БЕДРЕННЫЙ КОМПОНЕНТ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2003 года по МПК A61F2/32 

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии, ревматологии и ортопедии, а более конкретно к конструкции бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава бесцементной фиксации, который может быть использован при оперативном лечении переломов шейки бедра и различных заболеваний.

Для обеспечения длительного и комфортного функционирования эндопротеза ножка должна быть надежно закреплена в костномозговом канале бедренной кости и обладать достаточным запасом усталостной прочности.

Известен бедренный компонент тазобедренного сустава (патент США 4657552, кл. 623-23, МПК А 61 F 2/32). Согласно патенту ножка бедренного компонента с медиальной стороны также выполнена фигурной, образующей в плоской проекции клин, стороны которого сходятся под углом от 2 до 3^o к концу ножки. Кроме этого, медиальная и латеральная стороны ножки сходятся под углом от 5 до 10^o. Благодаря этой конструкции ножка бедренного компонента работает наподобие клина, однако такая форма ножки не совсем соответствует форме костномозгового канала бедренной кости в проксимальной ее части, поэтому фиксация ножки будет в основном в дистальной части, а это ведет к увеличению амплитуды микроперемещений проксимального конца ножки и, как следствие, наступлению нестабильности и расшатыванию ножки.

Известно решение нецементируемого бедренного компонента К. Цваймюллера SL-PLUS (Каталог ЗАО "Медика холдинг" Москва, 1999 г., представляющей продукцию фирмы PLUS Endoprothetik AG, Швейцария).

Сечение ножки прямоугольное, а форма клиновидная, сужающаяся к дистальному концу во всех плоскостях, проксимальная часть с медиальной стороны дугообразно изогнута, образуя калькарный свод, а с латеральной стороны выполнено анатомическое крыло.

Недостатком конструкции является излишняя наполненность проксимальной части ножки с медиальной стороны, особенно в верхней части, т.к. сечение проксимальной части кости имеет форму треугольника с закругленными краями, и такая форма приводит к излишнему удалению спонгиозной кости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава (патент RU 2074675, МПК A 61 F 2/32, 1997г.).

Согласно патенту ножка бедренного компонента с медиальной стороны также выполнена фигурной, образующей в проекции с медиальной стороны вытянутый в длину шестиугольник, а дистальная часть ножки выполнена конусной, проксимальная часть медиальной стороны дугообразно изогнута.

Конструкция этой ножки соответствует строению костномозгового канала бедренной кости. Однако она обладает следующими недостатками:
Во-первых, круглое сечение ножки в дистальной части хоть и соответствует форме костномозгового канала бедренной кости, но по прочностным показателям не является оптимальным, уступая прямоугольным и квадратным сечениям, т.к. в них напряжения изгиба распределяются более экономично и при одинаковой площади сечения позволяют повысить несущую способность на ~30% по сравнению с круглым сечением. Во-вторых, при циклической нагрузке на границе кость-имплантат возникают контактные напряжения, распределяющиеся по параболическому закону, и при пиковых нагрузках могут превысить физиологически допустимые значения 10....20 МПа, а это может привести к остеолизису. В-третьих, округлая форма ножки не обеспечивает надежной ротационной стабильности и не представляет возможности успешной вторичной остеоинтеграции, т.к. уменьшает жизненное пространство для снабжения кости питательными веществами из модулярного канала.

В основу заявляемого изобретения положена задача создания бедренного компонента тазобедренного сустава, который бы обеспечивал надежность первичной фиксации ножки, повышая надежность бесцементного крепления в бедренной кости, уменьшал бы срок реабилитации больного за счет меньшего травмирования спонгиозной кости, скорейшей регенерации костной ткани и ее остеоинтеграции с ножкой эндопротеза, увеличения комфортности и срока эксплуатации эндопротеза. Выведены и предложены математические выражения для определения характерных геометрических размеров ножки в зависимости от радиуса дуги изгиба проксимальной части медиальной стороны ножки и порядкового номера ее типоразмера.

Для достижения указанного технического результата в бедренном компоненте эндопротеза тазобедренного сустава, включающего ножку, проксимальная часть медиальной стороны которой дугообразно изогнута и с этой стороны выполнена фигурной в виде шестиугольника, воротничок и шейку, дистальная часть ножки до линии касания дуги имеет форму обелиска, а выше этой линии до воротничка, выполненного в районе остеотомии шейки бедра в поперечном сечении, имеет шестиугольную форму, характерные геометрические размеры ножки в поперечном сечении в районе сопряжения проксимальной медиальной дуги с дистальной частью ножки, выполненной в виде обелиска, ее ширина и толщина, являющаяся диагональю шестиугольника, длина дистальной и проксимальной частей ножки, полная длина ножки, порядковый номер ее типоразмера, толщина в подворотничковой зоне, являющаяся стороной шестиугольника, и величина радиуса дуги определяются из выражений:
H=3/40•R+(n-1);
B=1/10•R+(n-1)/80•R;
l=8/15•R+(n-1)/15•R;
C=29/60•R;
L=47/40•R+(n-1)/15•R;
h=2/25•R,
где H и В - ширина и толщина ножки в поперечном сечении в районе сопряжения проксимальной медиальной дуги с дистальной частью ножки соответственно;
R - радиус дуги изгиба проксимальной части ножки;
n - порядковый номер типоразмера ножки;
1, С и L - длина дистальной, проксимальной частей ножки и полная длина ножки соответственно;
h - толщина в подворотничковой зоне;
при этом углы наклона граней обелиска между медиальной и латеральной стороной составляют от 3 до 5^o, а вентральной и дорсальной сторонами от 1 до 3^o, причем радиус дуги изгиба проксимальной части ножки находится в пределах от 100 до 125 мм;
проксимальная часть латеральной стороны ножки скошена, при этом высота скоса составляет от 1/2 до 1/3 длины проксимальной части ножки;
проксимальная часть ножки снабжена трехмерным каппилярно-пористым покрытием, при этом общая пористость покрытия составляет не менее 50%, а размер пор от 10 до 500 мкм, причем длина нанесения покрытия составляет от 6/12 до 9/12 величины радиуса дуги изгиба проксимальной части ножки, а толщина покрытия не менее максимального размера пор.

На ножку может быть дополнительно нанесено биоинертное покрытие, например цирконий, обладающий высокой коррозионной стойкостью и биосовместимостью с тканями организма
На фиг. 1 изображен общий вид бедренного компонента тазобедренного сустава во фронтальной плоскости, на фиг.2 - вид А с фиг.1 в медиальной плоскости; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1.

Бедренный компонент тазобедренного сустава (фиг.1) включает ножку 1, проксимальная часть 2 медиальной стороны 3 дугообразно изогнута радиусом R. Медиальная сторона 3 выполнена фигурной в виде шестиугольника 4 (фиг.2). Проксимальная часть 2 ножки 1 переходит в шейку 5. Дистальная часть 6 ножки 1 имеет форму обелиска, сужающегося к дистальному концу. Выше линии касания 7 (фиг. 2) дуги радиусом R с дистальной частью 6 ножки 1 до воротничка 8 в поперечном сечении имеет форму шестиугольника 9 (фиг.3). Характерные геометрические размеры ножки: ее ширина В (фиг.1) и толщина Н (фиг.2), проходящие по линии касания 7 дуги радиусом R с дистальной частью 6 ножки 1, длина С проксимальной части 2 ножки 1, длина l дистальной части 6 и полная длина L ножки 1, толщина h (фиг.2) в подворотничковой зоне, являющаяся стороной шестиугольника 4.

Техника установки бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава заключается в следующем. После вскрытия мягких тканей тазобедренного сустава и остеотомии шейки бедра специальным инструментом, например разверткой, вскрывают костномозговой канал бедренной кости. После этого рашпилями, соответствующими по форме и геометрическим размерам ножке эндопротеза самого малого типоразмера, возвратно-поступательными движениями последовательно обрабатывают костное ложе бедренной кости под ножку необходимого типоразмера. Далее ножка вводится в канал и с помощью специального инструмента устанавливается в костное ложе до его заклинивания.

Для определения оптимального радиуса медиальной дуги проксимальной части ножки были произведены статистические замеры рентгеновских снимков бедренной кости пациентов травматологического отделения ЦНИИТО им. Н.Н. Приорова. На основании замеров было установлено, что радиус дуги Адамса колеблется в зависимости от размера бедренной кости от 90 до 130 мм. Наиболее оптимальным размером медиальной дуги для построения типоразмерного ряда из 5 ножек является радиус 120 мм.

Определение характерных геометрических размеров ножек в зависимости от типоразмера в соответствии с формулой изобретения производится следующим образом:
Для наименьшего типоразмера n=1.

Толщина ножки в районе линии сопряжения проксимальной медиальной дуги с дистальной частью, в мм:
Н=3/40•R+(n-1)=3/40•120+(1-1)=9.

Ширина ножки в районе сопряжения проксимальной медиальной дуги с дистальной ее частью, в мм:
B=1/10•R+(n-1)/80•R=1/10•120+(1-1)/80•120=12.

Длина дистальной части ножки, в мм:
1=8/15•R+(n-1)/15•R=8/15•120+(1-1)/15•120=64.

Полная длина ножки, в мм:
L=47/40•R+(n-1)/15•R=47/40•120+(1-1)/15•120=141.

Длина проксимальной части ножки, в мм:
C=29/60•R=29/60•120=58.

Толщина в подворотничковой зоне, в мм:
h=2/25•R=2/25•120=9,6.

Углы схождения медиальной и латеральной сторон выбираются в диапазоне от 3 до 5^o, а дорсальной и вентральной сторон в диапазоне от 1 до 3^o. По этим размерам геометрически строится ножка.

Длина проксимальной части ножки и ее толщина в подворотничковой зоне постоянны для всех типоразмеров ножек бедренных компонентов. Аналогичным образом определяются размеры для всех остальных типоразмеров ножек. Клиническая практика показывает, что 5 типоразмеров ножек вполне хватает для обеспечения положительной имплантации в подавляющем большинстве случаев.

Изобретение относится к медицине, в частности к ревматологии, травматологии и ортопедии, а именно к конструкции бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава. Изобретение обеспечивает повышение надежности первичной фиксации ножки, уменьшение срока реабилитации больного за счет меньшего травмирования спонгиозной кости и скорейшей регенерации костной ткани с последующей ее остеоинтеграцией с ножкой эндопротеза, увеличения комфортности и срока эксплуатации эндопротеза. Дистальная часть ножки выполнена в виде обелиска. Проксимальная часть медиальной стороны дугообразно изогнута и выше линии касания медиальной дуги с дистальной частью ножки имеет в поперечном сечении шестиугольную форму. Характерные геометрические размеры ножки определяются математическими выражениями в зависимости от величины радиуса медиальной дуги и порядкового номера типоразмера ножки. На проксимальной стороне с латеральной стороны выполнен скос. Проксимальная часть ножки снабжена трехмерным капиллярно-пористым покрытием на толщину не менее максимального размера поры. Пористость покрытия составляет не менее 50%. На ножку нанесено биоинертное покрытие - цирконий, биологически совместимое с тканями организма. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава, включающий ножку, проксимальная часть медиальной стороны которой дугообразно изогнута и с этой стороны выполнена фигурной в виде шестиугольника, воротничок и шейку, отличающийся тем, что дистальная часть ножки до линии касания дуги имеет форму обелиска, а выше этой линии до воротничка, находящегося в районе плоскости остеотомии шейки бедра, в поперечном сечении имеет шестиугольную форму.2. Бедренный компонент по п.1, отличающийся тем, что характерные геометрические размеры ножки, в поперечном сечении в районе линии касания проксимальной медиальной дуги с дистальной частью ножки, выполненной в виде обелиска, ее ширина и толщина, являющаяся диагональю шестиугольника, длина дистальной и проксимальной частей ножки, полная длина и порядковый номер ее типоразмера, толщина в подворотничковой зоне, являющаяся стороной шестиугольника, определяются из выражений

Н=3/40×R+(n-1);

В=1/10×R+(n-1)/80×R;

l=8/15×R+(n-1)/15×R;

C=29/60×R;

L=47/40×R+(n-1)/15×R;

h=2/25×R,

где Н и В - ширина и толщина ножки в поперечном сечении в районе сопряжения проксимальной медиальной с дистальной частью ножки соответственно;

R - радиус дуги изгиба проксимальной части ножки;

n - порядковый номер типоразмера ножки;

1, С и L - длина дистальной части ножки, проксимальной части ножки и всей ножки соответственно;

h - толщина в подворотничковой зоне;

при этом углы наклона граней обелиска между медиальной и латеральной сторонами составляют от 3 до 5°, вентральной и дорсальной сторонами от 1 до 3°, причем радиус дуги изгиба проксимальной части ножки находится в пределах от 100 до 125 мм.