ЭНДОПРОТЕЗ КОЛЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2003 года по МПК A61F2/38 

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, а именно к эндопртезированию суставов.

Аналогом данной разновидности эндопротеза, предназначенного для восстановления движений в разрушенном коленном суставе при замещении суставных поверхностей мыщелков бедренной и большеберцовой костей за счет восстановления переднезадней подвижности в сагиттальной плоскости подобно скольжению менисков в нормальном коленном суставе, является эндопротез, описанный в монографии: Goodfellow J. W. and O^,Connor J. Clinical results of the Oxford knee surfase arthoplasty of the tibiofemoral joint with a meniscal bearing prosthesis // Clin. Orthop. - 1986. - 205. - P. 21-42.

Эндопротез состоит из двух отдельных сферических металлических бедренных компонентов для замены суставной поверхности внутреннего и наружного мыщелков бедренной кости, фиксирующихся костным цементом. Большеберцовые компоненты - две отдельные плоские металлические пластины, регулируемые по толщине и по площади, предназначенные для замены суставной поверхности наружного и внутреннего мыщелка большеберцовой кости, также цементируются в кость. Между бедренным и большеберцовыми компонентами (наружным и внутренним) скользящие полиэтиленовые вкладыши - "мениски" могут двигаться спереди назад по большеберцовому компоненту.

Недостатком данной конструкции является то, что при операции необходимо сохранение связочного аппарата коленного сустава и баланса сухожилий и мягкотканных структур коленного сустава посредством регулировки толщины компонентов, при этом не уделяется особого внимания восстановлению нормального разгибания коленного сустава.

Данные недостатки частично устранены в эндопротезе коленного сустава, предназначенного для восстановления его функции за счет восстановления сгибательно-разгибательных движений и скольжения компонентов по типу подвижных менисков нормального коленного сустава, описанного в монографии: Buechel F. F. , Pappas P.D. Long-term survivorship analysis of cruciate-sparing versus cruciate-sacrificing knee prostheses using meniscal bearings // Clin. Orthop. - 1990. - 260. - P. 162-170.

Данный эндопротез имеет металлический бедренный компонент сферической формы, позволяющий одномоментно заместить всю суставную поверхность дистального отдела бедренной кости и имеющий углубление для скольжения надколенника.

Большеберцовый компонент данного эндопротеза также выполнен из металла и его суставная поверхность имеет вид платформы с продольными направляющими, которые созданы для скольжения по ним двух полукруглых вкладышей, выполненных из высокомолекулярного полиэтилена. Вкладыши предназначены для воссоздания соответственно наружного и внутреннего мениска, подобно таковым в здоровом коленном суставе, и могут смещаться по поверхности большеберцового компонента в сагиттальной плоскости кпереди и кзади.

При имплантации эндопротеза допускается резекция передней крестообразной связки, однако необходимо сохранять боковые и заднюю крестообразные связки. Данная конструкция предусматривает как цементную, так и бесцементную фиксацию компонентов к кости и возможность замещения суставной поверхности надколенника.

В качестве прототипа выбран эндопротез коленного сустава, состоящий из металлических бедренного и большеберцового компонентов и полиэтиленовой ротирующейся платформы между ними. За счет подвижности ротационного скольжения полиэтиленового плато уменьшаются нагрузки при контакте бедренного и большеберцового компонентов (Sorrels R.B. Primarry knee arthroplasty: long-term outcomes. The rotating platform mobile bearing TKA // Orthopedics - 1996. - Vol. 19. - 9).

Бедренный компонент эндопротеза выполнен из металлического сплава, его форма близко воспроизводит естественную поверхности мыщелков бедренной кости. Его рабочая поверхность полирована и имеет на переднем фланце борозду для скольжения коленной чашечки. Компоненты производятся для правого и левого коленных суставов, что определяется углом отклонения переднего фланца кнаружи или кнутри от центральной оси во фронтальной плоскости. Компоненты изготавливаются как для фиксации при помощи костного цемента, так и для бесцементной фиксации за счет нанесенного на их обратную поверхность специального покрытия.

Большеберцовый компонент выполнен из металла в виде платформы с конусообразной цилиндрической ножкой для фиксации в метаэпифизе большеберцовой кости. Со стороны суставной поверхности большеберцовый компонент имеет воронкообразное углубление в центре платформы, равное длине ножки, для установки в него полиэтиленового вкладыша. Вся суставная поверхность металлического большеберцового компонента (платформа и воронкообразное углубление) подвергается полировке.

Вкладыш между бедренным и большеберцовым компонентом целиком изготовлен из высокомолекулярного полиэтилена, он представляет собой платформу с ножкой в виде цилиндрического конуса. Поверхность вкладыша, контактирующая с бедренным компонентом, несколько вогнута соответственно суставной поверхности нормальной большеберцовой кости и имеет выступ на передней поверхности, предупреждающий его соскальзывание кпереди при полном разгибании коленного сустава. Ножка вкладыша в виде цилиндрического конуса свободно устанавливается в воронкообразное углубление металлического большеберцового компонента и имеет возможность свободно ретироваться, скользя по его полированной поверхности кнутри и кнаружи, что частично воспроизводит нормальную кинематику коленного сустава.

Искусственный надколенник состоит из металлической платформы для фиксации с костью коленной чашечки и закрепленного на ней подвижного полиэтиленового вкладыша, который, помимо вращательных движений, после имплантации эндопротеза скользит по его бедренному компоненту при сгибании и разгибании.

Большеберцовый и надколенниковый компоненты могут фиксироваться без цемента за счет специального напыления или на костном цементе.

При установке эндопротеза предусматривается резекция передней и задней крестообразных связок.

В данной конструкции частично устранены недостатки аналогов, однако, и в данном эндопротезе имеются существенные минусы, а именно:
1. конструкция эндопротеза позволяет восстановить лишь сгибательно-раздвигательные и ротационные движения в коленном суставе;
2. конструкция эндопротеза не предотвращает соскальзывания бедренного компонента кзади при сгибании, хотя предполагает резекцию задней крестообразной связки при имплантации эндопротеза;
3. воронкообразное углубление в большеберцовом компоненте предназначенное для установки и вращения полиэтиленового вкладыша, формирует полость в металлической ножке большеберцового компонента, что приводит к уменьшению толщины его стенок с последующим развитием перелома ножки в результате непрерывных циклических движений эндопротеза;
4. металлическое плато эндопротеза для фиксации надколенникового компонента требует дополнительной резекции суставной поверхности надколенника, в связи с чем уменьшается его устойчивость к нагрузкам при сгибании в коленном суставе и увеличивается риск развития переломов;
5. целью предлагаемого изобретения является улучшение биомеханики эндопротезированного коленного сустава, предотвращение его вывихивания, уменьшение риска износа компонентов эндопротеза и развития переломов контактирующих с ними костей, благодаря чему улучшится его безболезненное функционирование с нормальной амплитудой движений и увеличится срок службы эндопротеза.

Указанная цель достигается за счет того, что подвижный вкладыш из высокомолекулярного полиэтилена может выполнять не только ротационные, но и переднезадние скользящие движения относительно большеберцового компонента. Для обеспечения данных движений на большеберцовом компоненте имеется цилиндрический штырь, а на контактирующей с ним поверхности полимерного вкладыша - ответное углубление в виде эллипса, штырь большеберцового компонента входит в углубление полимерного вкладыша, при этом конфигурация соединения штырь-углубление позволяет полимерному вкладышу выполнять ротационные и переднезадние скользящие движения относительно большеберцового компонента, а полимерный вкладыш имеет высокий передний выступ с наклоном кзади, входящий в паз межмыщелковой зоны бедренного компонента, при этом соединение передний выступ - паз выполнено таким образом, чтобы обеспечить стабильность в сагиттальной плоскости бедренного компонента относительно полимерного вкладыша.

Среди известных технических решений не обнаружено объекта аналогичного назначения, содержащего отличительные от прототипа признаки, направленные на достижение той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения эндопротезе.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид эндопротеза.

Эндопротез коленного сустава состоит из металлического бедренного компонента 1, суставная поверхность которого близко повторяет анатомию мыщелков бедренной кости, металлического большеберцового компонента 3, вкладыша из полимера 2, обеспечивающего переднезаднюю и ротационную подвижность эндопротеза, а также стабильность в сагиттальной плоскости и надколенникового компонента, целиком созданного из высокомолекулярного полиэтилена.

Бедренный компонент 1 в форме неправильной полусферы близко воспроизводит анатомию суставной поверхности мыщелков бедренной кости, имеет передний фланец 4 с углублением для скольжения надколенника и мыщелковую часть 5 с пазом прямоугольного сечения 6 для контакта со стабилизирующим выступом 7 на суставной поверхности вкладыша из полимера 2.

Большеберцовый компонент состоит из металлической платформы 8 с центральной ножкой 9 для фиксации в мыщелках большеберцовой кости, предотвращающей ротационное расшатывание компонента в кости. Плоская рабочая часть металлической платформы полностью тщательно отполирована. На ней расположен полированный штырь 10 цилиндрической формы, на который надевается вкладыш из полимера 2.

Вкладыш 2 эндопротеза имеет две контактных поверхности 11, взаимодействующие с бедренным компонентом, и плоскость 12, взаимодействующую с металлической платформой 8 большеберцового компонента. Плоская нижняя поверхность вкладыша 2, контактирующая с платформой 8 большеберцового компонента, имеет углубление эллипсовидной формы 13, которое при соединении со штырем 10 позволяет вкладышу 2 выполнять ротационные движения кнутри и кнаружи, а также скользить кпереди и кзади в сагиттальной плоскости, что соответствует биомеханике коленного сустава в норме.

Контактная поверхность 11 вкладыша 2, контактирующая с бедренным компонентом 1, близко воспроизводит анатомию суставной поверхности большеберцовой кости и конгруэнтна кривизне ответных поверхностей бедренного компонента. Спереди на вкладыше 2 сформирован выступ 7 прямоугольного сечения, имеющий скос кзади, предназначенный для взаимодействия с соответствующим пазом 6 бедренного компонента и призванный обеспечить стабильность при сгибании и полном разгибании коленного сустава, не ограничивая амплитуду сгибательно-разгибательных движений.

Бедренный и большеберцовый компоненты могут быть выполнены в варианте для безцементной фиксации (за счет специального пористого покрытия) и в варианте для фиксации на костном цементе.

Надколенник эндопротеза может быть любой известной ранее конструкции, например из полимера в виде полусферы с центральной короткой ножкой, для внедрения в резецированную кость.

Эндопротез универсален и может применяться для замены как правого, так и левого сустава.

Техника операции не отличается от техники имплантации аналогичных анатомических конструкций.

Вследствие описанной выше конструкции улучшена кинематика компонентов эндопротеза и обеспечиваются не только сгибательно-разгибательные и ротационные движения, но и переднезаднее скольжение, что точнее воспроизводит биомеханику здорового сустава, позволяя восстановить объем движения в прооперированном суставе с нормальной амплитудой движений, при сохранении полной стабильности в сагиттальной плоскости независимо от состояния крестообразных связок, чем и достигается основная цель изобретения.

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедии и травматологии. Изобретение обеспечивает восстановление функции коленного сустава при травмах и заболеваниях. Устройство содержит бедренный большеберцовый компонент и полимерный вкладыш. На большеберцовом компоненте имеется цилиндрический штырь, а на контактирующей с ним поверхности полимерного вкладыша - ответное углубление в виде эллипса. Штырь большеберцового компонента входит в углубление полимерного вкладыша, при этом конфигурация соединения штырь-углубление позволяет полимерному вкладышу выполнять ротационные и переднезадние скользящие движения относительно большеберцового компонента. Полимерный вкладыш имеет высокий передний выступ с наклоном кзади, входящий в паз межмыщелковой зоны бедренного компонента, при этом соединение передний выступ - паз выполнено таким образом, чтобы обеспечить стабильность в сагиттальной плоскости бедренного компонента относительно полимерного вкладыша. 1 ил.

Эндопротез коленного сустава, состоящий из бедренного, большеберцового компонентов и полимерного вкладыша, отличающийся тем, что на большеберцовом компоненте имеется цилиндрический штырь, а на контактирующей с ним поверхности полимерного вкладыша ответное углубление в виде эллипса, штырь большеберцового компонента входит в углубление полимерного вкладыша, при этом конфигурация соединения штырь-углубление позволяет полимерному вкладышу выполнять ротационные и переднезадние скользящие движения относительно большеберцового компонента, а полимерный вкладыш имеет высокий передний выступ с наклоном кзади, входящий в паз межмыщелковой зоны бедренного компонента, при этом соединение передний выступ - паз выполнено таким образом, чтобы обеспечить стабильность в сагиттальной плоскости бедренного компонента относительно полимерного вкладыша.