ТАЗОВЫЙ КОМПОНЕНТ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2002 года по МПК A61F2/32 

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к тазовым компонентам эндопротезов тазобедренного сустава, предназначенных для лечения травматологических и ортопедических больных.

Среди большого разнообразия конструкций тазовых компонентов устройства, состоящие из сферического корпуса, полимерного вкладыша, шаровой головки и запирающего замка, выделились в отдельную группу так называемых биполярных эндопротезов, позаимствовав название у фирмы Biomet Incorporated, выпускающей подобные устройства под торговой маркой "BI-POLAR Articulating Components" с 1984 г.

Биполярные эндопротезы привлекают большое внимание хирургов, поскольку широко используются у больных с медиальными переломами бедренной кости. Данный вид эндопротеза является альтернативой тотальному эндопротезу, объединяя в себе основные качества как однополюсного, так и тотального эндопротезов. Операции при использовании биполярных эндопротозов являются значительно менее травматичными, чем при других видах протезирования, что объясняет преимущественное их использование у ослабленных пациентов, а также у больных пожилого и старческого возраста.

Особенностью биполярного эндопротеза является то, что он имеет два центра вращения - сферического корпуса, прилегающего к вертлужной впадине, и шарового шарнира.

К недостаткам биполярных эндопротезов можно отнести:
- большие контактные усилия и повышенное трение между поверхностью вертлужной впадины и сферическим корпусом;
- повышенное трение между вкладышем и шаровой головкой;
- смещение центров вращения за счет разрушения контактных поверхностей, а также как следствие смещения деталей в конструкции, что приводит к появлению нежелательных вращательных движений, а это в свою очередь приводит к деформации вертлужной впадины, выпадению шаровой головки и вывиху всего сустава;
- ненадежность фиксации шаровой головки и трудоемкость сборки-разборки эндопротеза во время операции.

Известен тазовый компонент эндопротеза тазобедренного сустава, включающий сферический корпус, полимерный вкладыш, шаровую головку и запирающий замок (см. патент США 4172296, класс 623-22, 1978 год).

В указанном патенте центр вращения сферического корпуса находится над центром вращения шаровой головки, что выводит ее из стабильного положения и выворачивает шаровую головку в правую сторону по часовой стрелке (отрицательный эксцентриситет).

В патенте США 4619658, класс 623-22, была предпринята попытка переместить центр вращения сферического корпуса и расположить его ниже центра вращения шаровой головки за счет изменения положения корпуса и шаровой головки. Это несколько стабилизировало появления нежелательных усилий, но не привело к окончательному их исключению. Шаровую головку в этом случае выворачивает в левую сторону по часовой стрелке (положительный эксцентриситет).

Еще одной проблемой тазового компонента эндопротеза является ненадежное крепление шаровой головки в сферическом корпусе.

Как известно, все узлы тазового компонента эндопротеза удерживаются в результате плотного прилегания сферического корпуса к поверхности вертлужной впадины, плотного контакта вкладыша с внутренней поверхностью сферического корпуса, обжима шаровой головки полимерным вкладышем и фиксации запирающими замками различных конструкций.

Известны неразъемные конструкции запирающих замков в тазовых компонентах, при выходе из строя которых, заменяется полностью весь компонент. Обычно эти замки выполняются из полимерного материала, упругие свойства которого положены в основу этих замков.

Например, известен патент США 4044403, класс 623-22, 1976 год, в котором в качестве запирающего замка используют полимерное кольцо с радиальными разрезами по нижнему краю, образующими подвижные лепестки. При вводе шаровой головки во вкладыш лепестки отклоняются в сторону, пропуская шар, а затем возвращаются в исходное положение, запирая всю конструкцию.

Известен патент США 4770658, класс 623-22, 1987 год, в котором полимерное кольцо с подвижными лепестками снабжается дополнительным стопорным кольцом, которое крепится с помощью пазов и выступов. Известен патент США 4770659, класс 623-22, 1987 год, в котором функцию запирающего замка выполняет нижняя часть полимерного вкладыша с торцевым упором, расположенным над горизонтально проложенной канавкой. Шаровая головка удерживается за счет сжимающих усилий нижней части вкладыша.

Согласно патенту США 4714477, класс 623-22, 1987 год, полимерный вкладыш перед сборкой дополнительно нагревают.

Общим недостатком перечисленных конструкций является отсутствие надежности при эксплуатации. Лепестки на полимерных кольцах часто лопаются, пазы и канавки истираются и изнашиваются, а кроме того, теряют эластичность и необходимую для удерживания жесткость.

Для устранения этих недостатков в запирающие замки вводят дополнительные фиксаторы типа пружины (патент США 4380090, класс 623-22, 1981 год), подпружиненные охватывающие кольца (патент США 4159544, класс 623-22, 1981 год).

Недостатком этих конструкций является наличие большого количества деталей, что при сборке во время операции занимает дополнительное время.

В тазовых компонентах эндопротезов существует еще одна проблема - возникновение значительного трения в начальный момент эксплуатации протеза между шаровой головкой и вкладышем.

Известны конструкции тазовых компонентов эндопротезов, в которых эта проблема решается путем введения подшипников между трущимися поверхностями (патент США 5092898, класс 623-22, 1989 год) или дополнительной металлической чашки с отполированными сферическими выступами (см., заявка РСТ 00/06053, класс A 61 F 2/32).

Однако приведенные дополнения в конструкции приводят к ее усложнению, увеличению количества деталей, а это, в конечном счете, не дает положительного результата.

Наиболее близким техническим решением является тазобедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава (см. Международную заявку 93/03687, класс A 61 F 2/32, 1993). Согласно заявке тазовый компонент включает сферический корпус с полимерным вкладышем, шаровой головкой и запирающим замком, при этом корпус выполнен в виде замкнутой камеры со съемным днищем, внутренняя полость которой снабжена гнездами для фиксации постоянного положения вкладыша, днища и запирающего замка, спрофилированных соответственно их внешней поверхности.

Недостатком конструкции является ненадежное крепление шаровой головки в сферическом корпусе за счет смещения центров вращения и возникновения вращающих моментов в результате стирания сферических поверхностей в процессе эксплуатации и разрушения запирающего замка, выполненного из полимерного материала.

Техническим результатом изобретения являются обеспечение надежности за счет совмещения и удержания центров вращения сферического корпуса и шаровой головки в нулевом положении (нулевой эксцентриситет) и тем самым исключения вращающих моментов.

Надежность тазового компонента эндопротеза зависит также и от жесткости конструкции, от надежности фиксации его деталей, сохранения их первоначального положения при эксплуатации и исключения самопроизвольного отсоединения.

В тазовом компоненте эндопротеза тазобедренного сустава, включающего сферический корпус с полимерным вкладышем, шаровой головкой и запирающим замком, у которого корпус выполнен в виде замкнутой камеры со съемным днищем, внутренняя полость которой снабжена гнездами для фиксации постоянного положения днища и запирающего замка, спрофилированных соответственно их внешней поверхности, днище выполнено с внешней резьбой, а запирающий замок выполнен в виде кольца с внешней левосторонней резьбой.

Изобретение имеет развитие, заключающееся в том, что в тазовом компоненте возможно использовать сферическую прокладку, установив ее между вкладышем и шаровой головкой. Дополнительная прокладка служит средством регулировки соосности в случаях несоответствия размеров шара и корпуса.

В данной конструкции целесообразно днище камеры выполнить с осевым отверстием, которое в зоне прилегания к шаровой головке выполнено в виде сферы, а в зоне шейки в виде конуса. Конус позволяет шейке свободно вращаться в осевом отверстии и увеличивать амплитуду угла поворота шаровой головки.

Желательно сферический корпус, шаровую головку и дополнительную прокладку выполнить из биологически инертного материала, имеющего высокую износостойкость и низкий коэффициент трения, а вкладыш из высокомолекулярного полиэтилена.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных примеров его реализации и прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 - общий вид тазового компонента эндопротеза тазобедренного сустава в разрезе.

На фиг. 2 показаны детали тазового компонента эндопротеза тазобедренного сустава в разобранном виде, в аксонометрии.

На фиг. 3 показаны детали тазового компонента эндопротеза тазобедренного сустава при использовании прокладки.

Патентуемый тазовый компонент эндопротеза тазобедренного сустава выполнен в виде сферической камеры 1 со съемным днищем 2. Во внутренней полости камеры 2 предусмотрено гнездо 3 для полимерного вкладыша 4 с шаровой внутренней поверхностью 5, гнездо 6 для съемного днища 2 с внутренней резьбой 7 и гнездо 8 для запирающего замка 9 с внутренней резьбой 10. Гнезда 3, 6, 8 спрофилированы соответственно внешним поверхностям полимерного вкладыша 4, съемного днища 2 и запирающего замка 9. Съемное днище 2 и запирающий замок 9, выполненный в виде кольца, снабжены внешней резьбой 11 и 12. При этом внутренняя резьба 10 и внешняя резьба 12 запирающего замка имеют левостороннюю направленность. Во внутренней полости 5 полимерного вкладыша размещена шаровая головка 13 на шейке 14. Осевое отверстие днища 2, прилегающее к шаровой головке 13, имеет сферическую форму, а к шейке 14 - коническую. Шейка 14 шаровой головки 13 крепится к ножке 15 бедренного компонента тазобедренного сустава.

Возможно выполнение тазового компонента тазобедренного сустава, когда между полимерным вкладышем 4 и шаровой головкой 13 устанавливается дополнительная прокладка 16.

Эндопротезирование тазобедренного сустава осуществляется следующим образом. Операцию проводят под общим обезболиванием в положении больного на спине. Одни из стандартных доступов обнажается капсула тазобедренного сустава. Производится резекция передней части капсулы тазобедренного сустава с обнажением места перелома шейки бедренной кости, затем удаляется головка бедренной кости. Обработка вертлужной впадины заключается в иссечении круглой связки.

Подбор тазового компонента эндопротеза осуществляется после измерения реальных размеров удаленной головки бедренной кости. Размер замкнутой камеры со съемным днищем должен приближаться по своему значению к максимальному размеру головки бедренной кости.

Сборку тазового компонента эндопротеза производят на инструментальном столе в следующей последовательности. В предварительно выбранный сферический корпус помещают полимерный вкладыш, например из хирулена, затем во вкладыш помещают шаровую головку. Заканчивают сборку тазового компонента завинчиванием днища по часовой стрелке и запирающего замка против часовой стрелки. Помещают тазовый компонент эндопротеза на ножку бедренного компонента и производят вправление биполярного эндопротеза в вертлужную впадину. Осуществляют контроль соответствия длины эндопротеза истинным размерам шейки бедренной кости противоположной конечности. С этой целью производят клинический и лабораторный контроль. Клинический контроль включает в себя измерение относительной длины нижних конечностей, значение которой должно быть одинаковым для обеих конечностей. Кроме того, производят осевую тракцию за оперированную конечность и определяют наличие смещения шаровой головки относительно дна вертлужной впадины. Смещение шаровой головки эндопротеза относительно вертлужной впадины более 5 мм является основанием для замены шаровой головки на головку иного, соответствующего большего типоразмера. При невозможности вправления шаровой головки тазового компонента эндопротеза в вертлужную впадину производят замену шаровой головки эндопротеза на шаровую головку соответствующего меньшего типоразмера. Лабораторный контроль осуществляют при помощи рентгенографии обеих тазобедренных суставов.

Необходимую замену шаровой головки тазового компонента эндопротеза производят на инструментальном столе. Для этого снимают шаровую головку с ножки бедренного компонента, отвинчивают кольцо запирающего замка и днище и извлекают шаровую головку. Затем выбирают шаровую головку необходимого типоразмера и производят сборку и установку эндопротеза в последовательности, описанной ранее. Повторно производят клинический и рентгенологический контроль. После правильной установки эндопротеза дренируют сустав дренажной трубкой и послойно зашивают рану.

Тазовые компоненты эндопротеза тазобедренного сустава (биполярные эндопротезы) изготавливают на базе АОО "СИНКО", а клинически используются в отделении неотложной травматологии опорно-двигательного аппарата Московского городского научно-исследовательского института скорой помощи имени Н.В. Склифосовского. В настоящее время биполярные эндопротезы стоят у 16 больных в течение года. Каких-либо жалоб на протезы у больных не возникало.

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к тазовым компонентам эндопротезов тазобедренного сустава, предназначенных для лечения травматологических и ортопедических больных. Изобретение обеспечивает надежность за счет совмещения и удержания центров вращения сферического корпуса и шаровой головки в нулевом положении и тем самым исключения вращающих моментов. Компонент включает сферический корпус с полимерным вкладышем, шаровой головкой и запирающим замком. Корпус выполнен в виде замкнутой камеры со съемным днищем, внутренняя полость которой снабжена гнездами для фиксации постоянного положения вкладыша, днища и запирающего замка, спрофилированных соответственно их внешней поверхности. Днище выполнено с внешней резьбой. Запирающий замок выполнен в виде кольца с внешней левосторонней резьбой. Между вкладышем и шаровой головкой дополнительно установлена прокладка. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Тазовый компонент эндопротеза тазобедренного сустава, включающий сферический корпус с полимерным вкладышем, шаровой головкой и запирающим замком, при этом корпус выполнен в виде замкнутой камеры со съемным днищем, внутренняя полость которой снабжена гнездами для фиксации постоянного положения вкладыша, днища и запирающего замка, спрофилированных соответственно их внешней поверхности, отличающийся тем, что днище выполнено с внешней резьбой, а запирающий замок выполнен в виде кольца с внешней левосторонней резьбой. 2. Тазовый компонент по п. 1, отличающийся тем, что между вкладышем и шаровой головкой дополнительно установлена прокладка.