Транспедикулярний гвинт

Реферат: Транспедикулярний гвинт містить виконані як одне ціле із біоінертного металу різьбовий стержень зі сформованим в ньому внутрішнім крізним каналом і головку з подовжнім пазом, в якій виконані один або декілька бічних отворів, сполучених із зазначеним каналом стержня. Зовнішня поверхня стержня містить покриття із оксидів вентильних металів - алюмінію, титану, цирконію, танталу або у вигляді окремих зазначених металів, або у суміші їх між собою товщиною 50-250 мкм, шорсткістю Rz у межах 0,1-0,2 мкм і пористістю 20-40 %, при цьому зазначене покриття модифіковане антисептичною речовиною і активоване електростатичним негативним зарядом, близьким за величиною до аналогічного негативного заряду біоструктури людини. UA 118464 U (54) ТРАНСПЕДИКУЛЯРНИЙ ГВИНТ UA 118464 U UA 118464 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медичної техніки і може бути використана в ортопедії, травматології та нейрохірургії для виконання малоінвазивних стабілізуючих операцій на хребті в умовах недостатньої мінеральної щільності кісткових тканин і зниження її фіксуючих властивостей на фоні остеопорозу при травмах або метастатичних ураженнях. Надійна та жорстка фіксація хребців при хірургічному лікуванні захворювань і пошкоджень хребта є одною із необхідних умов для досягнення якісного їх лікування, особливо на ранньому післяопераційному періоді. Таке хірургічне лікування проводиться, як правило, за допомогою одної або декількох пар транспедикулярних гвинтів, які вкручують у суміжні з пошкодженим хребці і з'єднують між собою подовжніми штангами, розвантажуючи, таким чином, пошкоджений хребець або групу хребців від дії на них функціонального навантаження. Транспедикулярні гвинти виготовляють двох типів - моно або поліаксіальними. Відомий транспедикулярний гвинт, що виконаний у вигляді сполучених як одне ціле різьбового стержня та головки з подовжнім пазом на ній (Патент України № 35075, А61В 17/58, 2001). Різьбовий стержень у даному гвинті виконаний суцільним. Проведення гвинта у тіло хребця потребує формування в ньому отвору під різьбову частину стержня, який наповнюється біологічною рідиною (кров'ю, лімфою), і при введенні стержня в порожнину зазначеного отвору виникає надлишковий гідростатичний тиск, що створює умови для резорбції та некрозування спонгіозних тканин тіла хребця. При цьому порушується трофіка цих тканин, що призводить до їх розрідження, а як наслідок цьому - до послаблення і надійності зчеплення гвинта з тілом хребця. Найбільш близьким аналогом є транспедикулярний гвинт, що містить виконані як одне ціле із біоінертного металу різьбовий стержень зі сформованим в ньому внутрішнім подовжнім каналом і головку з подовжнім пазом, в якій виконаний один або декілька бічних отворів, спряжених із зазначеним каналом стержня (Патент України № 63759, А61В 17/58, 2004). Наявність в гвинті внутрішнього подовжнього каналу і бічних отворів в його головці, сполучених з даним каналом, дозволяє здійснювати відвід біологічної рідини з порожнини отвору в тілі хребця при встановленні в ньому стержня гвинта, що попереджає гідростатичний тиск у цьому отворі і запобігає резорбції спонгіозної (губчастої) тканини тіла хребця. Як правило, транспедикулярні гвинти виготовляють або із титану, або із неіржавіючої сталі шляхом дбайливого полірування зовнішньої поверхні різьбового стержня. Це попереджає передчасну його корозію. Але на даний час не існує металів або їх сплавів, які спроможні забезпечувати повну гарантію їх біосумісності і біоінертності по відношенню до біологічних тканин і рідин організму людини. Подальше функціонування транспедикулярного гвинта після закріплення його в тілі хребця проходить в умовах агресивної дії на зовнішню його поверхню тканинної рідини, крові, лімфи та інших рідинних компонентів. Дані рідини мають водну основу і якості електролітів, які викликають електрохімічну корозію зовнішньої поверхні гвинта. Анодні процеси при цьому характеризуються іонізацією атомів металів гвинта і дифузією цих іонів в кісткові тканини, що оточують гвинт. Продукти електрохімічної корозії металу гвинта і іонізаційної деструкції викликають засмічування (металоз) кісткових тканин, що оточують гвинт, і продукують некроз і резорбцію (лізис) цих тканин. При цьому між контактними поверхнями кісткових тканин хребця і різьбовою частиною гвинта утворюється проміжок, що викликає розхитування його в хребці, що негативно позначається на надійності фіксації гвинта в тілі хребця. Надійність подальшого функціонування гвинта порушується, що негативно впливає на якості хірургічного лікування захворювань хребта. Полірування зовнішньої поверхні різьбового стержня гвинта дещо затримує процес електрохімічної корозії і іонної деструкції гвинта, але не сприяє швидкій остеоінтеграції його в тіло хребця, а тільки забезпечує зарощенню його кістковими тканинами, що регенеруються. Але на це потребується багато часу, що збільшує термін реабілітації пацієнта. Одночасно з формуванням отвору в тілі хребця і встановлення в ньому різьбової частини гвинта руйнуються також кровоносні судини, які живлять кісткову тканину хребця. На відновлення судин у місці розташування різьбової частини гвинта потребується багато часу, так як зазначена частина гвинта створює умови для тромбування заново регенерованих судин, що не виключає некроз губчастої тканини тіла хребця, що контактує з різьбовою частиною гвинта. Тому відомий транспедикулярний гвинт не створює умов для попередження тромбоутворення наново регенерованих судин і не прискорює, таким чином, відновлення порушеного кровопостачання кісткової тканини внаслідок закріплення в тілі хребця цього гвинта. Крім цього успішне приживлення і надійне функціонування відомого транспедикулярного гвинта засноване на мінімізації алергійних і запальних реакцій організму людини. Стерилізація такого складного за формою медичного виробу, як зазначений гвинт, не виключає можливості усунення на ньому усіх шкідливих для організму пацієнта збудників інфекції, які можуть 1 UA 118464 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 створювати загрозу в появі в ньому запальних процесів як на ранніх, так і на більш пізніх стадіях післяопераційного періоду хірургічного лікування захворювань хребта. В основу корисної моделі поставлена задача у створенні транспедикулярного гвинта для фіксації хребта, який попереджає металоз і лізис тіла хребця, пришвидшує відновлення кровопостачання кісткової його тканин в зоні розташування в ній різьбового стержня, а також попереджує виникненню інфекційних і запальних процесів, а, отже, сприяє більш сталому закріпленні і надійному функціонуванні його в хребці і прискоренні реабілітації пацієнта в післяопераційному періоді. Поставлена задача вирішується тим, що в транспедикулярному гвинті, що містить виконані як одне ціле із біоінертного металу різьбовий стержень зі сформованим в ньому внутрішнім крізним каналом і головку з подовжнім пазом, в якій виконані один або декілька бічних отворів, сполучених із зазначеним каналом стержня, згідно з корисною моделлю, зовнішня поверхня різьбового стержня містить покриття із оксидів вентильних металів - алюмінію, титану, цирконію і танталу або у вигляді окремих зазначених металів, або у суміші їх між собою товщиною 50-250 мкм, шорсткістю Rz у межах 0,1-0,2 мкм і пористістю 20-40 %, при цьому зазначене покриття модифіковане антисептичною речовиною і активоване електростатичним негативним зарядом, близьким за величиною до аналогічного негативного заряду біоструктури людини. Як антисептичну речовину використовують нанокристали йоду, які наносять на оксидне покриття в режимі галогеногенерування в теримовакуумній камері, або наночастинки срібла розміром 10100 мкм, які наносять на зазначене покриття методом хімічного осадження. Наявність на зовнішній поверхні різьбового стержня шпаристого покриття із оксидів вентильних металів товщиною 50-250 мкм, шорсткістю Rz у межах 0.1-0,2 мкм і пористістю 2040 % сприяє утворенню на зазначеній поверхні гвинта великої кількості часток оксидів металів, які є абсолютно біоінертними по відношенню до м'яких тканин організму. Зазначена товщина цього покриття сприяє належній адгезії його з основою зовнішньої поверхні гвинта, а зазначена шорсткість покриття забезпечує достатньо велику силу зчеплення різьбового стержня гвинта за спонгіозною тканиною тіла хребця і протидіє, таким чином, зсуву або міграції гвинта із хребця при функціонуванні його в організмі людини. Належна пористість оксидного покриття сприяє більш швидкій остеоінтеграції регенерованих кісткових тканин хребця в пори зазначеного покриття і пришвидшує, таким чином, зрощенню гвинта з тілом хребця, що позитивно позначається на строках реабілітації пацієнта, а також створює умови для більш сталого його функціонування в організмі на різних стадіях післяопераційного періоду. Активація оксидного покриття електростатичним негативним зарядом, близьким за величиною до аналогічного заряду біоструктури людини, сприяє пришвидшенню утворення нових кровоносних судин в зоні розташування різьбового стержня гвинта, попереджає в них тромбоутворення шляхом відторгнення від внутрішніх стінок зазначених судин тромбів і налагоджує нормальний обмін речовин в кісткових тканинах хребця, що також сприяє більш швидкому одужанню пацієнта. Модифікування оксидного покриття антисептиком у вигляді нанокристалів йоду або наночастинок срібла попереджає або мінімізує алергічні або запальні реакції організму шляхом гальмування розвитку шкідливих для нього збудників інфекції і сприяє, таким чином, більш швидкому приживленню і надійному функціонуванні гвинта. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений моноаксіальний тип транспедикулярного гвинта для фіксації хребта; на фіг. 2 - поліаксіальний типа гвинта; на фіг. 3 - вузол А різьбового стержня гвинта. Транспедикулярний гвинт містить виконані як одне ціле із біоінертного металу різьбовий стержень 1 зі сформованим в ньому внутрішнім крізним каналом 2 і головку 3 з подовжнім пазом 4, в якій виконані один або декілька бічних отворів 5, сполучених з каналом 2. Паз 4 є основою для укладання і закріплення в ньому за допомогою затискного елемента 6 подовжньої циліндричної штанги 7. У поліаксіальному гвинті (фіг. 2) головка 3 виконана сферичної форми з пазом 4 і закріплена в напівсферичному отворі 8 несучого кронштейна 9, через який головка гвинта утримується у заданому кутовому положенні затискним елементом 6. На зовнішній поверхні різьбового стержня 1 нанесене одним із відомих на даний час методів - мікродугового оксидування, динамічно-газового напилювання тощо, шпаристе покриття 10 із оксидів 11 вентильних металів - алюмінію, титану, цирконію, танталу або у вигляді окремих зазначених металів або у суміші їх між собою товщиною 50-250 мкм, шорсткістю Rz у межах 0,10,2 мкм і пористістю 20-40 %. Зазначене покриття 10 модифіковане антисептичною речовиною 12 і активоване електростатичним негативним зарядом, близьким за величиною до аналогічного негативного -8 2 заряду біоструктури людини, тобто 3,8×10 Кул/см . Як антисептичну речовину використовують 2 UA 118464 U 5 10 15 20 25 або наночастинки йоду, які наносять на оксидне покриття 10 в режимі галлогеногенерування в термовакуумній камері (на кресленнях не позначена), або наночастинки срібла розміром 10-100 мкм, які добре освоюються організмом людини, методом хімічного осадження. Оксидне покриття 10 уявляє собою безліч впроваджених в основу зовнішньої поверхні різьбового стержня 1 суцільно мікрочастинок оксидів металів, зокрема корунду, між якими утворюються шпаринки 13, що заповнюються антисептичною речовиною 12. Таке покриття є абсолютно біоінертне і біосумісне покриття, що не кородує і не викликає іонної деструкції зовнішньої поверхні різьбового стержня гвинта. При вкручувані такого гвинта, наприклад в тіло 14 суміжного з пошкодженим хребця мікрочастинки оксидів металу покриття впроваджуються в губчасту (спонгіозну) тканину зазначеного хребця і сприяють більш міцному і швидкому з'єднанню гвинта з даним хребцем. Це протидіє зсуву або міграції гвинта із хребця при функціонуванні його в організмі вже на ранній стадії післяопераційного періоду. Зазначене пористе покриття у межах 20-40 % сприяє більш швидкій остеоінтеграції наново регенерованих кісткових тканин у шпаринки 13 покриття і пришвидшує, таким чином, зрошування гвинта з тілом 14 хребця, а також створює умови для більш сталого його функціонування в організмі людини на різних стадіях післяопераційного періоду. Активація оксидного покриття 10 електроситатичним негативним зарядом, близьким за -8 величиною до аналогічного негативного заряду біоструктур и людини, тобто до - 3,8 × 10 Кул/см сприяє пришвидшенню утворенню нових кровоносних судин в зоні розташування різьбового стержня 1 в тілі хребця за рахунок попередження тромбоутворення в них і нормалізує обмін речовин в даному хребці, що також прискорює строки реабілітації і оздоровлення пацієнта Модифікування оксидного покриття одною із зазначених антисептичних речовин - йодом або сріблом попереджає або мінімізує алергійні і запальні реакції організму пацієнта шляхом гальмування розвитку і розмноженню шкідливих для нього збудників інфекції і сприяє, таким чином, більш швидкому приживленню гвинта і надійному функціонуванні його довготривалий час. Строки реабілітації і остаточне оздоровлення пацієнта значно скорочуються. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 1. Транспедикулярний гвинт, що містить виконані як одне ціле із біоінертного металу різьбовий стержень зі сформованим в ньому внутрішнім крізним каналом і головку з подовжнім пазом, в якій виконані один або декілька бічних отворів, сполучених із зазначеним каналом стержня, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня стержня містить покриття із оксидів вентильних металів - алюмінію, титану, цирконію, танталу або у вигляді окремих зазначених металів, або у суміші їх між собою товщиною 50-250 мкм, шорсткістю Rz у межах 0,1-0,2 мкм і пористістю 2040 %, при цьому зазначене покриття модифіковане антисептичною речовиною і активоване електростатичним негативним зарядом, близьким за величиною до аналогічного негативного заряду біоструктури людини. 2. Транспедикулярний гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що як антисептичну речовину використовують нанокристали йоду, які наносять на оксидне покриття в режимі галлогеногенерування в термовакуумній камері. 3. Транспедикулярний гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що як антисептичну речовину використовують наночастинки срібла розміром 10-100 мкм, які наносять на оксидне покриття методом хімічного осадження. 3 UA 118464 U 4 UA 118464 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5