RU2831669C1 - Interspinous carbon implant - Google Patents
Interspinous carbon implant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2831669C1 RU2831669C1 RU2024101309A RU2024101309A RU2831669C1 RU 2831669 C1 RU2831669 C1 RU 2831669C1 RU 2024101309 A RU2024101309 A RU 2024101309A RU 2024101309 A RU2024101309 A RU 2024101309A RU 2831669 C1 RU2831669 C1 RU 2831669C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- implant
- interspinous
- implants
- spine
- oun
- Prior art date
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 70
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 208000003618 Intervertebral Disc Displacement Diseases 0.000 description 2
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 2
- 208000007103 Spondylolisthesis Diseases 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- ZPOLOEWJWXZUSP-WAYWQWQTSA-N bis(prop-2-enyl) (z)-but-2-enedioate Chemical compound C=CCOC(=O)\C=C/C(=O)OCC=C ZPOLOEWJWXZUSP-WAYWQWQTSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 210000003709 heart valve Anatomy 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000036262 stenosis Effects 0.000 description 2
- 208000037804 stenosis Diseases 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 208000006386 Bone Resorption Diseases 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 206010007269 Carcinogenicity Diseases 0.000 description 1
- 229920004934 Dacron® Polymers 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 206010020880 Hypertrophy Diseases 0.000 description 1
- 206010021703 Indifference Diseases 0.000 description 1
- 206010022562 Intermittent claudication Diseases 0.000 description 1
- 206010050296 Intervertebral disc protrusion Diseases 0.000 description 1
- 241000906034 Orthops Species 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 208000008558 Osteophyte Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 206010037779 Radiculopathy Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 230000024279 bone resorption Effects 0.000 description 1
- 230000007670 carcinogenicity Effects 0.000 description 1
- 231100000260 carcinogenicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000000991 decompressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 208000021156 intermittent vascular claudication Diseases 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 206010025005 lumbar spinal stenosis Diseases 0.000 description 1
- 210000004705 lumbosacral region Anatomy 0.000 description 1
- 210000002751 lymph Anatomy 0.000 description 1
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004092 musculoskeletal function Effects 0.000 description 1
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 230000001272 neurogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 208000005198 spinal stenosis Diseases 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
- 230000008467 tissue growth Effects 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 210000002517 zygapophyseal joint Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в хирургии позвоночника для коррекции повреждений и нестабильности в телах позвонков человека во всех отделах позвоночника (шейном, грудном, поясничном).The invention relates to medical technology and can be used in spinal surgery to correct damage and instability in the human vertebral bodies in all parts of the spine (cervical, thoracic, lumbar).
При хирургическом лечении пациентов с дегенеративными заболеваниями позвоночника наиболее распространенными являются декомпрессивные операции. Цель операции: устранение нестабильности позвоночно-двигательного сегмента, восстановление опорно-двигательной функции позвоночника, декомпрессия структур позвоночного канала. В последнее время появились обнадеживающие данные о применении систем динамической стабилизации позвоночника с помощью межостистых имплантатов - устройств, имплантируемых между остистыми отростками позвонков с минимальной травматизацией мягких тканей. Задача таких имплантатов - расширить межпозвоночное отверстие, в котором проходит нервный корешок, что увеличивает пространство вокруг нервного корешка. Кроме того, установка межостистого фиксатора увеличивает стабильность сегмента, разгружает задние суставные фасетки и приводит к увеличению размера фораминального отверстия, а также позволяет ограничить растяжение позвоночника при разгибании назад.In surgical treatment of patients with degenerative diseases of the spine, decompressive operations are the most common. The purpose of the operation is to eliminate instability of the spinal motor segment, restore the musculoskeletal function of the spine, and decompress the structures of the spinal canal. Recently, encouraging data have appeared on the use of dynamic spinal stabilization systems using interspinous implants - devices implanted between the spinous processes of the vertebrae with minimal trauma to soft tissues. The task of such implants is to expand the intervertebral foramen through which the nerve root passes, which increases the space around the nerve root. In addition, the installation of an interspinous fixator increases the stability of the segment, unloads the posterior articular facets and leads to an increase in the size of the foraminal opening, and also allows limiting the extension of the spine during backward extension.
Показанием к применению имплантатов межостистых является следующее:Indications for the use of interspinous implants are the following:
- дегенеративный поясничный стеноз позвоночного канала с развитием корешковой радикулопатии;- degenerative lumbar stenosis of the spinal canal with the development of radicular radiculopathy;
- нейрогенная перемежающаяся хромота;- neurogenic intermittent claudication;
- гипертрофия желтых и межостистых связок;- hypertrophy of the yellow and interspinous ligaments;
- нестабильность позвоночного сегмента;- instability of the vertebral segment;
- дегенеративный спондилолистез 1 степени;- degenerative spondylolisthesis 1st degree;
- феномен Бострупа (синдром Бострупа);- Bostrup phenomenon (Bostrup syndrome);
- дополнение к микродискэктомии.- addition to microdiscectomy.
- фораминальный стеноз;- foraminal stenosis;
- грыжа диска с признаками сегментарной нестабильности;- disc herniation with signs of segmental instability;
- преходящие боли в сегментах, смежных с зоной спондилодеза;- transient pain in the segments adjacent to the spondylodesis zone;
- артроз фасеточных суставов.- arthrosis of the facet joints.
Материалы, из которых изготавливают имплантаты межостистые, должны удовлетворять ряду требований:The materials from which interspinous implants are made must meet a number of requirements:
• Отсутствие токсичности и коррозии;• Non-toxic and non-corrosive;
• Прочность;• Durability;
• Технологичность;• Technological;
• Износостойкость;• Wear resistance;
• Близкие к кости физико-механические свойства.• Physical and mechanical properties close to bone.
Несоответствие материала хотя бы по одному из параметров снижает функциональную ценность имплантата и сроки его функционирования. Оптимальное сочетание характеристик материала обеспечивает биосовместимость (в т.ч. биомеханическую) имплантата.Inadequacy of the material in at least one of the parameters reduces the functional value of the implant and its service life. The optimal combination of material characteristics ensures biocompatibility (including biomechanical) of the implant.
Требования к имплантату межостистому очень высокие. Он должен выдерживать все физиологические нагрузки. Кроме того, он должен быть биологически инертен для организма, не приводить к развитию воспалительного процесса.The requirements for the interspinous implant are very high. It must withstand all physiological loads. In addition, it must be biologically inert for the body, not lead to the development of an inflammatory process.
В настоящее время наиболее известны имплантаты для динамической стабилизации заднего опорного комплекса позвоночника COFLEX (Paradigm Spine), DIAM (Medtronic), WALLIS (Abbott Spine) и X-STOP (Kyphon - St. Francis Medical Technologies) (см. 1. Schiavone A.M., Pasquale G. The use of disc assistance prostheses (Diam) in degenerative lumbar pathology: Indications, technique, and results // Ital. J. Spinal. Disord. - 2003. - Vol. 3. - P. 213-220.Currently, the most well-known implants for dynamic stabilization of the posterior support complex of the spine are COFLEX (Paradigm Spine), DIAM (Medtronic), WALLIS (Abbott Spine) and X-STOP (Kyphon - St. Francis Medical Technologies) (see 1. Schiavone A.M., Pasquale G. The use of disc assistance prostheses (Diam) in degenerative lumbar pathology: Indications, technique, and results // Ital. J. Spinal. Disord. - 2003. - Vol. 3. - P. 213-220.
2. Schnake K.J., Schaeren S., Jeanneret B. Dynamic stabilization in addition to decompression for lumbar spinal stenosis with degenerative spondylolisthesis // Spine. - 2006. - Vol. 31. - P. 442-449.2. Schnake K.J., Schaeren S., Jeanneret B. Dynamic stabilization in addition to decompression for lumbar spinal stenosis with degenerative spondylolisthesis // Spine. - 2006. - Vol. 31. - P. 442-449.
3. Schwarzenbach O., Berlemann U., Stoll T.M. et al. Posterior dynamic stabilization systems: DYNESYS // Orthop. Clin. North Am. - 2005. - Vol. 36. - P. 363-372.3. Schwarzenbach O., Berlemann U., Stoll T.M. et al. Posterior dynamic stabilization systems: DYNESYS // Orthop. Clin. North Am. - 2005. - Vol. 36. - P. 363-372.
4. Swanson K.E., Lindsey D.P., Hsu K.Y. et al. The Effects of an Interspinous Implant on Intervertebral Disc Pressures // Spine. - 2003. - Vol. 28. - P. 26-32.4. Swanson K.E., Lindsey D.P., Hsu K.Y. et al. The Effects of an Interspinous Implant on Intervertebral Disc Pressures // Spine. - 2003. - Vol. 28. - P. 26-32.
5. Wiseman С.М., Lindsey D.P., Fredrick A.D. et al. The effect of an interspinous process implant on facet loading during extension // Spine. - 2005. - Vol. 30. - P. 903-907.).5. Wiseman S.M., Lindsey D.P., Fredrick A.D. et al. The effect of an interspinous process implant on facet loading during extension // Spine. - 2005. - Vol. 30. - P. 903-907.).
Имплантат COFLEX изготовлен из титанового сплава и представляет собой U-образную пружину с двумя парами крепежных элементов. Действие этого имплантата заключается в том, что он растягивает межпозвоночные отверстия, причем его U-образная форма позволяет контролировать сгибания позвоночника.The COFLEX implant is made of titanium alloy and is a U-shaped spring with two pairs of fasteners. The action of this implant is that it stretches the intervertebral openings, and its U-shape allows for controlled flexion of the spine.
Имплантат DIAM производится в форме буквы Н из силикона, покрытого полиэстером с ячеистым стержнем и швом для фиксации. Это устройство применяется в течение нескольких лет в Европе. В США этот имплантат был одобрено в 2006 году.The DIAM implant is an H-shaped, polyester-coated silicone with a honeycomb core and suture for fixation. This device has been used for several years in Europe. In the United States, this implant was approved in 2006.
Имплантат WALLIS состоит из титанового блока между двумя отдельными частями, соединенными дакроновым шнуром или лентой. Второе поколение этих имплантатов состояло из полиэфиркетона, который является полимером наподобие пластика, поэтому они менее жесткие и более эластичные.The WALLIS implant consists of a titanium block between two separate parts connected by a Dacron cord or tape. The second generation of these implants were made of polyether ether ketone, which is a polymer similar to plastic, so they are less rigid and more flexible.
Имплантат Х-STOP сделан из двух частей, выполненных из титана. При этом одна часть устройства имплантируется рядом и под остистым отростком, а вторая часть имплантата в виде пластины устанавливается с другой стороны остистого отростка, а затем крепится к первой части имплантата.The X-STOP implant is made of two parts made of titanium. One part of the device is implanted near and under the spinous process, and the second part of the implant in the form of a plate is installed on the other side of the spinous process and then attached to the first part of the implant.
Межостистые имплантаты из титановых сплавов и пластических материалов имеют следующие недостатки.Interspinous implants made of titanium alloys and plastic materials have the following disadvantages.
Применение металлических имплантатов всегда осложняется гальваноэлектрическими явлениями, приводящими к металлозу окружающих тканей и коррозии деталей. Металлам свойственно вызывать резорбцию костной ткани.The use of metal implants is always complicated by galvanoelectric phenomena, leading to metallosis of surrounding tissues and corrosion of parts. Metals tend to cause bone resorption.
Имплантаты из пластика могут изнашиваться со временем и обладают «холодной текучестью» и старением, типичной для пластика, что приводит к деформации и разрушению имплантата. Кроме того, продукты износа полимерных материалов нередко вызывают злокачественные перерождения окружающих тканей.Plastic implants can wear out over time and exhibit the "cold flow" and aging typical of plastic, which leads to deformation and destruction of the implant. In addition, wear products of polymeric materials often cause malignant degeneration of surrounding tissues.
Задача изобретения - создание имплантата межостистого из объемного углеродного наноструктурированного материала (далее по тексту - ОУН).The objective of the invention is to create an interspinous implant from a bulk carbon nanostructured material (hereinafter referred to as BCM).
Техническим результатом является повышение биосовместимости, биомеханических свойств и улучшение качества проведения операции установки имплантата межостистого из ОУН.The technical result is an increase in biocompatibility, biomechanical properties and an improvement in the quality of the operation of installing an interspinous implant made of OUN.
Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by the fact that:
- имплантат межостистый изготовлен из ОУН, без легирующих элементов или легированного бором с пределом прочности на сжатие не менее 350 МПа.- the interspinous implant is made of OUN, without alloying elements or alloyed with boron with a compressive strength of at least 350 MPa.
- имплантат межостистый имеет рентгеноконтрастные метки из титана.- the interspinous implant has radiopaque titanium markers.
Развитие техники получения многочисленных видов углеродных материалов наряду с выявленной совместимостью с живой тканью привело к активизации исследований, разработке новых и композиционных материалов на основе углерода для медицины. К настоящему времени достоверно установлено, что углеродные материалы не имеют конкурентов по степени удовлетворения биохимических и физико-механических требований, предъявляемым к медицинским изделиям.The development of technology for obtaining numerous types of carbon materials along with the identified compatibility with living tissue has led to the intensification of research, the development of new and composite materials based on carbon for medicine. By now, it has been reliably established that carbon materials have no competitors in terms of the degree of satisfaction of biochemical and physical-mechanical requirements imposed on medical products.
К этим требованиям относятся:These requirements include:
- отсутствие токсичности и канцерогенности;- absence of toxicity and carcinogenicity;
- неизменность под воздействием биологических сред произвольной активности;- invariability of arbitrary activity under the influence of biological environments;
- отсутствие коррозионных явлений при контакте с живыми тканями;- absence of corrosion phenomena upon contact with living tissues;
- близость физико-механических свойств;- closeness of physical and mechanical properties;
- отсутствие усталостных напряжений и, как следствие, долговечность имплантата;- absence of fatigue stress and, as a consequence, durability of the implant;
- наличие у поверхности имплантата остеогенной активности;- the presence of osteogenic activity on the implant surface;
- низкий износ в условиях трения и индифферентность продуктов износа, накапливающихся в лимфатических узлах;- low wear under friction conditions and indifference to wear products accumulating in the lymph nodes;
- способность стимулировать рост тканей или регенерацию основной ткани;- the ability to stimulate tissue growth or regeneration of the underlying tissue;
- электропроводность, близкая к тканевой, без выделения ионов в окружающую среду;- electrical conductivity close to that of tissue, without releasing ions into the environment;
- возможность получения поверхности практически любого класса чистоты и простого изготовления пористой структуры;- the ability to obtain a surface of virtually any purity class and simple production of a porous structure;
- безусловной и быстрой стерилизации любого вида.- unconditional and rapid sterilization of any kind.
Ни один из применяемых в настоящее время для эндопротезов и имплантатов металлов или пластика, не способен выполнить все эти требования.None of the metals or plastics currently used for endoprostheses and implants are capable of meeting all these requirements.
Сродство углеродных материалов с биологическими тканями определяется не только низкой химической активностью, но и проявлением биоактивности, в результате которой поверхность углеродных материалов покрывается ориентированной и организованной пленкой белкового происхождения, аналогичной замещаемой ткани.The affinity of carbon materials with biological tissues is determined not only by low chemical activity, but also by the manifestation of bioactivity, as a result of which the surface of carbon materials is covered with an oriented and organized film of protein origin, similar to the tissue being replaced.
Скорость и ориентация осаждаемой пленки белкового происхождения зависит от поверхностных свойств углеродного материала. Например, поверхностная энергия изотропного пиролитического углерода составляет 50 эрг/см2, но в контакте с плазмой крови или лимфой резко снижается до 20-30 эрг/см2. Эта величина свободной поверхностной энергии наиболее выгодна для длительного контакта с биологическими средами.The speed and orientation of the deposited protein film depends on the surface properties of the carbon material. For example, the surface energy of isotropic pyrolytic carbon is 50 erg/ cm2 , but in contact with blood plasma or lymph it drops sharply to 20-30 erg/ cm2 . This value of free surface energy is most advantageous for long-term contact with biological environments.
Материалы, используемые для изготовления эндопротезов и имплантатов, по величине нормального электрохимического потенциала в плазме крови можно расположить в следующий ряд: стеклоуглерод (+0,329 мВ), платина (+0,332 мВ), золото (+0,334 мВ), пирографит (+0,344 мВ). Известно, что стеклоуглерод обладает аморфной структурой, а пирографит близок к монокристаллу. Можно сказать, что таким образом все углеродные материалы с различной структурой, имея нормальный электрохимический потенциал в пределах от +0,329 мВ до +0,344 мВ, т.е. сравнимый с этими показателями наиболее пассивных из всех элементов золота и платины. Углеродные материалы наиболее близки по электрохимическому потенциалу к биологической среде живого организма.Materials used for the manufacture of endoprostheses and implants can be arranged in the following order according to the value of normal electrochemical potential in blood plasma: glassy carbon (+0.329 mV), platinum (+0.332 mV), gold (+0.334 mV), pyrographite (+0.344 mV). It is known that glassy carbon has an amorphous structure, and pyrographite is close to a single crystal. It can be said that thus all carbon materials with different structures have a normal electrochemical potential within the range from +0.329 mV to +0.344 mV, i.e. comparable with these indicators of the most passive of all elements gold and platinum. Carbon materials are closest in electrochemical potential to the biological environment of a living organism.
Как показали морфологические исследования, проведенные на кроликах в Московском научно-исследовательском институте глазных болезней им. Гемгольца с использованием прочного мелкодисперсного графита МПГ-6, синтактической углеродной пены, углеродного войлока Карботекстим-М и углеродной ткани ТГН-2М, все углеродные материалы в течение года не отторгались, не изменяли своей формы и обрастали соединительной пленкой белкового происхождения.As shown by morphological studies conducted on rabbits at the Hemholtz Moscow Research Institute of Eye Diseases using durable finely dispersed graphite MPG-6, syntactic carbon foam, carbon felt Karbotekstim-M and carbon fabric TGN-2M, all carbon materials were not rejected for a year, did not change their shape and were covered with a connective film of protein origin.
Поэтому по показателям биосовместимости, токсичности и коррозии углеродные материалы являются лучшими для использования в качестве имплантатов.Therefore, in terms of biocompatibility, toxicity and corrosion, carbon materials are the best for use as implants.
ОУН имеет однородную, изотропную, мелкокристаллическую структуру. ОУН благодаря своим уникальным свойствам (высокая плотность, прочность, износостойкость, биологическая совместимость с кровью и тканями организма) нашел применение в медицине. Из него изготавливают основные элементы искусственных клапанов сердца. К настоящему времени в мире изготовлены, поставлены и успешно функционируют сотни тысяч искусственных клапанов сердца. А это один из самых ответственных имплантатов человека. Сейчас проводятся работы по разработке из этого материала зубных имплантатов и элементов тазобедренных суставов.OUN has a homogeneous, isotropic, fine-crystalline structure. OUN, due to its unique properties (high density, strength, wear resistance, biological compatibility with blood and body tissues), has found application in medicine. It is used to manufacture the main elements of artificial heart valves. To date, hundreds of thousands of artificial heart valves have been manufactured, delivered and are successfully functioning in the world. And this is one of the most important human implants. Work is currently underway to develop dental implants and hip joint elements from this material.
Основные физико-механические и теплофизические свойства ОУН приведены в таблице 1.The main physical, mechanical and thermal properties of OUN are given in Table 1.
Самый нагруженный у человека поясничный отдел позвоночника подвергается большим нагрузкам. Нагрузки варьируют от 400 Н в положении стоя до 7000 Н при подъеме тяжестей. Биомеханические исследования показали, что тело позвонка (без явлений остеопороза) в норме выдерживает нагрузку до 10000 Н. Физико-механические свойства ОУН наиболее близки к свойствам кости, как это показано в таблице 2. При этом нагрузка, которую может выдержать имплантат из ОУН, составляет более 30000 Н, что, более чем в 3 раза, выше максимальных физиологических нагрузок. Из таблицы видно, что физико-механические свойства титана на порядок выше свойств кости. Поэтому при одинаковых деформациях в титане и кости будут возникать различные напряженные состояния, что и является основной причиной расшатывания металлических имплантатов.The lumbar spine, which is the most loaded in humans, is subject to heavy loads. Loads vary from 400 N in a standing position to 7000 N when lifting weights. Biomechanical studies have shown that the vertebral body (without osteoporosis) can normally withstand a load of up to 10,000 N. The physical and mechanical properties of OUN are closest to the properties of bone, as shown in Table 2. At the same time, the load that an OUN implant can withstand is more than 30,000 N, which is more than 3 times higher than the maximum physiological loads. The table shows that the physical and mechanical properties of titanium are an order of magnitude higher than the properties of bone. Therefore, with the same deformations, different stress states will occur in titanium and bone, which is the main reason for the loosening of metal implants.
Использование ОУН для изготовления имплантатов позволит значительно повысить их биомеханические свойства.The use of OUN for the production of implants will significantly improve their biomechanical properties.
Углеродные материалы являются рентгенонегативными. Для улучшения качества проведения операции и возможности последующего контроля положения имплантата после установки имплантаты из ОУН имеют в своей конструкции рентгеноконрастные метки из титана.Carbon materials are radio-negative. To improve the quality of the operation and the possibility of subsequent control of the implant position after installation, OUN implants have radio-opaque titanium markers in their design.
Еще одним из преимуществ изготовления имплантатов из ОУН является их технологичность и относительно низкая стоимость. ОУН обрабатывается на токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных и полировальных станках с помощью стандартных режущих инструментов. Мелкозернистая структура материала позволяет изготавливать изделия толщиной 0,8-1 мм с кромками 0,03 мм и получать поверхности 12-13 класса чистоты.Another advantage of manufacturing implants from OUN is their manufacturability and relatively low cost. OUN is processed on turning, milling, drilling, grinding and polishing machines using standard cutting tools. The fine-grained structure of the material allows for the production of products with a thickness of 0.8-1 mm with edges of 0.03 mm and obtaining surfaces of 12-13 purity class.
Изобретение поясняется рисунками. На фиг. 1 изображен имплантат межостистый малоинвазивный, а на фиг. 2 имплантат межостистый открытого доступа, изготовленные из ОУН. Имплантат межостистый малоинвазивный и открытого доступа имеют рентгеноконтрастные маркеры из титана для контроля положения во время и после операции.The invention is explained by drawings. Fig. 1 shows a minimally invasive interspinous implant, and Fig. 2 shows an open-access interspinous implant made of OUN. The minimally invasive and open-access interspinous implant has radiopaque markers made of titanium for monitoring the position during and after surgery.
Реализуют предлагаемое изобретение следующим образом.The proposed invention is implemented as follows.
ОУН получается при пиролизе углеводородного сырья путем отложения на внутренней поверхности цилиндрической графитовой подложки в специальных электровакуумных установках при температуре около 1400°С После окончания процесса получения ОУН необходимой толщины материал путем механической обработки разрезают на заготовки. Из заготовок с применением алмазной шлифовки и полировки изготавливают имплантат межостистый с рентгеноконтрастными маркерами из титана. Имплантат моется в специальном растворе в ультразвуковой ванне при температуре около 100°С Затем имплантат упаковывается и стерилизуется или в потребительской таре, или непосредственно перед операцией любым методом.OUN is obtained by pyrolysis of hydrocarbon raw materials by deposition on the inner surface of a cylindrical graphite substrate in special electrovacuum units at a temperature of about 1400°C. After the process of obtaining OUN of the required thickness is completed, the material is cut into blanks by mechanical processing. An interspinous implant with radiopaque titanium markers is made from the blanks using diamond grinding and polishing. The implant is washed in a special solution in an ultrasonic bath at a temperature of about 100°C. Then the implant is packaged and sterilized either in consumer packaging or immediately before the operation by any method.
Операция установки имплантата производится следующим образом.The implant installation operation is performed as follows.
Имплантаты межостистые малоинвазивные могут быть внедрены с заднего доступа с минимальными разрезами. При установке имплантатов прямого доступа задний доступ используется при необходимости удаления остеофитов или грыжи межпозвонкового диска.Minimally invasive interspinous implants can be inserted from the posterior approach with minimal incisions. When installing direct access implants, the posterior approach is used when it is necessary to remove osteophytes or intervertebral disc herniation.
При применении имплантата малоинвазивного выполнить следующие действия:When using a minimally invasive implant, perform the following steps:
- сделать небольшой разрез и подготовить канал для установки имплантата;- make a small incision and prepare a channel for implant installation;
- ввести имплантат на держателе в предварительно подготовленный канал;- insert the implant on the holder into the pre-prepared canal;
- как только конец имплантата окажется между отростками позвоночника, начать вращать имплантат вокруг своей оси по часовой стрелке;- as soon as the end of the implant is between the spinal processes, begin to rotate the implant around its axis clockwise;
- когда седловидная часть имплантата окажется между отростками позвоночника (имплантат должен располагаться вертикально), вращать имплантат по и против часовой стрелке на небольшой угол для того, чтобы ощутить контакт кости с ребристыми гранями шейки имплантата (тактильная связь);- when the saddle-shaped part of the implant is between the spinal processes (the implant should be positioned vertically), rotate the implant clockwise and counterclockwise at a small angle in order to feel the contact of the bone with the ribbed edges of the implant neck (tactile connection);
- извлечь держатель из имплантата и проконтролировать качество имплантации изделия с помощью электронно-оптического преобразователя ориентируясь на положение рентгеноконтрастных меток.- remove the holder from the implant and check the quality of the implantation of the product using an electron-optical converter, focusing on the position of the radiopaque marks.
При применении имплантата открытого доступа выполнить следующие действия:When using an open access implant, follow these steps:
- сделать необходимый разрез и подготовить операционное поле для установки имплантата;- make the necessary incision and prepare the surgical field for implant installation;
- установить дистрактор и провести дистракцию позвонков на необходимое расстояние для установки имплантата;- install a distractor and distract the vertebrae to the required distance for implant installation;
- ввести имплантат на держателе в предварительно подготовленное место;- insert the implant on the holder into a previously prepared location;
- снять дистракцию;- remove distraction;
- извлечь держатель из имплантата и проконтролировать качество имплантации изделия с помощью электронно-оптического преобразователя ориентируясь на положение рентгеноконтрастных меток.- remove the holder from the implant and check the quality of the implantation of the product using an electron-optical converter, focusing on the position of the radiopaque marks.
При изготовлении имплантатов из ОУН будут повышены биосовместимость, биомеханические свойства и улучшено качество проведения операции установки имплантата межостистого.When manufacturing implants from OUN, biocompatibility and biomechanical properties will be increased and the quality of the operation for installing an interspinous implant will be improved.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2831669C1 true RU2831669C1 (en) | 2024-12-11 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5645599A (en) * | 1994-07-26 | 1997-07-08 | Fixano | Interspinal vertebral implant |
US7442208B2 (en) * | 2001-08-20 | 2008-10-28 | Synthes (U.S.A.) | Interspinal prosthesis |
US20100042150A1 (en) * | 2005-03-31 | 2010-02-18 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Intervertebral prosthetic device for spinal stabilization and method of manufacturing same |
RU128481U1 (en) * | 2012-07-23 | 2013-05-27 | Кузьма Александрович Чертков | MECHANICAL LOCK |
RU143682U1 (en) * | 2014-02-18 | 2014-07-27 | ООО "Медин - Урал" | MECHANICAL LOCK |
US9668785B2 (en) * | 2004-03-06 | 2017-06-06 | DePuy Synthes Products, Inc. | Dynamized interspinal implant |
RU187480U1 (en) * | 2018-05-14 | 2019-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение здравоохранения Центральная клиническая больница Российской академии наук (ЦКБ РАН) | INTERBED STABILIZER WITH TRANSFLETTER FIXATION |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5645599A (en) * | 1994-07-26 | 1997-07-08 | Fixano | Interspinal vertebral implant |
US7442208B2 (en) * | 2001-08-20 | 2008-10-28 | Synthes (U.S.A.) | Interspinal prosthesis |
US9668785B2 (en) * | 2004-03-06 | 2017-06-06 | DePuy Synthes Products, Inc. | Dynamized interspinal implant |
US20100042150A1 (en) * | 2005-03-31 | 2010-02-18 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Intervertebral prosthetic device for spinal stabilization and method of manufacturing same |
RU128481U1 (en) * | 2012-07-23 | 2013-05-27 | Кузьма Александрович Чертков | MECHANICAL LOCK |
RU143682U1 (en) * | 2014-02-18 | 2014-07-27 | ООО "Медин - Урал" | MECHANICAL LOCK |
RU187480U1 (en) * | 2018-05-14 | 2019-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение здравоохранения Центральная клиническая больница Российской академии наук (ЦКБ РАН) | INTERBED STABILIZER WITH TRANSFLETTER FIXATION |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Warburton et al. | Biomaterials in spinal implants: a review | |
EP0690701B1 (en) | Implantable spinal assist device | |
Highsmith et al. | Flexible rods and the case for dynamic stabilization | |
John | The use of polyurethane materials in the surgery of the spine: a review | |
Jain et al. | Biomechanics of spinal implants—a review | |
US20070225707A1 (en) | Orthopedic spinal devices fabricated from two or more materials | |
Datta et al. | Advanced materials in biological implants and surgical tools | |
Bahraminasab et al. | NiTi shape memory alloys, promising materials in orthopedic applications | |
CA2967945A1 (en) | Shape memory alloy orthopedic implant | |
Bucci et al. | The ROI-C zero-profile anchored spacer for anterior cervical discectomy and fusion: biomechanical profile and clinical outcomes | |
K Singh et al. | Recent trends in bio-materials and advances in design of spinal fusion implants | |
Tome-Bermejo et al. | Anterior 1-2 level cervical corpectomy and fusion for degenerative cervical disease: a retrospective study with lordotic porous tantalum cages. long-term changes in sagittal alignment and their clinical and radiological implications after cage subsidence | |
RU2831669C1 (en) | Interspinous carbon implant | |
Sattari et al. | Advances in implant technologies for spine surgery | |
Mamalis et al. | A novel concept for the manufacture of individual sapphire-metallic hip joint endoprostheses | |
Kelly et al. | Dynamic constructs for spinal fusion: an evidence-based review | |
RU2379005C2 (en) | Intervertebral movable implant from isotropic pyrolytic carbon | |
Gunnarsson et al. | A method to evaluate the in vivo behaviour of lumbar spine implants | |
Chiang et al. | Finite element analysis of cage subsidence in cervical interbody fusion | |
RU2382619C2 (en) | Intervertebral immobile implant from isotropic pyrolytic carbon | |
Arnin et al. | Preclinical bench testing on a novel posterior dynamic deformity correction device for scoliosis | |
Park et al. | Pre-tension effects from tightening the ligature on spinous process fracture risk in interspinous process device implantation | |
Mehdain et al. | Cervical laminoplasty. | |
Yamagishi et al. | The influence of titanium-coated poryetheretherketone cages in fusion status after posterior lumbar interbody fusion with cortical bone trajectory screw fixation | |
Sadrnezhaad et al. | Nitinol spinal vertebrae: a favorable new substitute |