие слои: слой металла, переходный термоизоляционный слой толщиной от 1 нм до 30 мкм, переходный слой из смеси нитридов металлов толщиной от 1 нм до 5 мкм, слои, содержащие керамику, цветоформирующий слой толщиной от 1 нм до 30 мкм и прозрачный биосовместимый слой толщиной от 1 нм до 30 мкм.

Изобретение относится к медицине и заключается в способе получения биоактивного покрытия на титановом имплантате. Покрытие содержит слои из по меньшей мере одного оксида металла, выбранного из оксида титана, оксида циркония, оксида гафния, оксида тантала, оксида ниобия.
Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к материалам для травматологии и ортопедии, и предназначено для изготовления медицинских имплантатов остеосинтеза.
Изобретение относится к медицине, а именно к способу модифицирования поверхности титановых имплантатов порошковыми биокерамическими материалами. При осуществлении способа проводят термообработку поверхности титановых имплантатов аргоно-плазменной струей при токе дуги 150-250 А, продолжительности 2,5-3,0 мин на дистанции обработки 80-120 мм с последующей струйной обработкой термоактивированной поверхности порошковым биокерамическим материалом дисперсностью частиц 150-500 мкм при давлении струи 0,6-0,7 МПа в течение 10-15 сек.
Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к способу получения оксидного биосовместимого покрытия на чрескостном металлическом имплантате. Способ заключается в оксидировании имплантата в смеси перегретого водяного пара и наночастиц серебра при температуре 500-550°C, давлении подачи смеси 1,2-1,3 атм в течение 1,5-2,0 ч при предварительном удалении воздуха из рабочего объема печи путем подачи в него под давлением 3-4 атм перегретого пара.
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности. В предлагаемом зубном протезе, содержащем полимерный каркас с нанесенным на него облицовочным покрытием, облицовочное покрытие состоит из промежуточного диффузионного слоя и верхнего облицовочного слоев, облицовочное покрытие выполнено из бесцветных оксидов металлов, выбранных из группы: оксид циркония, оксид алюминия, оксид титана.

Группа изобретений относится к компоненту эндопротеза сустава и предназначено для того, чтобы вместе с сопряженной поверхностью скольжения (26) другого компонента протеза (11, 23) или костной контропорой сустава или мягкой ткани образовывать подвижное соединение.

Изобретение относится к медицине и представляет собой имплантат, имеющий покрытие, которое выделяет ионы серебра в организм человека и в результате оказывает противомикробное воздействие.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для изготовления внутритканевых эндопротезов на титановой основе. Способ изготовления имплантатов включает многослойное плазменное напыление на металлическую основу имплантатов биологического активного покрытия, при этом первым и вторым слоями дистанционно напыляют титан, третьим слоем наносят механическую смесь порошка титана и гидроксиапатита, а четвертый слой формируют на основе гидроксиапатита.
Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Описаны кальцийфосфатные цементные материалы, которые получают на основе порошков тетракальциевого фосфата и/или трикальцийфосфата.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в стоматологической имплантологии в отделениях челюстно-лицевой хирургии и поликлинических стоматологических учреждениях.

Группа изобретений относится к области биотехнологии и трансплантационной медицины и представляет собой пептид с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:40. При этом пептид обладает способностью регенерировать костную ткань и специфически связываться с поверхностью минерала апатит.
Изобретение относится к области медицины и касается керамических материалов для реконструктивно-пластических операций при поврежденных костных тканях. Описаны материалы на основе системы карбонат кальция - гидроксиапатит и/или каронатгидроксиапатит, содержащие от 20 до 80 масс.

Изобретение относится к области медицины, конкретно к способу получения нанокристаллического силикатзамещенного карбонатгидроксиапатита (КГА), который включает смешение растворов солей кальция, фосфата и силиката, отстаивание, фильтрование, промывку от маточного раствора и сушку, при этом смешивают растворы четырехводного нитрата кальция, безводного двузамещенного фосфата аммония, пятиводного метасиликата натрия при соотношении концентраций Ca/(P+Si) равном 1,70, и доле силикат-ионов в общем количестве осадкообразующих анионов ( X S i O 4 4 − = C S i O 4 4 − / ( C P O 4 4 − + C S i O 4 4 − ) ) , составляющей не более 30 мол.

Изобретение относится к области медицины и касается биоматериалов для заполнения дефектов костной ткани на основе реакционно-твердеющей смеси, содержащей фосфаты кальция и водорастворимый органический полимер.

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при лечении приобретенных дефектов, таких как кисты, ложные суставы, переломы костей, сопровождающиеся образованием дефектов, а также атрофии костной ткани.
Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии и нейрохирургии. Биодеградируемый материал для замещения костной ткани содержит 50-52% мас.

Изобретение относится к материалам, пригодным для метода 3D формования и/или 3D печати, и может быть использовано для получения формованных изделий на основе фосфатов кальция, применяемых в медицине для костной инженерии в качестве матриксов, обладающих биологической совместимостью и остеокондуктивностью.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита, который может быть использован для создания новых керамических, композиционных материалов, цементных масс и лечебных паст для травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.

Группа изобретений относится к области медицины. Описан биосовместимый пористый материал, содержащий никелид титана с пористостью 90-95% и открытой пористостью 70-80% со средним размером пор 400 мкм, который пропитан гидроксиапатитом в количестве 26-46 мас.% от массы никелида титана.

Группа изобретений относится к медицине. Имплантат для коррекции дефектов костной ткани содержит множество отдельных биологически совместимых отформованных из цемента мозаичных пластин толщины d, соединенных крепежным приспособлением, содержащим проволоки.
Наверх