ЭНДОПРОТЕЗ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2008 года по МПК A61F2/32 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии.

Известен эндопротез, чашка которого имеет кольцевой венчик, разделенный на лепестки, выступающие за края вертлужной впадины и предохраняющие проваливание чашки в таз, а круглая ножка протеза отделена от канала силиконовой прокладкой и металлическим кожухом для равномерного распределения локальных нагрузок ножки на всю площадь опоры кожуха. Межвертельная часть протеза выполнена в виде косо поставленной пятки с блокирующим винтом на наружную стенку диафиза (авт. св. СССР 1572604, 28.12.1987 г.).

Недостатком этого эндопротеза является попытка прочно закрепить бедренный компонент: блокирующий винт и косо поставленная пятка препятствуют ротации ножки, и, таким образом, при ходьбе каждый опорный толчок ногой будет передаваться в виде жесткого толчка металлом на костную ткань диафиза бедра, что приведет при длительной эксплуатации протеза к его нестабильности.

Этот недостаток частично устранен в известном эндопротезе, принятом за прототип настоящего изобретения (патент РФ 2223068, С1, 10.02.2004 г.), благодаря тому, что при нагружении конечности во время толчков опорного времени ножка эндопротеза имеет возможность слегка проворачиваться (ротироваться) и не оказывает ротационного толчка на кость диафиза, а это, в конечном счете, обеспечивает профилактику нестабильности эндопротеза. Эндопротез содержит ножку, вкладыш, головку, шейку, пятку, кожух под ножку и чашку, снабженную кольцевым венчиком, разрезанным на отдельные лепестки с отверстиями под винты. Ножка выполнена с круглым сечением и покрытием из тефлона для обеспечения скольжения ножки относительно внутренней стенки кожуха с возможностью ротационных движений. Кожух выполнен с расширением в виде кольца для предотвращения миграции в бедренный канал и с отверстиями для циркуляции тканевой жидкости.

Основной недостаток данного эндопротеза заключается в том, что технический результат изобретения, заключающийся в предупреждении рассасывания кости диафиза под давлением ножки, не может быть достигнут из-за того, что кожух выполнен с расширением в виде кольца для предотвращения миграции в бедренный канал, что не соответствует практике и, поскольку опорная площадь кольца мала, создает повышенную нагрузку и давление на кость со стороны медиального угла диафиза бедренной кости под давлением нагрузки на головку сустава.

Кроме того, недостотком является и то, что чашка эндопротеза фиксируется отдельными лепестками, разделенными до ее краев; каждый из лепестков крепится автономно, и в момент опорного толчка при нагрузке на чашку распределяются неравномерно на отдельные лепестки, что приводит к их расшатыванию, и чашка эндопротеза становится не фиксированной. Покрытие ножки эндопротеза тефлоном с целью обеспечить скольжение ножки относительно внутренней поверхности кожуха приведет к тому, что протез будет недолговечным, т.к. тефлон по своим свойствам не выдерживает длительное трение о металл, особенно в момент опорного толчка.

Причиной создания данного изобретени явилась необходимость решения следующих задач.

Предотвратить рассасывание кости путем перераспределения нагрузки со стороны эндопротеза на кость, действующей на критические места, а именно на остеотомированную плоскость с внутренней стороны диафиза бедра и на стенку костномозгового канала, контактирующую с дистальным концом ножки.

Технический результат настоящего заявленного изобретения заключается в предупреждении рассасывания кости диафиза под давлением ножки. Заявленное изобретение является дальнейшим развитием описанного выше изобретения.

Поставленная задача решается тем, что в эндопротезе тазобедренного сустава, содержащем чашку, жестко фиксирующуюся в вертлужной впадине малого таза, головку, вводимую в чашку, ножку с покрытием, шейку, идущую от ножки сустава к его головке, кожух с торцевой опорой и с отверстиями, вводимый в канал бедренной кости, при этом торцевая опора фиксирует кожух на горизонтальном срезе бедренной кости, а ножка установлена в кожухе с возможностью проворота, кожух выполнен длиннее ножки, шейка у основания имеет кронштейн с опорной пяткой, последняя опирается на торцевую опору кожуха.

Поставленная задача решается также тем, что от торцевой опоры спускаются фиксирующие лепестки, которые имеют возможность крепления к внутренней стороне бедренной кости винтами.

Поставленная задача решается также тем, что поверхность торцевой опоры кожуха выполнена полированной, а в пятке выполнено углубление, заполненное тефлоном или кинаром.

Поставленная задача решается также тем, что покрытие выполнено из пористого материала - политетрафлюорэтилена.

Поставленная задача решается также тем, что отверстия расположены спирально по всей поверхности кожуха и имеют овальную форму.

Поставленная задача решается также тем, что вдоль ножки выполнен желоб, заполненный костезамещающей массой.

Поставленная задача решается также тем, что костезамещающая масса имеет пористую структуру и заполнена антибиотиками пролонгированного действия.

Поставленная задача решается также тем, что костезамещающая масса представляет собой керамику с гидрооксиапатитом.

Поставленная задача решается также тем, что чашка эндопротеза имеет торцевую опору.

Поставленная задача решается также тем, что в торцевой опоре суставной чашки выполнены отверстия для фильтрации тканевой жидкости.

Поставленная задача решается также тем, что желоб выполнен прямоугольным и плавно оканчивается выше окончания ножки, а дно желоба имеет прямоугольную форму.

Поставленная задача решается также тем, что глубина желоба составляет 1/3 диаметра ножки.

Поставленная задача решается также тем, что желоб выполнен прямоугольным вначале и расположен ниже шейки муфты, и плавно оканчивается выше окончания ножки, а дно желоба имеет прямоугольную форму.

Поставленная задача решается также тем, что глубина желоба составляет 1/3 диаметра ножки, а дуга желоба по окружности не более 1/3 окружности (120°).

После решения вышеописанных задач было создано изобретение с техническим результатом, обеспечивающим возможность предотвращения рассасывания кости путем перераспределения нагрузки со стороны эндопротеза на кость, действующей на критические места, а именно на остеотомированную плоскость с внутренней стороны диафиза бедра и на стенку костномозгового канала, контактирующую с дистальным концом ножки.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг.1 представлено схематическое изображение бедренной кости с тотальным эндопротезом.

На фиг.2 схематически представленно продольное сечение эндопротеза.

На фиг.2а схематически представлен узел «В» фиг.2.

На фиг.2б схематически представлен вид по стрелке 3 на фиг.2.

На фиг.2в схематически представлен узел «С» фиг.2.

На фиг.3 схематически представлено сечение по стрелкам III-III на фиг.2.

На фиг.4 схематически представлено сечение по стрелкам IV-IV на фиг.2.

На фиг.5 схематически представлено сечение по стрелкам V-V на фиг.2.

На фиг.6 схематически представлено сечение по стрелкам VI-VI на фиг.2.

На фиг.1 схематически представлен предлагаемый искусственный тазобедренный сустав 100. Этот диафиз бедренной кости 35, в канале которого 36 находится ножка эндопротеза 13 круглого сечения (по Сивашу), от которой под углом отходит шейка 12 и оканчивается головкой сустава 11, зафиксированная в чашке эндопротеза 7. Чашка 7 эндопротеза прочно фиксируется в вертикальной впадине малого таза.

Практика специалистов всего мира и опыты показали, что при давлении веса тела на головку сустава 11 наибольшая нагрузка на диафиз бедренной кости приходится на ее верхнемедиальную область, образуя основной очаг резорбции диафиза бедренной кости. В это время ножка протеза 13, особенно ее нижнее окончание 37, отклоняется от срединной линии канала 38 диафиза, т.к. ножка, шейка и головка протеза являются монолитом, образуя очаги резорбции 6 и 6а. Естественно, что очаги резорбции 6 и 6а (рассасывания) канала не способствуют жесткой фиксации ножки. Во всем мире при конструировании эндопротезов исходят из того, что биомеханика бедренной кости с тотальным эндопротезом принимается за консоль.

Консоль, по определению, - механическое приспособление в виде стержня или балки, один конец которого имеет жесткую фиксацию.

Стремясь усилить фиксацию, ножки изготавливают различных геометрических форм в сечении, проводят их цементирование. Но это лишь усиливает травматический эффект.

На фиг.1, где схематически представлены очаги рассасывания 6 и 6а, очаг 6 - область опоры эндопротеза на диафиз бедренной кости. Позицией 2 обозначена точка опоры рычага протеза, вокруг которой поворачиваются плечи рычага (условно от точки 2 до позиции 37 и от точки 2 до позиции 11, фиг.1). Таким образом, биомеханика бедренной кости с эндопротезом представляет собой рычаг I рода.

Рычаг, по определению, - механическое приспособление для уравновешивания меньшей силой большую за счет разницы длин плеч, идущих от оси вращения и направленных в разные стороны.

В предлагаемой конструкции подвижность ножки, ее давление на стенки канала диафиза защищено металлическим кожухом 14.

Кожух 14 плотно прилегает к стенкам канала бедренной кости, имеет отверстия 15 овальной формы, распложенные спирально по всей поверхности кожуха. Размеры отверстий 2-3 или 4-6 мм. (фиг.2в). Кожух 14 изготавливается из титана или сплавов титана. Возможно его изготовление из биологически чистых материалов, нержавеющей стали, тантала.

Кожух 14 имеет торцевую опору 21, лежащую на горизантальном срезе бедренной кости 41. Поверхность этой торцевой опоры 21 отполирована (фиг.2, 2а и 2б) и на отполированную поверхность 21 может быть нанесено покрытие из плохо стираемого материала, например алмаза. От торцевой опоры 21 спускаются фиксирующие лепестки 25 в количестве 3-5 штук, которые крепятся к внутренней стороне горизантального среза 41 медицинскими винтами 40 (фиг.2а и 2б). После фиксации кожуха 14 ротационные движения бедренной кости 35 и кожуха 14 вокруг суставной ножки 13 эндопротеза 100 происходят синхронно.

Суставная чашка 7 эндопротеза 100 жестко фиксирована в вертлужной впадине, в чашке 7 зафиксирована головка 11 сустава.

После того как чашка 7 эндопротеза зафиксирована, головка 11 вправлена в чашку 7, ротационные движения бедренной кости 35 вокруг ножки 13 происходят с уменьшенным трением по всему протяжению канала диафиза, не вызывая избыточного давления на его стенки.

Трение между ножкой 13 и кожухом 14 в большой степени снижает покрытие в виде пористой муфты 16 (на фиг.2, 2а), которая плотно облегает ножку эндопротеза 13 и лежит на всем протяжении контакта ножки с кожухом. Кожух 14 на 15-20 мм длинней ножки 13, что значительно снижает давление ножки на стенки канала бедренной кости, предотвращая образование грануляций 6а (на фиг.1) в критический момент нагрузки.

Муфта 16 имеет более плотную часть - воротничек 17, с помощью которого она плотно фиксируется к кожуху любым известным способом, например четырьмя медицинскими винтами, на уровне горизонтальной опоры 21 кожуха14. Воротничек 17 состоит из уплотненного материала, что и муфта. Воротничек 17 может быть изготовлен из тефлона (политетрафлуороэтилен), и муфта 16 изготовлена из ткани того же материала - медицинский фетр из фторопласта 4, и имеет пористую структуру. Достоинством муфты 16 является то, что она не подвержена деформации, имеет низкий коэффициент трения, не препятсвует фильтрации тканевой жидкости в диафизе бедренной кости и не оказывает трения с ножкой 13 при ротационных движениях бедренной кости. При этом ножка 13 покрыта пористой муфтой 16 и имеет возможность поворота относительно муфты 16 и, соответственно, кожуха 14.

От основания шейки 12 эндопротеза 100 (на фиг.2) отходит опорный кронштейн 20, который имеет опорную пятку 22, опирающуюся на полированную поверхность торцевой опоры 21 кожуха 14. Размер и форма опорной пятки 22 соответствует торцевой опоре 21 кожуха 14 (на фиг.2б, 3 и 4). Учитывая тенденцию нижней конечности к ротационным движениям в латеральную сторону от средней линии тела 39 (на фиг.4) (по Морейнису), торцевая опора 21 кожуха 14 изготовлена длинней на 7-10 мм с медиальной (внутренней) стороны соответственно, а пятка 22 опорного кронштейна 20 имеет удлинение на 7-10 мм с латеральной (наружной) стороны (фиг.4). Все перичисленное является профилактикой бедренной кости в момент ее наибольших нагрузок. При нагружении на головку сустава 11 давление передается шейке 12 протеза 100 и опорному кронштейну 20, который, в свою очередь, оказывает давление на полированную поверхность торцевой опоры 21 кожуха 14. С целью уменьшить трение между ними на контактной поверхности (фиг.2, 3) в пятке 22 опорного кронштейна 20 может быть, в преимущественном варианте выполнения, выполнено углубление 23, дно которого имеет прямоугольную форму, длина которого равна диаметру шейки 12 у основания, например высота углубления 5-8 мм и ширина равна 7-14 мм. Это углубление может быть заполнено выше его уровня одним из известных в настоящее время синтетических, инертных, допущенных к медицинской практике, высокопрочных материалов, например тефлон или кинар. Предпочтительно использование тефлоновой пластинки 24. Крепится она применяемым в настоящее время медицинским клеем либо винтами, вставленными в боковую стенку углубления 23. Пластинка, вставленная в углубление 23, на 0.5-0.7 мм выступает ниже опорной поверхности кронштейна 20 и соответствует полированной поверхности опоры 21 кожуха 14. Этой тефлоновой пластинкой 24 кронштейн 20 опирается на полированную поверхность опоры 21 кожуха 14 (фиг.3) и тем самым значительно снижает нагрузку на ножку протеза 13. Опорный кронштейн 20 у основания имеет уклон, что делает основание длинней пятки на 5-7 мм, а длину шейки протеза 12 соответственно короче.

Следовательно, становится короче малое плечо.

Суставная чашка 7 (фиг.6) предлагаемого эндопротеза 100 имеет торцевую опору 8, которая лежит на всей кортикальной дуге вертлужной впадины и своей нижней частью опирается в область лонной кости. Торцевая опора 8 имеет отверстия 9 диаметром 3-4 мм для фильтрации тканевой жидкости в количестве 6-8 отверстий. От торцевой опоры 8 на внешнюю поверхность дуги вертлужной впадины лежат лепестки 10, в количестве 8-10 лепестков с отверстиями для их фиксации медицинскими винтами. Все это создает профилактику протрузии (продвижения) и прободения суставной чашки 7 в полость малого таза при нагрузках.

Ножка 13 эндопротеза 100 с медиальной стороны в силу биомеханики нижней конечности менее нагружена, чем с латеральной. Это дало возможность создать желоб 18 на медиальной стороне (фиг.2 и 5), глубина которого в профиле не больше 1/3 диаметра ножки, а наружная поверхность равна 1/3 ее окружности (120°); длина желоба 18 начинается на 10 мм ниже угла, образуемого ножкой 13 с опорным кронштейном 20 шейки 12 эндопротеза 100, и заканчивается желоб 18 на 10 мм выше окончания ножки; дно желоба 18 имеет прямоугольную форму в поперечнике, желоб выполнен прямоугольным вначале и расположен ниже шейки муфты и плавно оканчивается выше окончания ножки, а дно желоба имеет прямоугольную форму. Данные параметры определяются с целью сохранить достаточно упругую деформацию ножки. Желоб 18 заполняется костезамещающей массой 19 в виде биоактивного материала на основе фосфатов кальция, кальций-фосфатной керамики (гидрооксиаппатит). Фиксируется она одним из известных в настоящее время методов. Кальций-фосфатная керамика, как вся ножка, окутана муфтой и находится во влажной среде и при нагрузках на эндопротез не испытывает механических воздействий. Костезаменяющая масса пропитывается антибиотиками пролонгирующего действия, например гендомицином, которые оказывают антисептическое действие в первые недели после операции.

Операция эндопротезирования с использованием предлагаемого протеза 100 проводится обычным способом. После доступа к тазобедренному суставу проводят поперечную остеотомию на уровне малого вертела, двигаясь к большому вертелу. Большой вертел оставляют нетронутым. Фрезеруют вертлужную впадину и костномозговой канал. Чашку 7 вставляют в вертлужную впадину, плотно прижимают торцевую опору чашки 8 к плотным краям дуги вертлужной впадины и фиксируют лепестки 10 к ее наружным краям. Чашка зафиксирована. Металлический кожух 14 вбивают в костномозговой канал бедренной кости 35, так, чтобы торцевая опора 21 кожуха 14 легла на горизонтальный срез 41 бедренной кости 35. Вставляют в кожух 14 муфту 16 с воротничком 17, с помощью которого она плотно фиксируется к кожуху 14 любым известным способом. Ножку 13 вставляют в муфту 16 с воротничком 17 так, чтобы тефлоновая пластинка 24 кронштейной опоры 20 совмещалась с полированной поверхностью кожуха. При этом ножка 13 имеет возможность поворота относительно муфты 16 и, соответственно, кожуха 14. Прижимают и лепестки 25 фиксируют медецинскими винтами 40. Манипулируя всей конечностью, вправляют головку протеза 11 в чашку протеза 7. Техническая часть эндопротеза окончена.

Проводят гемостаз, дренаж, послойное ушивание раны. Операция с применением эндопротеза окончена.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии. Технический результат изобретения заключается в предупреждении рассасывания диафиза кости под давлением ножки. Эндопротез содержит чашку, жестко фиксирующуюся в вертлужной впадине малого таза, головку, вводимую в чашку, ножку с покрытием, шейку, идущую от ножки сустава к его головке, кожух с торцевой опорой и с отверстиями, вводимый в канал бедренной кости. Торцевая опора фиксирует кожух на горизонтальном срезе бедренной кости. Ножка установлена в кожухе с возможностью проворота. Кожух выполнен длиннее ножки. Шейка у основания имеет кронштейн с опорной пяткой, а последняя опирается на торцевую опору кожуха. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Эндопротез тазобедренного сустава, содержащий чашку, жестко фиксирующуюся в вертлужной впадине малого таза, головку, вводимую в чашку, ножку с покрытием, шейку, идущую от ножки сустава к его головке, кожух с торцевой опорой и с отверстиями, вводимый в канал бедренной кости, при этом торцевая опора фиксирует кожух на горизонтальном срезе бедренной кости, а ножка установлена в кожухе с возможностью проворота, отличающийся тем, что кожух выполнен длиннее ножки, шейка у основания имеет кронштейн с опорной пяткой, последняя опирается на торцевую опору кожуха.2. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что от торцевой опоры спускаются фиксирующие лепестки, которые имеют возможность крепления к внутренней стороне бедренной кости винтами.3. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что поверхность торцевой опоры кожуха выполнена полированной, а в пятке выполнено углубление, заполненное, например, тефлоном или кинаром.4. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что покрытие выполнено из пористого материала - политетрафлюорэтилена.5. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что отверстия расположены спирально по всей поверхности кожуха и имеют овальную форму.6. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что вдоль ножки выполнен желоб, заполненный костезамещающей массой.7. Эндопротез по п.6, отличающийся тем, что костезамещающая масса имеет пористую структуру и заполнена антибиотиками пролонгированного действия.8. Эндопротез по п.6, отличающийся тем, что костезамещающая масса представляет собой керамику с гидрооксиапатитом.9. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что чашка эндопротеза имеет торцевую опору.10. Эндопротез по п.9, отличающийся тем, что в торцевой опоре чашки выполнены отверстия для фильтрации тканевой жидкости.11. Эндопротез по п.6, отличающийся тем, что желоб выполнен прямоугольным и плавно оканчивается выше окончания ножки, а дно желоба имеет прямоугольную форму.12. Эндопротез по п.11, отличающийся тем, что глубина желоба составляет 1/3 диаметра ножки.