Коррозионное поведение термооксидных покрытий остеофиксаторов

При спицевой, а также стержневой фиксации доля возникающих воспалительных осложнений составляет существенно велика, что связано с ограниченными биоинтеграционными качествами поверхности металлов, применяемых для фиксаторов.

Одним из путей решения данной проблемы является применение металлофиксаторов с биоактивными покрытиями, способными обеспечить высокий уровень интеграции поверхности с окружающими биотканями.

Целью данной работы явилась разработка биотехнических рекомендаций по выбору условий и режима получения термооксидных покрытий стержневых остеофиксаторов с повышенной коррозионной стойкостью и эффективностью их применения в клинических условиях.

Материал и методы. Опытные остеофиксаторы представляли винтовые стержни из биотолерантной нержавеющей стали 12Х18Н9Т (ГОСТ 5632-72), обладающей необходимой биомеханической совместимостью. Стержни изготовляли по оригинальной методике.

Коррозионное поведение опытных фиксаторов изучалось путем моделирования их взаимодействия с электролитом, имитирующим жидкую биосреду, при помощи специально подготовленной лабораторной установки.

Клинические испытания биоинтеграционных качеств поверхности опытных фиксаторов проводились на кроликах, разделенных на семь опытных групп.

Животным под нейролептаналгезией рометаром и золетилом выполнялся флексионный перелом большой берцовой кости в области средней трети диафиза, затем в отломках просверливали каналы и вкручивали остеофиксаторы вручную с помощью рукоятки из комплекта аппарата Г.А. Илизарова. Затем проводилась закрытая репозиция отломков, их внешняя фиксация выполнялась в аппарате собственной конструкции, состоящем из кронштейнов и многодырчатой планки.

Результаты исследования. Коррозионное поведение поверхности фиксаторов первой серии, изготовленных с применением токарной обработки, до выполнения клинических испытаний характеризовалось небольшими отрицательными значениями потенциала. С ростом температуры электролита потенциалы несколько уменьшались от — 0,095 В до — 0,058 В. Применение пескоструйной обработки фиксаторов второй серии вызывало заметное уменьшение величины отрицательных потенциалов, которые изменялись от — 0,085 В до — 0,042 В. Небольшие отрицательные потенциалы поверхности фиксаторов обеих серий свидетельствуют об их невысокой электрохимической активности и определенной коррозионной стойкости. Это связано, по-видимому, с наличием защитных свойств естественной очень тонкой пленки сложного оксида Fe и Сг, образующейся на стальных фиксаторах при действии воздуха. Пескоструйная обработка создавала лучшую микрошероховатость и окисляемость поверхности, с ростом температуры электролита могло происходить уплотнение оксидной пленки, что формировало уменьшение отрицательных потенциалов.

Воздушно-термическое оксидирование фиксаторов приводило к образованию покрытий с потенциалами более отрицательными в сравнении с фиксаторами до оксидирования. Такой сдвиг потенциалов объясняется, вероятнее всего, повышенной толщиной оксидных покрытий, из-за чего происходят рост внутренних напряжений и числа микронесплошностей структуры, а также высоты микронеровностей. В таких условиях обычно возрастает электрохимическая активность поверхности с увеличением
отрицательного потенциала. По этой же причине, возможно, происходит повышение отрицательных значений потенциала покрытия с ростом температуры оксидирования фиксаторов третьей, четвертой, пятой, шестой серии от — 0,349 В при температуре 400°С до — 0,435 В при температуре 700°С. Такое же влияние нагрева электролита на снижение потенциала поверхности может быть связано с увеличением подвижности ионов в электролите и активизацией электродных процессов. Покрытие фиксаторов третьей серии, полученное при температуре оксидирования 400°С, обладало наименьшим отрицательным потенциалом, равным — 0,349 В, который почти не изменялся с нагревом электролита.

Это обусловлено наилучшим сочетанием толщины и плотности данного вида покрытия, что придает ему повышенную электрохимическую устойчивость.

Паротермическое оксидирование создавало на поверхности фиксаторов седьмой серии покрытие, минимальный отрицательный потенциал которого составлял — 0,332 В и был меньше потенциала покрытий, полученных воздушно-термической обработкой. Повышение температуры электролита оказывало небольшое влияние на изменение потенциала. Возможным объяснением этого служат повышенная структурная плотность парооксидного покрытия и улучшенная микрошероховатость поверхности.

Таким образом, технологический режим и условия термического оксидирования стержневых остеофиксаторов из стали 12Х18Н9Т оказывают существенное влияние на электрохимическую активность и биоинтеграционные качества оксидных покрытий при лабораторных и клинических исследованиях.

Для проведения чрескостного остеосинтеза рекомендуется применять фиксаторы с оксидными покрытиями, полученными воздушно-термическим оксидированием при температурах 400 и 500°С, обладающие высокими качествами биоинтеграции и обеспечившие эффективные результаты лечения при клинических испытаниях.




Анников В.В., Хапрова Т.С, Фролова О.Н., Родионов И.В., Бутовский К.Г., Карпова А.И.
Саратовский государственный аграрный университет,
Саратовский государственный технический университет

Просмотров: 917

Смотрите также:

Интрамедуллярный остеосинтез

В ветеринарной хирургии широко используются металлические штифты. По форме сечения они бывают трехгранные полые, круглые, овальные и четырехгранные штыковидные. Указанные фиксаторы изготавливают из нержавеющей стали или вольфрамотитанового сплава.


Экстрамедуллярный остеосинтез

Современные конструкции для экстрамедуллярного остеосинтеза позволяют получить стабильное скрепление костных фрагментов и в послеоперационный период не проводить внешнюю иммобилизацию. На смену прежним небольшим пластинам типа пластинок Lane и Lambotte, которые не обеспечивали устойчивого остеосинтеза, пришли массивные компрессионно-деторсионные пластины, которые крепятся к кости большим количеством винтов и позволяют создать компрессию отломков.

стерилизация кошки стационар