RU208797U1

RU208797U1 - Elbow endoprosthesis with biocompatible coating

Info

Publication number: RU208797U1
Application number: RU2021118087U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Родионов; Ирина Владимировна Перинская; Любовь Евгеньевна Куц
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-01-13

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 и последующего синтеза на сформированном биосовместимом оксидном покрытии углеродной алмазоподобной беспористой пленки. 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 (CO2) пучком ионов аргона (Ar+). 5 фиг.The utility model relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics and implantology, and can be used for surgical treatment of the elbow joint in its various diseases and traumatic injuries. The technical result of the utility model is to create a hardened heterogeneous osseointegrated surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis of the elbow joint as a result of laser pulsed oxidation in air and subsequent synthesis on the formed biocompatible oxide coating of a carbon diamond-like non-porous film. The endoprosthesis of the elbow joint 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 eye, the insert is installed in the latter and the axis is pushed in, which is fixed with a sleeve with a locking ring, the ulnar the leg in the proximal part is made in the form of a washer-shaped spike with a groove for contact with the insert 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 ulna, the conical surfaces of the fixing pin and the groove are made with a cone angle of 4 to 6 degrees, the humeral leg is equipped with anti-rotation plates, the washer-shaped eye - with tides from the lateral side of the leg, the ulnar leg in the area washer spike and equipped with a plate in contact with the tide of the eye, 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 processing in a vacuum environment of carbon dioxide (CO2) by a beam of argon ions (Ar+). 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 surgical treatment of the elbow joint in 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 is still 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.

Поверхности внутрикостных частей эндопротезов должны обладать высокой суммарной открытой пористостью и морфологической гетерогенностью, что необходимо для эффективного прорастания клеток костной ткани и прочного остеоинтеграционного закрепления имплантируемых конструкций в организме.The surfaces of the intraosseous parts of endoprostheses should have a high total open porosity and morphological heterogeneity, which is necessary for efficient germination of bone tissue cells and strong osseointegration fixation of implanted structures in the body.

Однако высокая открытая пористость покрытий характеризуется пониженной механической прочностью, что является сильным ограничением в разработке высокопористых имплантационных систем. Поэтому создание внутрикостных металлических конструкций с пористыми биосовместимыми покрытиями, обладающими повышенной прочностью, является актуальным в современной имплантологии и биоинженерии поверхности.However, the high open porosity of coatings is characterized by reduced mechanical strength, which is a strong limitation in the development of highly porous implant systems. Therefore, the creation of intraosseous metal structures with porous biocompatible coatings with increased strength is relevant in modern implantology and surface bioengineering.

Известна конструкция эндопротеза локтевого сустава [Патент RU №2082358, МПК А61F 2/38, заявка опубл. 27.10.1993], содержащая 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. October 27, 1993], containing the elbow and shoulder parts. The ulnar part includes a stem with longitudinal grooves and an articular component connected to the stem. The shoulder part includes a leg, an adapter fork and a polyethylene head.

Недостатком данного эндопротеза является отсутствие биосовместимого гетерогенного покрытия на поверхности внутрикостных частей эндопротеза для обеспечения их высокой остеоинтеграционной способности.The disadvantage of this endoprosthesis is the absence of a biocompatible heterogeneous coating 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 А61F 2/38, опубл. 10.08.2001], содержащая 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.Known design of the endoprosthesis of the elbow joint [Patent RU No. 2171657, IPC A61F 2/38, publ. 08/10/2001], containing the proximal and distal rods. The proximal rod contains a triangular stabilizer with a groove and an eyelet with a through groove, and the distal rod of a triangular section has a washer-like part mating with the groove of the eye of the proximal rod.

Известна конструкция эндопротеза локтевого сустава фирмы «Вольдемар Линк» модели Святой Георгий 2-ой генерации, выпускаемая 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 of the company "Woldemar Link" model St. George of the 2nd generation, manufactured since 1974 (Catalog WALDEWAR LINK GmbH & Co b ELBOW-PROSTHESIS-SYSTEM ed. 1999). The endoprosthesis includes a humeral leg with a washer-like eyelet and an insert fixed in it and an axis provided with a groove, an ulnar leg with a groove in contact with the insert in the washer-like spike and an axis fixed with a locking pin.

Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция эндопротеза локтевого сустава [Патент РФ №2290143, МПК А61F 2/38 (2006.01), опубл. 27.12.2006], которая содержит плечевую и локтевую ножки, вкладыш с 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 joint [RF Patent No. 2290143, IPC A61F 2/38 (2006.01), publ. 12/27/2006], which contains a shoulder and elbow legs, an insert with a sleeve and a locking ring, an axle and a locking pin for fixing the axle. The shoulder leg is made with a washer-shaped eye, in the latter an insert is installed and an axis is pushed in, which is fixed by a bushing with a locking ring. The ulnar leg in the proximal part is made in the form of a puck-shaped spike with a groove for contact with the insert and the axis. In the washer-shaped spike, coaxial cylindrical holes are made for the fixing pin. The axis is made from 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 locking pin and the groove are made with a cone angle of 4 to 6 degrees. The humeral pedicle is equipped with anti-rotation plates, the puck-shaped eyelet is provided with tides on the lateral side of the pedicle. The ulnar leg in the region of the puck-shaped spike is provided with a plate in contact with the tide of the eye.

Недостатком данной конструкции является отсутствие биосовместимого гетерогенного покрытия на поверхности внутрикостных частей эндопротеза, а именно локтевой и плечевой ножек для обеспечения их высокой остеоинтеграционной способности.The disadvantage of this design is the lack of a biocompatible heterogeneous coating on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the ulnar and humeral legs to ensure their high osseointegration ability.

Задачей полезной модели является создание эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым гетерогенным покрытием 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 biocompatible heterogeneous coating on the surface of the intraosseous parts of the structure - the elbow and shoulder legs.

Технический результат полезной модели заключается в создании упрочненной гетерогенной остеоинтегрируемой поверхности внутрикостных частей эндопротеза локтевого сустава в результате лазерного импульсного оксидирования на воздухе и последующего синтеза на сформированном биосовместимом оксидном покрытии углеродной алмазоподобной беспористой пленки.The technical result of the utility model is to create a hardened heterogeneous osseointegrated surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis of the elbow joint as a result of laser pulsed oxidation in air and subsequent synthesis on the formed biocompatible oxide coating of a carbon diamond-like non-porous film.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом эндопротезе локтевого сустава с биосовместимым покрытием, содержащем плечевую и локтевую ножки, вкладыш с 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 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 (Аr⁺).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 puck-shaped eye, in the latter there is an insert and the axis is pushed in, which is fixed by a sleeve with a locking ring, the ulnar leg in the proximal part is made in the form of a washer-shaped spike with a groove for contact with the insert and the axle, coaxial cylindrical holes are made in the washer-shaped spike for the fixing pin, 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 the following surfaces: conical - for contact with the groove and cylindrical coaxial - for contact with the ulnar leg, the conical surfaces of the fixing pin and the groove are made with a cone angle of 4 to 6 degrees, the shoulder leg is equipped with anti-rotation plates, washer eye - flushes with lat on the lateral side of the leg, the ulnar leg in the region of the washer-shaped spike is equipped with a plate that is in contact with the tide of the eye, according to a new technical solution, on the surface of the intraosseous parts of the endoprosthesis, namely the humeral and ulnar legs, there is a biocompatible heterogeneous oxide coating obtained as a result of laser pulsed oxidation in air followed by the synthesis on its surface of a carbon diamond-like pore-free film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide (CO ₂ ) by an argon ion beam (Ar ⁺ ).

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). Материалами для изготовления эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием могут служить титан, тантал, цирконий и сплавы на их основе.The production of the proposed elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating can be carried out by casting, pressure treatment, mechanical shaping (turning, milling), laser pulsed air oxidation (obtaining a biocompatible heterogeneous oxide coating), ion-beam processing (synthesis of a carbon diamond-like oxide coating on the formed surface). pore-free film obtained in the process of ion-beam treatment in a vacuum environment of carbon dioxide with a beam of argon ions). Titanium, tantalum, zirconium and alloys based on them can serve as materials for the manufacture of an endoprosthesis of the elbow joint 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. In FIG. 1 shows a frontal view of an elbow joint endoprosthesis with a biocompatible coating, FIG. 2 is a top view, in Fig. 3 - section A-A, in Fig. 4 - section along B-B, in Fig. 5 - 3D model.

На фиг. 1 приведена предлагаемая конструкция эндопротеза локтевого сустава с биосовместимым покрытием, включающая плечевую ножку 7, 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 7 (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 1 (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 7 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.In FIG. Figure 1 shows the proposed design of the endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating, including the shoulder pedicle 7, the ulnar pedicle 2 (Fig. 1), the insert 3 with the sleeve 4 and the locking ring 5, the axis 6 (Fig. 4) and the locking pin 7 (Fig. 3 ). The humeral leg 7 (Fig. 1) in the proximal part is made in the form of a puck-shaped eye 8 (Fig. 1, Fig. 2) and is equipped with anti-rotation plates 9 (Fig. 1), and on the lateral side with a tide 10 (Fig. 2, Fig. 3). The proximal part of the ulnar leg 2 (Fig. 1) is made in the form of a puck-shaped spike 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 shoulder leg 1 ( Fig. 1). On the medial side, in the puck-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, under the locking pin 7 (Fig. .3). Axis 6 (Fig. 4) is provided with lug 16 (Fig. 4), on which a conical groove 17 (Fig. 3) is made, which is in contact with locking pin 7 (Fig. 3). The locking 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 7 and elbow 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) 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.

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 биосовместимого гетерогенного оксидного покрытия 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 processing in a vacuum environment of carbon dioxide with an argon ion beam. At the same time, the carbon diamond-like non-porous film 21 reproduces the surface topography of the biocompatible heterogeneous oxide coating 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 E_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: energy of laser pulses E=0.75-1.12 J; focused laser spot diameter d=0.7 mm; pulse duration t=0.6 ms; number of scanning passes 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. Currentless corrosion potential of the coating in physiological solution E _cor =0.3-0.4 V, which confirms the high corrosion resistance of the resulting oxide coating under the influence of biological fluids (blood, lymph, tissue fluid). To strengthen the biocompatible heterogeneous oxide coating on its surface, there is a carbon diamond-like non-porous film with increased hardness.

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/см² 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 pore-free film during ion-beam treatment are: dose of argon ions Ф=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 ² and more than 2.4⋅10 ¹⁷ ion/cm ^{2 the} carbon diamond-like non-porous film is not formed.

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 7 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 7 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 7 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 27, которая обеспечивает повышенную механическую прочность, в частности твердость, остеоинтеграционную способность поверхности внутрикостных частей плечевой 7 и локтевой 2 ножек и создает необходимые биотехнические условия для эффективной работы эндопротеза при действии функциональных нагрузок.To install the proposed endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating, conventional approaches to the elbow joint are used while maintaining the flexion and extensor apparatus of the forearm. If this apparatus is broken, then at the final stage it is restored. After the elbow joint is exposed, the articular surfaces of the humerus and ulna are mobilized. The medullary canal of the humerus is sequentially processed with rasps. The shoulder pedicle 7 is implanted into the prepared canal on a cemented 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 ulna pedicle 2 is implanted into it on a cemented or cementless basis, depending on the state of the bone tissue. After that, the endoprosthesis is assembled as follows. An insert 3 is installed in the washer eye 8 of the shoulder leg 7, then the axle 6 is pushed in and fixed with a sleeve 4 with a locking ring 5. The elbow leg is turned towards the shoulder leg at an angle of about 180 degrees. Axis 6 is oriented in such a way that the lug 16 is directed towards the groove, and it is inserted into the groove, then the locking pin 7 is inserted into the hole 14 and screwed with a screwdriver by transmitting 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-braking and securely fixes the ulnar leg 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, the adjacent cellular structures grow into the surface of the shoulder 7 and ulnar 2 legs of the endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating, the osseointegration ability of the surface and the strength of the biomechanical connection of the endoprosthesis with bone. Biocompatible heterogeneous oxide coating 20, providing integration interaction with bone tissue, has a carbon diamond-like non-porous film 27, which provides increased mechanical strength, in particular hardness, osseointegration ability of the surface of the intraosseous parts of the shoulder 7 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 elbow joint endoprosthesis has a biocompatible coating that has increased hardness and osseointegration ability due to the carbon diamond-like non-porous film formed on its surface, which is confirmed by the experimental results of measuring the surface hardness of the manufactured endoprostheses, the values of which are 0.48- 0.53 GPa, which is much closer to the hardness of bone tissue (0.5-0.6 GPa).

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.Thus, the proposed design of the endoprosthesis of the elbow joint with a biocompatible coating creates the best conditions for effective integration interaction of the surface of the intraosseous parts of the shoulder and ulnar pedicles with bone tissue and reliable functioning of the endoprosthesis in the body under prolonged action of 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 design.

Claims

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