RU207123U1

RU207123U1 - Biocompatible Coated Elbow Endoprosthesis

Info

Publication number: RU207123U1
Application number: RU2021118088U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Родионов; Ирина Владимировна Перинская; Любовь Евгеньевна Куц
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2021-10-13

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии и имплантологии, и может быть использована для оперативного лечения локтевого сустава при его различных заболеваниях и травматических повреждениях. Технический результат полезной модели заключается в создании упрочненной гетерогенной остеоинтегрируемой поверхности внутрикостных частей эндопротеза локтевого сустава в результате лазерного импульсного оксидирования на воздухе с получением биосовместимого оксидного покрытия, последующего синтеза на сформированном биосовместимом оксидном покрытии углеродной алмазоподобной беспористой пленки и придания антитромбоцитарных свойств поверхности за счет ионно-лучевого модифицирования ионами лантана. Эндопротез локтевого сустава с биосовместимым покрытием содержит плечевую и локтевую ножки, вкладыш со втулкой и запорным кольцом, ось и фиксирующий штифт для закрепления оси, плечевая ножка выполнена с шайбовидной проушиной, в последней установлен вкладыш и вдвинута ось, которая закреплена втулкой с запорным кольцом, локтевая ножка в проксимальной части выполнена в виде шайбовидного шипа с пазом для контакта с вкладышем и осью, в шайбовидном шипе выполнены соосные цилиндрические отверстия под фиксирующий штифт, ось выполнена со стороны штифта с приливом, на котором выполнена коническая проточка, фиксирующий штифт выполнен с поверхностями: конической - для контакта с проточкой и цилиндрической соосной - для контакта с локтевой ножкой, конические поверхности фиксирующего штифта и проточки выполнены с углом конуса от 4 до 6 градусов, плечевая ножка снабжена антиротационными пластинами, шайбовидная проушина - приливами с латеральной стороны ножки, локтевая ножка в области шайбовидного шипа снабжена пластиной, контактирующей с приливом проушины, на поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно плечевой и локтевой ножек, выполнено механически высокопрочное биосовместимое гетерогенное оксидное покрытие, полученное в результате лазерного импульсного оксидирования на воздухе с последующим синтезом на его поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (СО2) пучком ионов аргона (Ar+), модифицированной ионами лантана (La+) в процессе ионно-лучевой обработки. 5 фиг.The useful model relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics and implantology, and can be used for the surgical treatment of the elbow joint for its various diseases and traumatic injuries. The technical result of the utility model consists in the creation of a strengthened heterogeneous osseointegrated surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis of the elbow joint as a result of laser pulsed oxidation in air to obtain a biocompatible oxide coating, subsequent synthesis on the formed biocompatible oxide coating of a carbon diamond-like pore-free film and imparting anti-thrombotic properties to the anti-thrombus surface modification with lanthanum ions. An elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating contains a shoulder and elbow legs, an insert with a sleeve and a locking ring, an axis and a fixing pin for fixing the axis, the shoulder leg is made with a washer-shaped eyelet, the latter has an insert and an axis inserted, which is fixed by a sleeve with a locking ring, an elbow the leg in the proximal part is made in the form of a washer-shaped spike with a groove for contact with the liner and the axis, coaxial cylindrical holes for the fixing pin are made in the washer-shaped spike, the axis is made on the side of the pin with a tide, on which a conical groove is made, the fixing pin is made with surfaces: conical - for contact with the groove and cylindrical coaxial - for contact with the elbow leg, the conical surfaces of the fixing pin and groove are made with a cone angle of 4 to 6 degrees, the shoulder leg is equipped with anti-rotation plates, the washer-shaped eyelet is tipped from the lateral side of the leg, the elbow leg in the area washer spike and is equipped with a plate in contact with the eyelet tide, on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the shoulder and ulnar legs, a mechanically high-strength biocompatible heterogeneous oxide coating is made, obtained as a result of laser pulsed oxidation in air, followed by synthesis on its surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO2) with a beam of argon ions (Ar +) modified with lanthanum ions (La +) in the process of ion-beam treatment. 5 fig.

Description

Полезная модель относится к восстановительной медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может использоваться для оперативного хирургического лечения локтевого сустава при его различных заболеваниях и травматических повреждениях.The utility model relates to restorative medicine, namely to traumatology and orthopedics, and can be used for the operative surgical treatment of the elbow joint for its various diseases and traumatic injuries.

Замена локтевых суставов на эндопротезы является ортопедической операцией с имплантацией определенных конструкций в организм. Процент осложнений и неудовлетворительных результатов имплантации остается по-прежнему на высоком уровне и составляет 3,3-13,2%. Увеличить эффективность таких операций возможно путем повышения уровня биосовместимости эндопротезов при использовании новых материалов и покрытий, а также путем разработки новых, высокотехнологичных конструкций эндопротезов.Replacement of elbow joints with endoprostheses is an orthopedic operation with the implantation of certain structures into the body. The percentage of complications and unsatisfactory results of implantation remains at a high level and amounts to 3.3-13.2%. It is possible to increase the efficiency of such operations by increasing the level of biocompatibility of endoprostheses using new materials and coatings, as well as by developing new, high-tech designs of endoprostheses.

Биосовместимые покрытия, наносимые на внутрикостные части эндопротезов, должны обладать высокой суммарной открытой пористостью, что необходимо для эффективного прорастания клеток костной ткани и прочного остеоинтеграционного закрепления имплантируемых конструкций в организме. Однако высокая открытая пористость покрытий характеризуется пониженной механической прочностью, что является сильным ограничением в разработке высокопористых имплантационных систем.Biocompatible coatings applied to the intraosseous parts of endoprostheses must have a high total open porosity, which is necessary for effective germination of bone tissue cells and strong osseointegration anchoring of implanted structures in the body. However, the high open porosity of the coatings is characterized by reduced mechanical strength, which is a strong limitation in the development of highly porous implant systems.

При действии агрессивной биологической среды в виду отсутствия физико-механических условий, обеспечивающих эффективное интеграционное (на микро- и наноуровне) взаимодействие поверхности эндопротеза с прилегающими костными структурами, происходят процессы отторжения установленных конструкций. Поэтому проблема повышения эффективности использования эндопротезов для остеосинтеза является весьма актуальной и может быть решена за счет придания поверхности, имеющей биосовместимое покрытие, антитромбоцитарных свойств.Under the action of an aggressive biological environment, due to the absence of physical and mechanical conditions that ensure effective integration (at the micro- and nanoscale) interaction of the surface of the endoprosthesis with adjacent bone structures, processes of rejection of the installed structures occur. Therefore, the problem of increasing the efficiency of using endoprostheses for osteosynthesis is very urgent and can be solved by imparting antiplatelet properties to a surface with a biocompatible coating.

Известна конструкция эндопротеза локтевого сустава [Патент RU №2082358, МПК A61F 2/38, заявка опубл. 27.10.1993], содержащий локтевую и плечевую части. Локтевая часть включает ножку с продольными канавками и суставной компонент, соединенный с ножкой. Плечевая часть включает ножку, переходную вилку и полиэтиленовую головку.Known design of the endoprosthesis of the elbow joint [Patent RU No. 2082358, IPC A61F 2/38, application publ. 10/27/1993], containing the elbow and shoulder parts. The ulnar portion includes a longitudinal grooved pedicle and an articular component connected to the pedicle. The shoulder section includes a leg, adapter fork and polyethylene head.

Недостатком данного эндопротеза является отсутствие механически прочного биосовместимого гетерогенного покрытия, обладающего антитромбоцитарными свойствами, на поверхности внутрикостных частей эндопротеза для обеспечения их высокой остеоинтеграционной способности.The disadvantage of this endoprosthesis is the absence of a mechanically strong biocompatible heterogeneous coating with antiplatelet properties on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis to ensure their high osseointegration ability.

Известна конструкция эндопротеза локтевого сустава [Патент RU №2171657, МПК A61F 2/38, опубл. 10.08.2001], содержащий проксимальный и дистальный стержни. Проксимальный стержень содержит треугольный стабилизатор с пазом и проушину со сквозным пазом, а дистальный стержень треугольного сечения имеет шайбовидную часть, сопрягаемую с пазом проушины проксимального стержня.The known design of the endoprosthesis of the elbow joint [Patent RU No. 2171657, IPC A61F 2/38, publ. 10.08.2001], containing the proximal and distal rods. The proximal shaft contains a triangular stabilizer with a groove and an eyelet with a through groove, and the distal shaft of the triangular section has a washer-shaped part mating with the groove of the proximal shaft eyelet.

Известна конструкция эндопротеза локтевого сустава фирмы «Вольдемар Линк» модели Святой Георгий 2-ой генерации, выпускаемый с 1974 г. (Каталог WALDEWAR LINK GmbH & Со b ELBOW-PROSTHESIS-SYSTEM изд. 1999 г.). Эндопротез включает плечевую ножку с шайбовидной проушиной и закрепленным в ней вкладышем и осью, снабженной проточкой, локтевую ножку с пазом, в шайбовидном шипе контактирующим с вкладышем и осью, закрепленную фиксирующим штифтом.Known design of the endoprosthesis of the elbow joint company "Voldemar Link" model St. George 2nd generation, produced since 1974 (Catalog WALDEWAR LINK GmbH & Co b ELBOW-PROSTHESIS-SYSTEM ed. 1999). The endoprosthesis includes a humeral leg with a washer-shaped eyelet and an insert fixed in it and an axis provided with a groove, an elbow leg with a groove in a washer-shaped spike in contact with the insert and an axis secured with a fixing pin.

Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция эндопротеза локтевого сустава [Патент РФ №2290143, МПК A61F 2/38 (2006.01), опубл. 27.12.2006], которая содержит плечевую и локтевую ножки, вкладыш со втулкой и запорным кольцом, ось и фиксирующий штифт для закрепления оси. Плечевая ножка выполнена с шайбовидной проушиной, в последней установлен вкладыш и вдвинута ось, которая закреплена втулкой с запорным кольцом. Локтевая ножка в проксимальной части выполнена в виде шайбовидного шипа с пазом для контакта с вкладышем и осью. В шайбовидном шипе выполнены соосные цилиндрические отверстия под фиксирующий штифт. Ось выполнена со стороны штифта с приливом, на котором выполнена коническая проточка. Фиксирующий штифт выполнен с поверхностями: конической - для контакта с проточкой и цилиндрической соосной - для контакта с локтевой ножкой. Конические поверхности фиксирующего штифта и проточки выполнены с углом конуса от 4 до 6 градусов. Плечевая ножка снабжена антиротационными пластинами, шайбовидная проушина - приливами с латеральной стороны ножки. Локтевая ножка в области шайбовидного шипа снабжена пластиной, контактирующей с приливом проушины.Closest to the technical essence of the proposed utility model is the design of the endoprosthesis of the elbow [RF Patent No. 2290143, IPC A61F 2/38 (2006.01), publ. 12/27/2006], which contains the shoulder and elbow legs, an insert with a sleeve and a locking ring, an axle and a fixing pin for securing the axle. The shoulder leg is made with a washer-shaped eyelet, in the latter an insert is installed and an axle is inserted, which is fixed by a sleeve with a locking ring. The ulnar pedicle in the proximal part is made in the form of a washer-shaped spike with a groove for contact with the liner and the axis. Coaxial cylindrical holes for the fixing pin are made in the washer-shaped spike. The axis is made on the side of the lug pin, on which a conical groove is made. The fixing pin is made with surfaces: conical - for contact with the groove and cylindrical coaxial - for contact with the ulnar leg. The tapered surfaces of the fixing pin and groove are made with a taper angle of 4 to 6 degrees. The humeral leg is equipped with anti-rotation plates, the washer-shaped eyelet is provided with tides from the lateral side of the leg. The elbow leg in the area of the washer-shaped spike is equipped with a plate in contact with the lug of the eyelet.

Недостатком данной конструкции является отсутствие механически прочного биосовместимого гетерогенного покрытия, обладающего антитромбоцитарными свойствами, на поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно локтевой и плечевой ножек для обеспечения их высокой остеоинтеграционной способности.The disadvantage of this design is the absence of a mechanically strong biocompatible heterogeneous coating with antiplatelet properties on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the ulnar and humeral legs to ensure their high osseointegration capacity.

Задачей полезной модели является создание эндопротеза локтевого сустава с механически высокопрочным биосовместимым гетерогенным покрытием, обладающим антитромбоцитарными свойствами, на поверхности внутрикостных частей конструкции - локтевой и плечевой ножек.The objective of the utility model is to create an endoprosthesis of the elbow joint with a mechanically high-strength biocompatible heterogeneous coating with antiplatelet properties on the surface of the intraosseous parts of the structure - the ulnar and humeral legs.

Технический результат полезной модели заключается в создании упрочненной гетерогенной остеоинтегрируемой поверхности внутрикостных частей эндопротеза локтевого сустава в результате лазерного импульсного оксидирования на воздухе с получением биосовместимого оксидного покрытия, последующего синтеза на сформированном биосовместимом оксидном покрытии углеродной алмазоподобной беспористой пленки и придания антитромбоцитарных свойств поверхности за счет ионно-лучевого модифицирования ионами лантана.The technical result of the utility model consists in the creation of a strengthened heterogeneous osseointegrated surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis of the elbow joint as a result of laser pulsed oxidation in air to obtain a biocompatible oxide coating, subsequent synthesis on the formed biocompatible oxide coating of a carbon diamond-like pore-free film and imparting anti-thrombotic properties to the anti-thrombus surface modification with lanthanum ions.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом эндопротезе локтевого сустава с биосовместимым покрытием, содержащем плечевую и локтевую ножки, вкладыш со втулкой и запорным кольцом, ось и фиксирующий штифт для закрепления оси, плечевая ножка выполнена с шайбовидной проушиной, в последней установлен вкладыш и вдвинута ось, которая закреплена втулкой с запорным кольцом, локтевая ножка в проксимальной части выполнена в виде шайбовидного шипа с пазом для контакта с вкладышем и осью, в шайбовидном шипе выполнены соосные цилиндрические отверстия под фиксирующий штифт, ось выполнена со стороны штифта с приливом, на котором выполнена коническая проточка, фиксирующий штифт выполнен с поверхностями: конической - для контакта с проточкой и цилиндрической соосной - для контакта с локтевой ножкой, конические поверхности фиксирующего штифта и проточки выполнены с углом конуса от 4 до 6 градусов, плечевая ножка снабжена антиротационными пластинами, шайбовидная проушина - приливами с латеральной стороны ножки, локтевая ножка в области шайбовидного шипа снабжена пластиной, контактирующей с приливом проушины, согласно новому техническому решению, на поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно плечевой и локтевой ножек, имеется механически высокопрочное биосовместимое гетерогенное оксидное покрытие, полученное в результате лазерного импульсного оксидирования на воздухе с последующим синтезом на его поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (CO₂) пучком ионов аргона (Ar⁺), модифицированной ионами лантана (La⁺) в процессе ионно-лучевой обработки.The problem is solved due to the fact that in the proposed endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating containing the shoulder and elbow legs, an insert with a sleeve and a locking ring, an axis and a fixing pin for fixing the axis, the shoulder leg is made with a washer-shaped eyelet, the latter has an insert and the axis is inserted, which is fixed by a bushing with a locking ring, the elbow leg in the proximal part is made in the form of a washer-shaped spike with a groove for contact with the liner and the axis, coaxial cylindrical holes for the fixing pin are made in the washer-shaped spike, the axis is made on the side of the pin with a tide, on which a conical groove is made, the fixing pin is made with surfaces: conical - for contact with the groove and cylindrical coaxial - for contact with the elbow leg, the conical surfaces of the fixing pin and groove are made with a cone angle from 4 to 6 degrees, the shoulder leg is equipped with anti-rotation plates, washer-shaped eye - tides from la on the teral side of the leg, the ulnar leg in the area of the washer-shaped spine is equipped with a plate in contact with the lug of the lug, according to a new technical solution, on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the shoulder and ulnar legs, there is a mechanically high-strength biocompatible heterogeneous oxide coating obtained as a result of laser oxidation in air, followed by the synthesis on its surface of a carbon diamond-like non-porous film obtained during ion-beam treatment in a vacuum atmosphere of carbon dioxide (CO ₂ ) by an argon ion beam (Ar ⁺ ) modified with lanthanum ions (La ⁺ ) during ion-beam treatment ...

Изготовление предлагаемого эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием может осуществляться путем литья, обработки давлением, механического формообразования (токарного, фрезерного), лазерное импульсное оксидирование на воздухе (получение биосовместимого гетерогенного оксидного покрытия), ионно-лучевой обработки (синтез на сформированной поверхности оксидного покрытия углеродной алмазоподобной беспористой пленки, полученной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа пучком ионов аргона, модифицированной ионами лантана в процессе ионно-лучевой обработки). Материалами для изготовления эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием могут служить титан, тантал, цирконий и сплавы на их основе.The manufacture of the proposed endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating can be carried out by casting, pressure treatment, mechanical shaping (turning, milling), laser pulsed oxidation in air (obtaining a biocompatible heterogeneous oxide coating), ion-beam treatment (synthesis on the formed surface of an oxide coating of carbon diamond-like non-porous film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum atmosphere of carbon dioxide by a beam of argon ions, modified with lanthanum ions in the process of ion-beam treatment). Titanium, tantalum, zirconium and their alloys can serve as materials for the manufacture of an elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating.

Полезная модель поясняется чертежами и 3D моделью. На фиг. 1 изображена фронтальная проекция эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - сечение А-А, на фиг. 4 - разрез по Б-Б, на фиг. 5 - 3D модель.The utility model is illustrated by drawings and a 3D model. FIG. 1 shows a frontal view of an elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating, FIG. 2 is a top view, FIG. 3 - section A-A, in Fig. 4 - section along B-B, Fig. 5 - 3D model.

На фиг. 1 приведена предлагаемая конструкция эндопротеза локетевого сустава с биосовместимым покрытием, включающая плечевую ножку 1, локтевую ножку 2 (фиг. 1), вкладыш 3 с втулкой 4 и запорным кольцом 5, ось 6 (фиг. 4) и фиксирующий штифт 7 (фиг. 3). Плечевая ножка 1 (фиг. 1) в проксимальной части выполнена в виде шайбовидной проушины 8 (фиг. 1, фиг. 2) и снабжена антиротационными пластинами 9 (фиг. 1), а с латеральной стороны приливом 10 (фиг. 2, фиг. 3). Проксимальная часть локтевой ножки 2 (фиг. 1) выполнена в виде шайбовидного шипа 11 (фиг. 3) и снабжена пластиной 12 (фиг. 1), контактирующей торцевой поверхностью с приливом 10 (фиг. 2, фиг. 3) плечевой ножки 7 (фиг. 1). С медиальной стороны в шайбовидном шипе 11 (фиг. 3) выполнен паз 13 (фиг. 3), контактирующий с осью 6 (фиг. 4), и соосные цилиндрические отверстия 14 и. 15 (фиг. 3) соответственно под фиксирующий штифт 7 (фиг. 3). Ось 6 (фиг. 4) снабжена приливом 16 (фиг. 4), на котором выполнена коническая проточка 17 (фиг. 3), контактирующая с фиксирующим штифтом 7 (фиг. 3). Фиксирующий штифт 7 (фиг. 3) снабжен с одной стороны резьбой 18 (фиг. 3), а с другой прорезью 19 (фиг. 3) под отвертку. На плечевой 1 и локтевой 2 ножках имеется биосовместимое гетерогенное оксидное покрытие 20 (фиг. 5), полученное в результате лазерного импульсного оксидирования на воздухе и сформированная на поверхности оксидного покрытия 20 (фиг. 5) углеродная алмазоподобная беспористая пленка 21 (фиг. 5), полученная процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа пучком ионов аргона, модифицированная ионами лантана 22 (фиг. 5).FIG. 1 shows the proposed design of the endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating, including the shoulder leg 1, the elbow leg 2 (Fig. 1), the insert 3 with the sleeve 4 and the locking ring 5, the axis 6 (Fig. 4) and the fixing pin 7 (Fig. 3 ). The humeral leg 1 (Fig. 1) in the proximal part is made in the form of a washer-shaped eye 8 (Fig. 1, Fig. 2) and is equipped with anti-rotation plates 9 (Fig. 1), and from the lateral side with a tide 10 (Fig. 2, Fig. 2). 3). The proximal part of the ulnar leg 2 (Fig. 1) is made in the form of a washer-shaped thorn 11 (Fig. 3) and is equipped with a plate 12 (Fig. 1) contacting the end surface with the tide 10 (Fig. 2, Fig. 3) of the humeral leg 7 ( Fig. 1). On the medial side in the washer-shaped spike 11 (Fig. 3), a groove 13 (Fig. 3) is made, in contact with the axis 6 (Fig. 4), and coaxial cylindrical holes 14 and. 15 (Fig. 3), respectively, for the locking pin 7 (Fig. 3). The axis 6 (Fig. 4) is equipped with a boss 16 (Fig. 4), on which a conical groove 17 (Fig. 3) is made, in contact with the fixing pin 7 (Fig. 3). The fixing pin 7 (Fig. 3) is provided on one side with a thread 18 (Fig. 3), and on the other side with a slot 19 (Fig. 3) for a screwdriver. On the shoulder 1 and ulnar 2 legs there is a biocompatible heterogeneous oxide coating 20 (Fig. 5) obtained as a result of laser pulsed oxidation in air and formed on the surface of the oxide coating 20 (Fig. 5) a carbon diamond-like non-porous film 21 (Fig. 5), obtained by the process of ion-beam processing in a vacuum environment of carbon dioxide by a beam of argon ions, modified with lanthanum ions 22 (Fig. 5).

Углеродная алмазоподобная беспористая пленка 21 имеет повышенные показатели механической прочности и толщину 10-25 нм, которая обусловлена технологическими режимами синтеза в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа пучком ионов аргона. При этом, углеродная алмазоподобная беспористая пленка 21 воспроизводит рельеф поверхности микропористого слоя 20, не снижая его общую суммарную открытую микропористость и остеоинтеграционную способность.Carbon diamond-like non-porous film 21 has increased mechanical strength and a thickness of 10-25 nm, which is due to the technological modes of synthesis in the process of ion-beam treatment in a vacuum atmosphere of carbon dioxide with an argon ion beam. At the same time, the carbon diamond-like non-porous film 21 reproduces the surface relief of the microporous layer 20 without reducing its total total open microporosity and osseointegration ability.

Исследования показали, что оптимальными значениями параметров проведения процесса лазерного импульсного оксидирования на воздухе для получения биосовместимого гетерогенного оксидного покрытия являются следующие: энергия лазерных импульсов E=0,75-1,12 Дж; диаметр сфокусированного лазерного пятна d=0,7 мм; длительность импульсов t=0,6 мс; число сканирующих проходов 3-5. При уменьшении значений указанных параметров формирование гетерогенной структуры оксидированной поверхности не наблюдается, а при их превышении не происходит формирование гетерогенной структуры оксидного покрытия в результате сильного оплавления модифицированной поверхности. Плотность микровыступов составляет D=146-193 1/см, что подтверждает развитую структуру поверхности и повышенную гетерогенность оксидного покрытия. Бестоковый коррозионный потенциал покрытия в физиологическом растворе Е_кор=0,3-0,4 В, что подтверждает высокую коррозионную устойчивость полученного оксидного покрытия в условиях воздействия на него биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость). Для упрочнения биосовместимого гетерогенного оксидного покрытия на его поверхности имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка с повышенными показателями твердости.Studies have shown that the optimal values of the parameters of the process of laser pulsed oxidation in air to obtain a biocompatible heterogeneous oxide coating are the following: laser pulse energy E = 0.75-1.12 J; diameter of the focused laser spot d = 0.7 mm; pulse duration t = 0.6 ms; the number of scanning passes is 3-5. With a decrease in the values of these parameters, the formation of a heterogeneous structure of the oxidized surface is not observed, and when they are exceeded, the formation of a heterogeneous structure of the oxide coating does not occur as a result of strong melting of the modified surface. The density of microprotrusions is D = 146-193 1 / cm, which confirms the developed surface structure and increased heterogeneity of the oxide coating. The current-free corrosion potential of the coating in physiological solution is E _cor = 0.3-0.4 V, which confirms the high corrosion resistance of the obtained oxide coating under conditions of exposure to biological fluids (blood, lymph, tissue fluid). To strengthen the biocompatible heterogeneous oxide coating, there is a carbon diamond-like non-porous film with increased hardness on its surface.

Исследования показали, что оптимальными дозами ионов аргона, необходимыми для процесса формирования углеродной алмазоподобной беспористой пленки при ионно-лучевой обработки, являются: доза ионов аргона Ф=6⋅10¹⁶-2,4⋅10¹⁷ ион/см²; энергия E=75 кэВ, так как при дозах ионов аргона менее 1,6⋅10¹⁶ ион/см и более 2,4⋅10¹⁷ ион/см² не происходит формирование углеродной алмазоподобной беспористой пленки.Studies have shown that the optimal doses of argon ions required for the formation of a carbon diamond-like non-porous film during ion-beam treatment are: dose of argon ions F = 6⋅10 ¹⁶ -2.4⋅10 ¹⁷ ion / cm ² ; energy E = 75 keV, since at doses of argon ions less than 1.6⋅10 ¹⁶ ion / cm and more than 2.4⋅10 ¹⁷ ion / cm ^{2 the} formation of a carbon diamond-like poreless film does not occur.

Углеродная алмазоподобная беспористая пленка 21 обладает антитромбоцитарными свойствами за счет ее ионно-лучевого модифицирования ионами лантана 22 в процессе ионно-лучевой обработки, что подтверждается экспериментально полученными результатами исследования, которые показали, что оптимальными дозами ионов лантана, необходимыми для придания покрытию антитромбоцитарных свойств, являются 1,2⋅10¹⁶-1,8⋅10¹⁶ ион/см² с ускоряющим напряжением 50 кВ. При дозах ионов лантана менее 1,2⋅10¹⁶ ион/см² и более 1,8⋅10¹⁶ ион/см² не проявляются высокие антитромбоцитарные свойства. Антитромбоцитарные свойства обусловлены комплексом терапевтических свойств, присущих лантансодержащим покрытиям и лантансодержащим препаратам и способствуют снижению процессов отторжения имплантатов, за счет уменьшения риска образования тромбов капилляров и мелких кровеносных сосудов, прилегающих к раневой поверхности.Carbon diamond-like non-porous film 21 possesses antiplatelet properties due to its ion-beam modification with lanthanum ions 22 during ion-beam treatment, which is confirmed by experimentally obtained research results, which showed that the optimal doses of lanthanum ions required to impart antiplatelet properties to the coating are 1 , 2⋅10 ¹⁶ -1.8⋅10 ¹⁶ ion / cm ² with an accelerating voltage of 50 kV. At doses of lanthanum ions less than 1.2⋅10 ¹⁶ ion / cm ² and more than 1.8⋅10 ¹⁶ ion / cm ^2, high antiplatelet properties do not appear. Antiplatelet properties are due to a complex of therapeutic properties inherent in lanthanum-containing coatings and lanthanum-containing drugs and help to reduce the processes of implant rejection, by reducing the risk of blood clots in capillaries and small blood vessels adjacent to the wound surface.

Для установки предлагаемого эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием используются общепринятые доступы к локтевому суставу с сохранением сгибательного и разгибательного аппарата предплечья. Если этот аппарат нарушен, то на завершающем этапе проводят его восстановление. После обнажения локтевого сустава осуществляется мобилизация суставных поверхностей плечевой и локтевой костей. Костномозговой канал плечевой кости последовательно обрабатывается рашпилями. В подготовленный канал имплантируется плечевая ножка 1 на цементной или бесцементной основе в зависимости от состояния костной ткани. Костномозговой канал локтевой кости также последовательно обрабатывается соответствующими рашпилями, и в него имплантируется локтевая ножка 2 на цементной или бесцементной основе в зависимости от состояния костной ткани. После чего эндопротез собирается следующим образом. В шайбовидную проушину 8 плечевой ножки 1 устанавливают вкладыш 3, затем вдвигают ось 6 и закрепляют ее втулкой 4 с запорным кольцом 5. Локтевую ножку разворачивают в сторону плечевой на угол около 180 градусов. Ось 6 ориентируют таким образом, чтобы прилив 16 был направлен в сторону паза, и вставляют ее в паз, далее в отверстие 14 вдвигают фиксирующий штифт 7 и заворачивают его отверткой путем передачи крутящего момента через прорезь 19, он, контактируя с конической проточкой 17 на оси 6, угол конуса которой составляет от 4 до 6 градусов, обеспечивает самоторможение и надежно фиксирует локтевую ножку на оси. Затем проводится проверка объема движения и восстановление целостности кожных покровов. В процессе приживления эндопротеза локтевого сустава клетки окружающих его биоструктур проникают в гетерогенную поверхность 20. За счет этого происходит углубленное прорастание прилегающих клеточных структур в поверхность плечевой 1 и локтевой 2 ножек эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием, повышается остеоинтеграционная способность поверхности и прочность биомеханической связи эндопротеза с костью. Биосовместимое гетерогенное оксидное покрытие 20, обеспечивающие интеграционное взаимодействие с костной тканью, имеет углеродную алмазоподобную беспористую пленку 21, которая обеспечивает повышенную механическую прочность, в частности твердость, остеоинтеграционную способность поверхности внутрикостных частей плечевой 1 и локтевой 2 ножек и создает необходимые биотехнические условия для эффективной работы эндопротеза при действии функциональных нагрузок.To install the proposed elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating, conventional approaches to the elbow joint are used while preserving the flexor and extensor apparatus of the forearm. If this apparatus is broken, then at the final stage it is restored. After exposure of the elbow joint, the articular surfaces of the humerus and ulna are mobilized. The medullary canal of the humerus is sequentially processed with rasps. In the prepared canal, the humeral pedicle 1 is implanted on a cement or cementless basis, depending on the state of the bone tissue. The medullary canal of the ulna is also sequentially processed with appropriate rasps, and the ulnar stem 2 is implanted into it on a cement or cementless basis, depending on the state of the bone tissue. Then the endoprosthesis is assembled as follows. Insert 3 is installed in the washer-shaped eye 8 of the shoulder leg 1, then the axis 6 is pushed in and secured with the bushing 4 with a locking ring 5. The elbow leg is turned towards the shoulder leg at an angle of about 180 degrees. The axis 6 is oriented in such a way that the tide 16 is directed towards the groove, and it is inserted into the groove, then the fixing pin 7 is inserted into the hole 14 and screwed in with a screwdriver by transferring torque through the slot 19, it, in contact with the conical groove 17 on the axis 6, the cone angle of which is from 4 to 6 degrees, provides self-locking and reliably fixes the ulnar stem on the axis. Then the volume of movement is checked and the integrity of the skin is restored. In the process of engraftment of the endoprosthesis of the elbow joint, the cells of the surrounding biostructures penetrate into the heterogeneous surface 20. Due to this, in-depth growth of adjacent cellular structures into the surface of the shoulder 1 and ulnar 2 legs of the endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating increases, the osseointegration capacity of the surface and the strength of the biomechanical connection bone. Biocompatible heterogeneous oxide coating 20, providing an integration interaction with bone tissue, has a carbon diamond-like non-porous film 21, which provides increased mechanical strength, in particular hardness, osseointegration ability of the surface of the intraosseous parts of the humeral 1 and ulnar 2 legs and creates the necessary biotechnical conditions for the effective operation of the endoprosthesis under the action of functional loads.

Гетерогенная поверхность внутрикостных частей предлагаемой конструкции эндопротеза локтевого сустава имеет биосовместимое покрытие, которое обладает повышенными показателями твердости и остеоинтеграционной способности за счет сформированной на ее поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, что подтверждается полученными экспериментальными результатами измерения твердости поверхности изготовленных эндопротезов, значения которой составляют 0,48-0,53 ГПа, что значительно приближено к твердости костной ткани (0,5-0,6 ГПа).The heterogeneous surface of the intraosseous parts of the proposed design of the endoprosthesis of the elbow joint has a biocompatible coating, which has increased indicators of hardness and osseointegration ability due to the carbon diamond-like non-porous film formed on its surface, which is confirmed by the experimental results obtained by measuring the surface hardness of the manufactured endoprostheses, the values of which are 0.48- 0.53 GPa, which is significantly close to the hardness of bone tissue (0.5-0.6 GPa).

Углеродная алмазоподобная беспористая пленка 21 модифицирована ионами лантана 22, которые проявляют антитромбоцитарные свойства, что способствует быстрой и надежной остеоинтеграции имплантата с биологическими тканями за счет наименьшего процента их отторжения.Carbon diamond-like non-porous film 21 is modified with lanthanum ions 22, which exhibit antiplatelet properties, which contributes to fast and reliable osseointegration of the implant with biological tissues due to the lowest percentage of their rejection.

Таким образом, предложенная конструкция эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия поверхности внутрикостных частей плечевой и локтевой ножек с костной тканью и надежного функционирования эндопротеза в организме при длительном действии механических нагрузок благодаря синтезу на гетерогенной поверхности оксидного покрытия углеродной алмазоподобной беспористой пленки. Данная углеродная алмазоподобная беспористая пленка обладает повышенной биосовместимостью и обеспечивает повышенную механическую прочность поверхности внутрикостных частей конструкции эндопротеза. Кроме того, за счет модифицирования углеродной алмазоподобной беспористой пленки ионами лантана (La⁺) поверхность внутрикостных частей эндопротеза обладает выраженными антитромбоцитарными свойствами.Thus, the proposed design of an elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating creates the best conditions for effective integration of the surface of the intraosseous parts of the humeral and ulnar legs with bone tissue and the reliable functioning of the endoprosthesis in the body under prolonged exposure to mechanical loads due to the synthesis of a carbon diamond-like non-porous film on the heterogeneous surface of the oxide coating. ... This carbon diamond-like non-porous film has increased biocompatibility and provides increased mechanical strength of the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis structure. In addition, due to the modification of the carbon diamond-like non-porous film with lanthanum (La ⁺ ) ions, the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis has pronounced antiplatelet properties.

Claims

An elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating, containing a shoulder and elbow legs, an insert with a sleeve and a locking ring, an axis and a fixing pin for fixing the axis, the shoulder leg is made with a washer-shaped eyelet, the latter has an insert and an axis inserted, which is fixed by a sleeve with a locking ring, the ulnar pedicle in the proximal part is made in the form of a washer-shaped spike with a groove for contact with the liner and the axis, coaxial cylindrical holes for the fixing pin are made in the washer-shaped spike, the axis is made on the side of the pin with a tide, on which a conical groove is made, the fixing pin is made with surfaces: conical - for contact with the groove and cylindrical coaxial - for contact with the ulnar leg, the conical surfaces of the fixing pin and groove are made with a cone angle of 4 to 6 degrees, the shoulder leg is equipped with anti-rotation plates, the washer-shaped eye - with tides from the lateral side of the leg, the ulnar leg is in washer-shaped area the thorn is equipped with a plate in contact with the tide of the eyelet, characterized in that on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the shoulder and ulnar legs, a mechanically high-strength biocompatible heterogeneous oxide coating is made, obtained as a result of laser pulsed oxidation in air, followed by synthesis on its surface of carbon diamond-like non-porous film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum atmosphere of carbon dioxide (CO ₂ ) by a beam of argon ions (Ar ⁺ ), modified with lanthanum ions (La ⁺ ) in the process of ion-beam treatment.