Высокотехнологичная медицинская помощь (ВМП) – это медицинская помощь с применением высоких медицинских технологий для лечения сложных заболеваний. При оказании помощи по соответствующему профилю (травматология и ортопедия, челюстно-лицевая хирургия, сердечно-сосудистая хирургия, нейрохирургия) применяются изделия специального функционального назначения, характеризующиеся высокой степенью сложности конструкции. При изготовлении таких изделий используются металлические и неметаллические материалы, удовлетворяющие определенным требованиям к составу и свойствам, прежде всего требования ГОСТ, а также специфичным требованиям, например требованиям к технологичности материалов. В последнее время с развитием технологий аддитивного производства появляются новые материалы и формируются требования к ним. Потребность в изделиях медицинского назначения для работы по вышеперечисленному профилю достаточно широка. Оценка, проводимая с применением информационно-аналитической системы Спарк-Маркетинг, показывает, что на первый квартал 2018 года эта потребность составила порядка 1223 млн.руб., из них 359 млн.руб. по наиболее материалоемкому профилю - остеосинтез и эндопротезирование.
Материалы, применяемые для имплантации и требования к ним:
Основным материалом для изготовления таких изделий являются сплавы, разрешённые для имплантации в организм человека. Изделие должно соответствовать или превосходить требования соответствующего стандарта. Основополагающее требование – «химически не разлагаться и не поглощаться посредством естественных процессов в организме» – реализуется за счет соответствия положениям стандартов в области биологического действия медицинских изделий, например:
- ГОСТ ISO 10993-1-2011 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования;
- ГОСТ ISO 10993-4-2011 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 4. Исследования изделий, взаимодействующих с кровью;
- ГОСТ Р 52770-2007 Изделия медицинские. Требования безопасности. Методы санитарно-химических и токсикологических испытаний;
- ГОСТ ISO 10993-5-2011 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 5. Исследования на цитотоксичность: методы in vitro;
…
Требования к имплантируемым изделиям также закреплены различными стандартами, например:
- ГОСТ Р ИСО 25539-2-2012 Имплантаты сердечно-сосудистые. Внутрисосудистые имплантаты. Часть 2. Сосудистые стенты;
- ГОСТ ISO 14602-2012. Неактивные хирургические имплантаты. Имплантаты для остеосинтеза;
- ГОСТ Р ИСО 14630-2011. Имплантаты хирургические неактивные. Общие требования;
- ГОСТ ISO 5836-2011. Имплантаты для хирургии. Металлические пластинки для скрепления отломков кости. Отверстия под винты с асимметричной резьбой и сферической опорной поверхностью;
- ГОСТ Р 50582-93 (ИСО 5835-91). Имплантаты для хирургии. Металлические костные шурупы со специальной резьбой, сферической головкой и внутренним шестигранником под ключ. Размеры;
…
Непосредственно требования к материалам для имплантации, закреплены в ГОСТ:
- ГОСТ Р ИСО 5832-1-2010 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 1. Сталь коррозионно-стойкая (нержавеющая) деформируемая;
- ГОСТ Р ИСО 5832-2-2014 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 2. Нелегированный титан;
- ГОСТ Р ИСО 5832-3-2014 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 3. Деформируемый сплав на основе титана, 6-алюминия и 4-ванадия;
- ГОСТ Р ИСО 5832-4-2011 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 4. Сплав кобальт-хром-молибденовый литейный;
- ГОСТ Р ИСО 5832-5-2010 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 5. Сплав кобальт-хром-вольфрам-никелевый деформируемый;
- ГОСТ Р ИСО 5832-6-2010 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 6. Cплав кобальт-никель-хром-молибденовый деформируемый;
- ГОСТ Р ИСО 5832-7-2009 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 7. Сплав кобальт-хром-никель-молибденовый, содержащий железо, ковкий и холоднодеформируемый;
- ГОСТ Р ИСО 5832-8-2010 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 8. Сплав кобальт-никель-хром-молибден-вольфрамовый, содержащий железо, деформируемый;
- ГОСТ Р ИСО 5832-9-2009 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 9. Сталь коррозионно-стойкая (нержавеющая) деформируемая с повышенным содержанием азота;
- ГОСТ Р ИСО 5832-11-2014 Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 11. Деформируемый титановый сплав, содержащий 6-алюминия 7-ниобия;
- ГОСТ Р ИСО 5832-12-2009. Имплантаты для хирургии. Металлические материалы. Часть 12 Сплав кобальт-хром-молибденовый деформируемый.
Марка и/или тип материала из которого должно быть изготовлено изделие часто указывается в спецификации, являющейся составным элементом конкурсной документации по закупке. Перечень таких материалов, сформированный на основе анализа спецификаций торговых процедур, проводимых в первом квартале 2018 года, представлен ниже. В спецификациях представлены изделия различных производителей, в том числе зарубежных.
Материал |
Элемент протеза |
Дополнительная обработка поверхности |
Титановый сплав |
||
Титановый сплав (без указания марки) |
Ножка |
Плазменное напыление гидроксиапатитом толщиной 155 мкм по всей длине ножки |
Каркас вертлужный/компонент вертлужный |
Плазменное титановое напыление в форме полусферической или полусферической с расширением по периферии чашки |
|
Каркас вертлужный/компонент вертлужный |
Покрытие танталом |
|
Винт костный |
- |
|
Тибиальный компонент эндопротеза коленного сустава |
Поверхность без напыления |
|
Стержень удлинительный |
- |
|
Чашка |
Высокопористое титановое покрытие, с размером пор не менее 300 мкм, пористость не менее 63% |
|
Титановый сплав Ti6Al4V-ELI по ISO 5832-3 (или эквивалент) |
Ножка |
Покрытие гидроксиапаттитом толщиной 155 мкм по ISO 13779-2-3-4 |
Шейка модульная |
- |
|
Чашка |
Ионно-плазменное напыление пористым титаном толщиной 150 мкм по ASTM F1580 с гидроксиапатитным покрытием толщиной 75 мкм по ISO 13779-2-3-4 |
|
Большеберцовый компонент |
Поверхность, обращенная к суставу, полирована |
|
Титановый сплав, не содержащий ванадия |
Ножка |
Титановое плазменное напыление и гидроксиаппатитовое покрытие. Возможно нанесение только гидроксиаппатитового покрытия толщиной 50 – 70 мкм. Полированная шейка. |
Сплав кобальт-хром-молибденовый |
||
Сплав кобальт-хромовый (без указания марки) |
Головка |
- |
Компонент бедренный |
Обработка внутренней поверхности - пескоструйная либо плазменное титановое напыление, проволока, пористое из спеченных титановых шариков |
|
Компонент большеберцовый |
Обработка дистальной поверхности - пескоструйная с вафельной макротекстурой или плазменное титановое напыление, проволока, пористое из спеченных титановых шариков |
|
Феморальный компонент эндопротеза коленного сустава |
- |
|
Сплав кобальт-хром-молибденовый литейный по ISO 5832-4 (или эквивалент) |
Компонент бедренный |
- |
Сплав кобальт-хром-молибденовый деформируемый по ISO 5832-12 |
Головка |
- |
Сталь |
||
Хирургическая коррозионностойкая сталь высокой твёрдости или CoCr сплав |
Головка |
- |
Ножка |
- |
|
Керамический материал |
||
Алюминиевая керамика (дельта) |
Головка |
- |
Пробка/вкладыш |
- |
|
Циркониевая или алюминиевая керамика, или сплав циркония и ниобия, или близкий к ним по трибологическим характеристикам СoCr сплав |
Головка |
Высокоэнергетическая обработка поверхности азотом (для сплава CoCr) |
Полимерный материал |
||
Полиметилметакрилат (PMMA) |
Централизатор ножки |
- |
Полиметилметакрилат с гентамицином |
Костный цемент |
- |
Полиэтилен |
Чашка |
- |
Высокомолекулярный полиэтилен |
Чашка |
- |
Вкладыш несущий эндопротеза коленного сустава |
- |
|
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен UHMWPE GUR 1020 по ISO 5834-1 |
Пробка/вкладыш |
- |
Пробка/вкладыш |
Облучение в дозе 5 мрд. Не содержит примесей в форме антиоксидантов, витаминов и т. д. |
|
Большеберцовый вкладыш |
Троекратное воздействие гамма-излучением в дозе 30 кГр (3 мрад) с последующим нагреванием до 130 градусов по Цельсию (ниже температуры плавления) |
|
Ультравысокомолекулярный полиэтилен UHMWPE или эквивалент в соответствии с параметрами ISO 5834-2 (без технологических примесей и стеаратов, устойчивый к механическим и химическим нагрузкам) |
Вкладыш несущий эндопротеза коленного сустава |
- |
Чашка |
Гамма-облучение в безкислородных условиях (аргон). Метод придания формы чашке - изостатическая компрессионная формовка |
|
Пробка/вкладыш |
- |
Зарубежные производители, поставляющие эндопротезы на российский рынок: Mathys AG Bettlach, (Швейцария); DePuy International Ltd.; DePuy Orthopaedics, Inc., (США); «Хоумедика Остеоникс Корп.», (США.); Zimmer Inc., Zimmer GmbH, ООО Зиммер СНГ, Москва, Zimmer Europe Holdings B.V. (Нидерланды); Синтез ГмбХ (Швейцария, Германия, Австрия, Китай, Соединенные Штаты Америки);
Материал |
Элемент изделия |
Дополнительная обработка поверхности |
Титановый сплав |
||
Титановый сплав (без указания марки) Титановый сплав ВТ6 Ti6Al4V по ISO 5832-3 (или эквивалент) Ti6Al4V по ASTM F 136 |
Винт кортикальный |
Анодирование |
Винт спонгиозный |
- |
|
Винт-заглушка |
Анодирование |
|
Винт блокирующий |
- |
|
Пластина для дистального отдела лучевой кости |
- |
|
Пластина реконструктивная |
- |
|
Пластина для шейки плеча |
- |
|
Стержень антеградно-ретроградный |
- |
|
Стержень канюлированный |
- |
|
Стержень для плеча |
- |
|
Винт проксимальный и компрессионный |
- |
|
Пластина реконструктивная Y-образная |
- |
|
Пластина ключичная |
- |
|
Винт канюлированный |
- |
|
Пластина с угловой стабильностью |
- |
|
Пластина реконструктивная |
- |
|
Винт антиротационный |
Анодирование |
|
Винт самоотламывающийся |
Анодирование |
|
Стержень бедренный |
Анодирование |
|
Стержень для артродеза голеностопного сустава |
- |
|
Стержень для остеосинтеза позвоночника |
- |
|
Винт транспедикулярный |
- |
|
Ti6Al7Nb по ISO 5832-11 Ti6Al7Nb по ASTM F 1295 |
Штифт интрамедуллярный |
- |
Винт метафизарный |
- |
|
Винт блокированный |
- |
|
Винт запирающий |
- |
|
Спица направляющая |
- |
|
Волярная пластина |
- |
|
Винт транспедикулярный |
- |
|
Нелегированный титан |
Винт блокированный |
- |
Grade 4 ASTM F67 |
Винтовой имплантат |
- |
ВТ1-0 ГОСТ 22178 |
Мини-пластина |
- |
Никелид титана |
||
Никелид титана |
Пористые имплантаты и стягивающие скобы с эффектом памяти формы |
- |
Сталь |
||
Коррозионностойкая сталь |
Спица перьевая |
- |
Винт канюлированный |
- |
|
Нержавеющая сталь по ГОСТ Р ИСО 5832-1 |
Артродез голеностопного сустава |
- |
Пластина блокируемая латеральная |
- |
|
Винт блокируемый |
- |
|
Винт кортикальный |
- |
|
Нержавеющая сталь по ГОСТ Р ISO 5832-9 |
Винт кортикальный |
- |
Пластина прямая реконструктивная |
- |
|
Нержавеющая сталь марки 316L |
Пластина трубчатая |
- |
Сплав кобальт-хром-молибденовый |
||
Сплав кобальт-хромовый (без указания марки) |
Стержень ригидный |
- |
Полимерный материал |
||
Кейдж |
Полиэфирэфиркетон (PEEK optima LT1) |
- |
Имплантат |
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) |
- |
Зарубежные производители, поставляющие изделия для остеосинтеза на российский рынок: Сямынь Дабл Энджин Медикал Матириал Ко., Лтд. (Китай); ООО «ДиСи» (Головная компания SMITH & NEPHEW PLC. Великобритания).
Российские производители, поставляющие изделия для остеосинтеза на российский рынок:: ФГУП «ЦИТО»; ООО НПП «Имплант»; ООО «Ротор мед»; ООО «Остеосинтез»; ООО «ОСТЕОМЕД-М»; ООО «Научно-производственная фирма «ТитанМедСервис»; ООО «ПТО «МЕДТЕХНИКА»; ООО «МИЦ СПФ».
Материалы для изготовления инструмента: 95Х18 ГОСТ 5632; ВТ6 ГОСТ 19807; ВТ16 ОСТ1.90013-81.
Материал |
Элемент изделия |
Характеристика |
Cплав на основе кобальта и хрома (Chroloy КХС) или эквивалент 64% Co29%Cr6,5%Mo |
Для литья бюгельных протезов |
Отличается текучестью, гарантирующей заполнение тончайших элементов каркаса зубного протеза отлитой конструкции |
Сплав никель-хромовый (Ceraloy-NiCr) или эквивалент 67%Ni24%Cr10%Mo |
Для литья коронок и мостовидных протезов |
Сплав обеспечивает результаты, сравнимые с использованием бериллиевых сплавов, но при этом является безопасным в применении |
Сплав легкоплавкий |
Для изготовления штампов, моделей, используемых в производстве коронок, кламмеров и бюгельных протезов |
Легкоплавкий сплав, содержащий висмут, олово, свинец |
Сплав железо хромоникелевый (ЖХНС 36Х18Н25С2-Д) или эквивалент |
Для применения в ортопедической стоматологии |
Сплав имеет хорошие литейные свойства, малую усадку и хорошую жидкотекучесть |
Сплав никель-хромовый (NiaMar) или эквивалент Fe25%Cr61%Ni10%Mo |
Для литья коронок и мостовидных протезов |
Сплав для литья для облицовки керамикой |
Никелид титана |
Имплантаты дентальные из никелида титана |
Сплав с эффектом памяти формы |
Наиболее применяемым металлическим материалом для изготовления деталей для протезирования, имплантации, лечения повреждений в современной травматологии остается титановый сплав Ti6Al4V и чистый титан. Такие изделия производит порядка десятка российских производителей, в основном малых предприятий и микропредприятий. Значительна и доля продукции ведущих зарубежных компаний-производителей имплантатов и других сопутствующих изделий. В зарубежной практике биомедицинской инженерии начинает формироваться новый тренд – использование аддитивных технологий для производства изделий сложной геометрической формы и микро-имплантатов. На российском рынке биоинженерных изделий такая продукция пока отсутствует.
Источники информации:
Е.А. Лукина, М.Ю. Коллеров, П.В. Панин, А.А. Хон Исследование износостойкости сплава на основе никелида титана для медицинских имплантатов // Титан. №3(53). 2016. 35-42.
Elena Lukina, Mikhail Kollerov, Jay Meswania, Alla Khon, Pavel Panin, Gordon W. Blunn. Fretting corrosion behavior of nitinol spinal rods in conjunction with titanium pedicle screws. Materials Science and Engineering C 72 (2017) 601–610. DOI: 10.1016/j.msec.2016.11.120
E.N. Bolbasov, A.V. Popkov, D.A. Popkov, E.N. Gorbach, I.A. Khlusov, A.S. Golovkin, A. Sinev, V.M. Bouznik, S.I. Tverdokhlebov, Y.G. Anissimov. Osteoinductive composite coatings for flexible intramedullary nails // Materials Science and Engineering C 75 (2017) 207–220. DOI: 10.1016/j.msec.2017.02.073
Elena Lukina, Mikhail Kollerov, Jay Meswania, Pavel Panin, Alla Khon, Gordon Blunn. The influence of TiN and DLC deposition on the wear resistance of Nitinol – Ti6Al4V combination for the medical application // Materials Today: Proceedings 4 (2017) 4675–4679
С.В. Сибилева, Л.С. Козлова. Обзор технологий получения покрытий на титановых сплавах плазменным электролитическим оксидированием. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S2-3-10
09.06.2018