Особенности изготовления и клинического применения пористых имплантатов из титана для лечения травм и заболеваний позвоночника

Автор: Коллеров М.Ю., Давыдов Е.А., Завгородняя Е.В., Афонина М.Б.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 1 (95) т.26, 2022 года.

Бесплатный доступ

При лечении травм и заболеваний позвоночника возникает необходимость замещения тела позвонка или межпозвонкового диска имплантатом. Такой имплантат должен обеспечивать выполнение опорной функции позвоночника и способствовать формированию костного блока (слияния). Для этой цели наиболее эффективным можно считать пористый титан, удовлетворяющий требованиям по биосовместимости, прочностным характеристикам и жесткости. Рассмотрена возможность получения таких имплантатов диффузионной сваркой специальным образом скрученной проволоки из сплава ВТ1-0 и последующей термоводородной обработкой, включающей термодиффузионное насыщение заготовки имплантата водородом и его последующее удаление в процессе вакуумного отжига. Показано, что термоводородная обработка позволяет преобразовывать механические контакты проволоки после диффузионной сварки заготовки в физико-химические. Это повышает прочностные характеристики имплантата при высокой объемной пористости (до 60-70 %) и приближает его жесткость к жесткости позвонков. Проведена оптимизация режимов диффузионной сварки и термоводородной обработки для получения высокого комплекса прочностных и пластических характеристик имплантатов. Клинические исследования применения пористых имплантатов, полученных по предложенной технологии, показали их высокую эффективность при лечении травм и заболеваний на шейном, грудном и поясничном отделах позвоночника. Рассмотрены 247 клинических случаев применения «ячеистых» пористых имплантатов (54 пациента с травмами и 193 с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями позвоночника). В 214 случаях отмечали улучшение состояния пациентов (86,6 %). Ухудшение наблюдали у 4 пациентов (1,6 %), что было связано с контузией и отеком спинного мозга после полученной травмы. Установлено, что в относительно короткий период (до 5-6 недель) происходит сквозное прорастание костной ткани через имплантат. При этом не наблюдается образования остеофитов на боковой поверхности имплантата, что снижает вероятность травмирования.

Еще

Позвоночник, имплантат, пористый титан, диффузионная сварка, термоводородная обработка

Короткий адрес: https://sciup.org/146282482

IDR: 146282482   |   DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2022.1.06

Список литературы Особенности изготовления и клинического применения пористых имплантатов из титана для лечения травм и заболеваний позвоночника

  • Алейникова И.Б. Хирургическое лечение больных дегенеративно-дистрофическими заболеваниями позвоночника с применением динамических имплантатов: автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 2018. - 44 с.
  • Басков А.В., Борщенко И.А. Техника и принципы хирургического лечения заболеваний и повреждений позвоночника. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. - 136 с.
  • Ветрилэ С.Г., Швец В.В., Крупаткин А.И. Показания и особенности выбора тактики хирургического лечения поясничного остеохондроза с использованием транспедикулярных фиксаторов // Хирургия позвоночника. - 2004. - № 4. - С. 18-22.
  • Вишневский А.А., Казбанов В.В., Баталов М.С. Титановые имплантаты в вертебрологии: перспективные направления // Хирургия позвоночника. - 2015. - Т. 12, № 4. - С. 49-55.
  • Хирургия дегенеративных поражений позвоночника. Национальное руководство / под ред. A.О. Гуща, Н.А. Коновалов, А.А. Гринь. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. - 478 с.
  • Давыдов Е.А., Мушкин А.Ю., Зуев И.В., Ильин А.А., Коллеров М.Ю. Применение биологически и механически совместимых имплантатов из нитинола для хирургического лечения повреждений и заболеваний позвоночника и спинного мозга // Гений ортопедии. - 2010. - № 1. - С. 5-11.
  • Зуев И.В., Давыдов Е.А., Берснев В.П., Ильин А.А., Коллеров М.Ю. Стабильная и динамическая фиксация при повреждениях и дегенеративно-дистрофических заболеваниях позвоночника // Хирургия позвоночника. - 2009. - № 3. - С. 8-13.
  • Ильин А.А., Мамонов А.М., Коллеров М.Ю. Научные основы принципа построения технологических процессов термоводородной обработки титановых сплавов // Металлы. - 1994. - № 4. - C. 157-168.
  • Ильин А.А., Колачев Б.А., Носов В.К., Мамонов А.М Водородная технология титановых сплавов. -М.: МИССИС. - 2002. - 392 с.
  • Колесов С.В., Казьмин А.И., Скорина И.В., Швец В.В., Сажнев М.Л., Пантелеев А.А., Переверзев B.С., Колбовский Д.А. Проседание кейджа после операций на переднем отделе субаксиальной части шейного отдела позвоночника: моноцентровое проспективное клиническое исследование с 3 -летним сроком наблюдения // Травматология и ортопедия России. - 2020. - Т. 26, № 2. - С. 139-147.
  • Крылов В.В., Гринь А.А., Луцик А.А., Парфенов В.Е., Дулаев А.К., Мануковский В.А., Коновалов Н.А., Перльмуттер О.А., Сафин Ш.М., Кравцов М.Н., Манащук В.И., Рерих В.В. Рекомендательный протокол лечения острой осложненной и неосложненной травмы позвоночника у взрослых (Ассоциации нейрохирургов РФ). Часть 2 // Вопросы нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко. - 2015. - Т. 79, № 1. - С. 83-89.
  • Пустовойтенко В.Т., Медведев Г.А. Зависимость размеров шейных позвонков от физических данных пациентов // Проблемы создания информационных технологий: сб. науч. трудов; МНОО «МАИТ». -М., 2010. - Вып. 19. - С. 171-178.
  • Симонович А.Е. Применение имплантатов из пористого никелида титана в хирургии дегенеративных поражений поясничного отдела позвоночника // Хирургия позвоночника. - 2004. - № 4. - С. 8-17.
  • Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю. Вертебрология в терминах, цифрах, рисунках: учебник для преподавания в медицинских высших учебных заведениях. - 3-е изд., испр. и доп. - СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2006. - 185 с.
  • Фомичев Н.Г., Гюнтер В.Э., Корнилов Н.В., Симонович А.Е. [и др.]. Новые технологии в хирургии позвоночника с использованием пористых имплантатов с памятью формы. - Томск: STT, 2002. - 130 с.
  • Ходоренко В.Н., Аникеев С.Г., Гюнтер В.Э. Структурные и прочностные свойства пористого никелида титана, полученного методами СВС и спекания // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2014. - Т. 57, № 6. - С. 17-23.
  • Шевцов В.И., Свешников А.А., Овчинников Е.Н., Бегимбетова Н.Б., Репина И.В., Буровцева А.И. Возрастные изменения минеральной плотности костей скелета // Гений ортопедии. - 2004. - № 1. - C. 129-137.
  • Fujibayashia S., Neo M., Kim HM., Kokubo T., Nakamura T. Osteoinduction of porous bioactive titanium metal // Biomaterials. - 2004. - Vol. 25. - P. 443-450.
  • He G., Liu P., Tan G. Porous titanium materials with entangled wire structure for load-bearing biomedical applications // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2012. - Vol. 5, iss. 1. -Р. 16-31.
  • Jaivignesh M., Suresh Babu A., Arumaikkannu G. In-vitro analysis of titanium cellular structures fabricated by direct metal laser sintering // Materials Today: Proceedings. - 2020. - Vol. 22. - P. 2372-2377.
  • Kollerov M.Yu., Shlyapin S.D., Senkevich K.S. Use of hydrogen heat treatment in the production of porous materials and objects made from titanium fiber and wire // Metallurgist. - 2015. - Vol. 59, no. 3-4. -Р. 214-247.
  • Patent US 5013324A. Prosthetic implant with wrapped porous surface, avaliable at: https://patents.google.com/patent/US5013324A/en (accessed: 28 October 2021).
  • Peleganchuk A.V., Bazlov V.A., Krutko A.V. Decompression and stabilization surgery using custom-made 3D printed cages // Hirurgiâ Pozvonocnika (Spine Surgery). - 2018. - Vol. 15, iss. 1. - P. 65-70.
  • Plaue R. Das Frakturverhalten von Brust- und Lendenwirbelkorpern // Zeitschrift fur Orthopadie und Ihre Grenzgebiete. - 1972. - Bd. 110, num. 2. - S. 159-166.
  • Ryan G., Pandit A., Apatsidis D.P. Fabrication methods of porous metals for use in orthopedic application // Biomaterials. - 2006. - Vol. 27, iss.13. - P. 2651-2670.
Еще
Статья научная