CZ17312U1

CZ17312U1 - Hlavice totální náhrad

Info

Publication number: CZ17312U1
Application number: CZ200618258U
Authority: CZ
Inventors: Konvicková@Svatava; Sýkora@Jan; Daniel@Matej
Original assignee: CVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechaniky
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-03-05

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká hlavice totální náhrady kyčelního kloubu.

Dosavadní stav techniky

Totální náhrada kyčelního kloubu se v současné době používá pro náhradu nefunkčního kloubu. Vývoj náhrady kyčelního kloubu je řešen již řadu let a v současné době je na trhu velké množství konstrukcí od celé řady výrobců. Podle druhu operace dělíme náhrady na prvoimplantáty (řešení běžných poškození kloubu) a revizní náhrady (řešení reoperací a větších destrukcí kloubu). Totální náhrada se skládá z femorální a acetabulámí části. Femorální část je tvořena dříkem a hlavi10 cí aje kotvena do kostního kanálku kosti stehenní, acetabulámí část nahrazuje kloubní jamku a je kotvena do acetabulámí části pánve.

U určitého počtu implantací umělé kyčelní jamky dochází k jejímu uvolnění. Příčiny tohoto jevu jsou různé. U UHMWPE představuje vážný problém otěr polyetylénu a následná reakce organizmu na produkty otěru. Snaha o vyřešení tohoto problému spočívala v hledání vhodných mate15 riálových kombinací kluzné dvojice femorální hlavice - jamka. Nejvhodnější se ukázala být kombinace korundová keramika - UHMWPE. Dále jsou používány materiálové kombinace keramika - keramika nebo kov - UHMWPE. Do současné doby se však nepodařilo uspokojivě vyřešit problematiku otěru UHMWPE. Uvolnění jamky může nastat i z důvodu atrofie kosti ve které je jamka kotvena. Příčinou tohoto jevu jsou vysoké kontaktní tlaky na rozhraní kost - implantát.

Podstata technického řešení

Při návrhu nového typu hlavice totální náhrady kyčelního kloubu jsme vycházeli z výsledků nedávno vyvinutého modelu pro výpočet rozložení kontaktního tlaku ve fyziologickém kyčelním kloubu. Pomocí tohoto modelu jsme studovali význam nenosných částí hlavice kyčelního kloubu. Zjistili jsme, že nenosná část v mediální oblasti hlavice způsobí rovnoměrnější rozložení kon25 taktního tlaku na kloubní ploše a posuv místa maximálního tlaku směrem dovnitř acetabula. Z technického hlediska můžeme získané výsledky vysvětlit na základě asymetrie zatížení kloubu. Z mnohých matematických modelů jako i z experimentálních měření plyne, že výsledná síla působící v kyčelním kloubu je orientována excentricky vzhledem k hemisféře acetabula a působí směrem k laterálnímu okraji acetabula. Mediálně umístněna nenosná část tak přispívá k symetrii nosné plochy vzhledem k výsledné síle přenášené kloubem. Obdobný efekt můžeme pozorovat také ve fyziologickém kloubu, kde nenosnou částí je fossa acetabuli. Efekt rovnoměrného rozložení kontaktního tlaku při symetrii kloubní plochy vzhledem k výsledné síle byl použit v našem návrhu.

Podstatou našeho řešení je tvar hlavice, který bude symetrický k zatížení. Z měření plyne, že variace směru síly v kyčelním kloubu vzhledem k ose krčku femuru při různých aktivitách není velká, tj. můžeme stanovit určitý střední směr síly, ke které dimenzujeme kontaktní plochu. Změna tvaru povrchu se může realizovat změnou tvaru kontaktní plochy. Předpokládáme, že hlavice této konstrukce by našla své uplatnění v rámci prvoimplantátu a také revizního implantátu.

Výhoda předkládaného řešení je v tom, že takto navrhnutá hlavice totální náhrady kyčelního kloubu optimalizuje rozložení tlaku na kloubní ploše ve smyslu snížení jeho maximální hodnoty a jeho rovnoměrnější rozložení. Snížení kontaktního tlaku přispívá k snížení otěru a tak snižuje riziko uvolnění endoprotézy při reakci organizmu na produkty otěru. Kromě toho rovnoměrné rozložení kontaktního tlaku na dotyku acetabulámí a femorální komponenty přispívá také k rov45 noměmému rozložení tlaku na dotyku acetabulámí komponenty a kosti. Tak se odstraní problém uvolňovaní endoprotézy z důvodu existence míst vysoké koncentrace tlaku na rozhraní kost - implantát. Kromě toho rovnoměrné rozložení napětí v kosti podporuje její fyziologický vývoj. Ne- 1 CZ 17312 Ul zanedbatelnou výhodou uvedeného návrhu je jeho konstrukční jednoduchost a z toho plynoucí variabilita. Takto zkonstruovanou hlavici bude možné využít v kombinaci s dosavadními acetabulámími komponentami a její implantace nebude vyžadovat zavádění nových operačních postupů.

Toto řešení přispívá ke zvýšení odolnosti endoprotézy a to nejen snížením množství uvolňovaných polyetylenových částic ale také cestou zlepšení interakce kost - endoprotéza. Uvedená konstrukce je konstrukčně jednoduchá a technologicky málo nákladná. Konstrukce hlavice není omezena použitým materiálem a tedy je možné využít materiály, které jsou v artroplastice běžně používané.

Přehled obrázků na výkrese

Žádaný efekt symetrie nosní plochy k zatěžující síle můžeme dosáhnout různě.

1. Hlavice s odřízlým vrchlíkem (Obr. 1).

2. Hlavice se změnou poloměru (Obr. 2).

3. Hlavice s parabolickou změnou poloměru (Obr. 3).

Příklady provedení technického řešení

1. Konstrukce této hlavice vychází ze standardní hlavice. Z mediální části hlavice je v rozmezí úhlů 20° až 50° od svislé osy odříznut vrchlík, čímž je zajištěna symetrie nosné plochy.

2. Konstrukce této hlavice vychází také ze standardní hlavice. Z mediální části hlavice je v rozmezí úhlů 20° až 50° od svislé osy odříznut vrchlík, který je nahrazen vrchlíkem o jiném poloměru, čímž je zajištěna symetrie nosné plochy.

3. Stejně jako u předchozích vychází konstrukce této hlavice ze standardní hlavice. Z mediální části hlavice je v rozmezí úhlů 20° až 50° od svislé osy odříznut vrchlík, který je nahrazen vrchlíkem s parabolickým tvarem, čímž je zajištěna symetrie nosné plochy.

Všechny navrhované příklady konstrukčního řešení mají pro uchycení na femorální komponentu kyčelního kloubu standardně užívaný samosvomý kužel z důvodu využití v souladu s doposud užívanými femorálními komponentami. Předpokládáme, že hlavice bude zhotovena z biokompatibilní oxidické keramiky nebo z kovové slitiny.

Rozměry navrhovaného implantátu budou odpovídat typizovaným řadám velikosti náhrad kyčelního kloubu. Náhrada je navržena tak, aby pro její aplikaci mohly být použity zavedené implantační postupy a standardní instrumentaria.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Hlavice totální náhrady kyčelního kloubu optimalizující rozložení kontaktního tlaku s odříznutým vrchlíkem, vyznačující se tím, že z hlavice je v rozmezí úhlů 20° až 50° od svislé osy odříznut vrchlík.
2. Hlavice totální náhrady kyčelního kloubu optimalizující rozložení kontaktního tlaku se změnou poloměru, vyznačující se tím, že z mediální části hlavice je v rozmezí úhlů 20° až 50° od svislé osy odříznut vrchlík, který je nahrazen vrchlíkem o jiném poloměru.
3. Hlavice totální náhrady kyčelního kloubu optimalizující rozložení kontaktního tlaku s parabolickou změnou poloměru, vyznačující se tím, že z mediální části hlavice je v rozmezí úhlů 20° až 50° od svislé osy odříznut vrchlík, který je nahrazen vrchlíkem s parabolickým tvarem.