Способ оценки степени пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПРОРАСТАНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ В СТРУКТУРУ ПОРИСТОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИМПЛАНТАТА(71) Заявитель Государственное учреждение образования Белорусская медицинская академия последипломного образования(72) Авторы Маслов Алексей Петрович Руцкий Александр Владимирович Минченя Владимир Тимофеевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение образования Белорусская медицинская академия последипломного образования(56) РУЦКИЙ А.В. и др. // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. - 2010. - Т. 30.2. - С. 98-99.12288 1, 2009.4347 1, 1996.2309679 1, 2007.2009/195731 .2712014 1, 2009.(57) Способ оценки степени пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата, при котором исследуемый имплантат закрепляют на каретке электроискрового станка с возвратно-поступательным движением, на электродинструмент станка подают ультразвуковые колебания частотой от 22 до 44 кГц, амплитудой от 5 до 10 мкм, инструмент подводят к обрабатываемой поверхности имплантата на расстояние, достаточное для получения устойчивого межэлектродного разряда между поверхностью электрода-инструмента и поверхностью металлической пористой структуры имплантата, сообщают каретке возвратно-поступательное движение в плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности пористой структуры имплантата с проросшей костной тканью, со скоростью от 1 до 5 мм/мин, после обработки требуемого участка поверхности осуществляют фотосъемку цифровой фотокамерой данного участка, указанную операцию повторяют неоднократно, полученную серию фотографий подвергают компьютерной обработке до получения контрастного изображения пористой структуры,заполненной костной тканью, по меньшей мере на трех выбранных участках изображения определяют суммарную площадь проросшей костной ткани в порах имплантата и суммарную площадь пор на выбранных участках, определяют коэффициентзаполнения костной тканью пор для каждого выбранного участка изображения по формулекостной ткани/пор,где костной ткани - общая площадь костной ткани на выбранном участке изображения,пор - общая площадь пор на выбранных участках изображения,после обработки всех фотографий рассчитывают среднее значение коэффициента заполнения пор костной тканью на выбранных объемах пористой структуры имплантата, при получении значения коэффициента меньше 0,3 оценивают искомую степень простран 16743 1 2013.02.28 ственного прорастания как низкую, при получении значения коэффициента от 0,3 до 0,5 как среднюю, а при значении коэффициента больше 0,5 - как высокую. Изобретение относится к медицине, к разделу ортопедии, в данном случае к исследованию процесса прорастания костной ткани в сквозные, извилистые и тупиковые поры металлических пористых структур костных имплантатов. Необходимость оценки степени пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата является крайне актуальной, т.к. величина пор, их количество и конфигурация влияют на процесс формирования площади костной ткани в имплантатах. Известен способ оценки структуры биометаллического композита губчатый титан костная ткань на фрагментах эндопротезов после их эксплуатации, включающий механическую обработку образцов пористого металлического имплантата с костной тканью, его полировку до формирования зеркально отражающей поверхности металла и металлографический анализ для выявления заполненных и незаполненных биологической тканью пор 1. Недостатком известного способа является невозможность оценить степень пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата по глубине и объективно определить динамику заполнения костной тканью конкретной пористой структуры. Задачей заявляемого изобретения является создание способа оценки степени пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата, позволяющего объективно определить динамику заполнения костной тканью конкретной пористой структуры. Поставленная задача достигается тем, что предложен способ оценки степени пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлическую имплантата, при котором исследуемый имплантат закрепляют на каретке электроискрового станка с возвратно-поступательным движением, на электрод-инструмент станка подают ультразвуковые колебания частотой от 22 до 44 кГц, амплитудой от 5 до 10 мкм, инструмент подводят к обрабатываемой поверхности имплантата на расстояние, достаточное для получения устойчивого межэлектродного разряда между поверхностью электродаинструмента и поверхностью металлической пористой структуры имплантата, сообщают каретке возвратно-поступательное движение в плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности пористой структуры имплантата с проросшей костной тканью, со скоростью от 1 до 5 мм/мин, после обработки требуемого участка поверхности осуществляют фотосъемку цифровой фотокамерой данного участка, указанную операцию повторяют неоднократно, полученную серию фотографий подвергают компьютерной обработке до получения контрастного изображения пористой структуры, заполненной костной тканью,по меньшей мере на трех выбранных участках изображения определяют суммарную площадь проросшей костной ткани в порах имплантата и суммарную площадь пор на выбранных участках, определяют коэффициент К заполнения костной тканью пор для каждого выбранного участка изображения по формулекостной ткани/пор,где костной ткани - общая площадь костной ткани на выбранном участке изображения,пор - общая площадь пор на выбранных участках изображения,после обработки всех фотографий рассчитывают среднее значение коэффициента заполнения пор костной тканью на выбранных объемах пористой структуры имплантата, при получении значения коэффициента меньше 0,3 оценивают искомую степень пространственного прорастания как низкую, при получении значения коэффициента от 0,3 до 0,5 как среднюю, а при значении коэффициента больше 0,5 - как высокую. 2 16743 1 2013.02.28 Заявителем на основании проведенных исследований по изучению заполнения пор пористой металлической структуры костной тканью с помощью микроскопического изучения отдельных участков шлифа образца было определено среднее значение доли костной ткани в структуре шлифа имплантатов, равное при хорошо интегрированных образцах 19,29 , при средней доле титана, равной 67,2(2). Эти исследования позволяют принять данную градацию за степень оценки пространственного заполнения костной тканью пористой структуры. Заявляемый способ иллюстрируется фиг. 1, на которой представлен фрагмент полученной фотографии поверхности пористой структуры имплантата, где 1 - поры, не заполненные костной тканью 2 - поры, заполненные костной тканью. Пример выполнения. Для исследования предложен металлический пористый имплантат, извлеченный из удаленного эндопротеза системы 2, 3, 4. Требуется дать оценку степени пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата для того, чтобы объективно оценить динамику заполнения костной тканью пористой структуры за период нахождения имплантата в организме человека (24 месяца). Для этого исследуемый имплантат закрепляют на каретке электроискрового станка с возвратно-поступательным движением, на электродинструмент станка подают ультразвуковые колебания частотой от 22 до 44 кГц, амплитудой от 5 до 10 мкм, инструмент подводят к обрабатываемой поверхности имплантата на расстояние, достаточное для получения устойчивого межэлектродного разряда между поверхностью электрода-инструмента и поверхностью металлической пористой структуры имплантата, сообщают каретке возвратно-поступательное движение в плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности пористой структуры имплантата с проросшей костной тканью, со скоростью от 1 до 5 мм/мин, после обработки требуемого участка поверхности осуществляют фотосъемку цифровой фотокамерой данного участка, указанную операцию повторяют неоднократно, полученную серию фотографий подвергают компьютерной обработке до получения контрастного изображения пористой структуры,заполненной костной тканью. Затем выбирают не менее трех участков изображения, определяют суммарную площадь проросшей костной ткани в порах имплантата, суммарную площадь пор на выбранных участках и определяют коэффициент К заполнения костной тканью пор для каждого выбранного участка изображения по формулекостной ткани/пор,где костной ткани - общая площадь костной ткани на выбранном участке изображения,пор - общая площадь пор на выбранных участках изображения. После обработки всех фотографий рассчитывают среднее значение коэффициента заполнения пор костной тканью на выбранных объемах пористой структуры имплантата и оно равно 0,5, что характеризует высокую степень пространственного прорастания костной тканью пористой структуры имплантата, что позволяет считать предложенную конструкцию пористого имплантата конструкцией, позволяющей достичь высокой степени прорастания костной ткани. На фиг. 2 представлены фрагменты полученных фотографий поверхности пористой структуры, где 1 - поры, не заполненные костной тканью 2 - поры, заполненные костной тканью. Из чего следует, что коэффициентхарактеризует высокую степень пространственного прорастания костной ткани. Таким образом, достигаемый технический результат заявляемого способа позволяет с высокой степенью точности оценить степень пространственного прорастания костной ткани в структуру пористого металлического имплантата и тем самым косвенно оценить качество предложенной конструкции. 16743 1 2013.02.28 Источники информации 1. РУЦКИЙ А.В. и др. // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. - 2010. - Т. 30. -2. - С. 98-99. 2.12288 1, 2009. 3. 4347 1, 1996. 4.2309679 1, 2007. 5.2009/195731 . 6.2712014 1, 2009. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4