ES2578989T3 - Sistema de prótesis articular - Google Patents

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ES2578989T3 ES10751780.7T ES10751780T ES2578989T3 ES 2578989 T3 ES2578989 T3 ES 2578989T3 ES 10751780 T ES10751780 T ES 10751780T ES 2578989 T3 ES2578989 T3 ES 2578989T3
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Abstract

Sistema de prótesis articular con una caña metálica (1) implantada en el fémur con un cuello (2) que presenta un cono exterior (3), una rótula (5) de cerámica con un receptáculo (6) que abarca un cono interior (7) para el cuello (2) y un adaptador (4) con forma de casquillo, dispuesto aprisionado entre caña (1) y rótula (5), en el que mediante una elasticidad especial y una conformación especial de un segmento de pared interior y exterior (9, 12) del adaptador (4), la fuerza se conduce concentrándose en una zona superficial pequeña (11) en el cono exterior metálico (3) y la fuerza se conduce por el cono interior cerámico (7) concentrándose plana en una zona que soporta la carga (B) opuesta a la zona superficial pequeña (11) dentro de la máxima extensión de la masa de la rótula cerámica (5), caracterizado porque el adaptador (4) está configurado como un cuerpo conformado cónico (8), cuyo segmento interior de pared (9) presenta un abombamiento (10) conformado alrededor convexo hacia el cono exterior (3) del cuello (2), para la concentración selectiva de la conducción de la fuerza sobre la pequeña zona de superficie (11) del cono exterior (3) de la caña (2) perteneciente a la parte superior del cuello (2), un segmento de pared exterior (12) configurado plano hacia el cono interior (7) de la rótula (5), asociado al segmento de pared interior (9), para el apoyo extenso en la zona que soporta la carga (B) del cono interior (7) de la rótula (5) y un segmento de pared elástico (13), que se apoya debajo de la zona que soporta la carga (B) primeramente en la parte inferior del cono exterior para evitar un momento de vuelco (M1) generado por el abombamiento (10) conformado alrededor convexo y se apoya elásticamente en su evolución a continuación sobre el cono interior (7) de la rótula (5).

Description

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SISTEMA DE PROTESIS ARTICULAR DESCRIPCION
La invencion se refiere a un sistema de protesis articular con una cana metalica implantada en el femur con un cuello que presenta un cono exterior, una rotula de ceramica con un receptaculo que abarca un cono interior para el cuello y un adaptador con forma de casquillo, dispuesto aprisionado entre cana y rotula, en el que mediante una elasticidad especial y conformacion especial de un segmento de pared interior y exterior del adaptador la fuerza se conduce concentrandose en una zona superficial pequena en el cono exterior metalico y la fuerza se conduce por el cono interior ceramico concentrandose plana en una zona que soporta la carga opuesta a la zona superficial pequena dentro de la maxima extension de la masa de la rotula ceramica.
Estado de la tecnica
Por el documento DE 199 04 437 A1 se conoce una union por encaje a presion entre componentes de protesis de una protesis articular, en la que uno de los componentes de la protesis se aloja en el tejido oseo y sustenta un cono, sobre el que se asienta una cabeza esferica, que articula otro elemento asociado de la articulacion a modo de enartrosis, estando dispuesto entre el cono y la cabeza esferica un elemento de acoplamiento para homogeneizar la transmision de la fuerza. La elasticidad y las propiedades amortiguadoras de este elemento de acoplamiento pueden predeterminarse mediante su porosidad y la estructura de su superficie. El elemento de acoplamiento puede estar formado por un cuerpo en espiral, cuerpo sinterizado o cuerpo esponjoso de material biocompatible.
Este estado de la tecnica es una muestra de otras soluciones conocidas, como por ejemplo los documentos EP 385 572 B1, DE 91 03 574 U1, DE 195 17 843 A1, DE 196 40 745 A1, EP 1 124 507 A1, US 5 066 304 A1, DE 199 04 437 A1, US 2006/0188845 A1, EP 562 782 A1.
En todas estas soluciones conocidas se apoya el elemento de acoplamiento entre cana y rotula por completo plano, con lo que la conduccion de la fuerza durante el movimiento, que en determinados casos puede alcanzar sin mas cinco veces el peso del cuerpo, se conduce por toda la superficie conica del cuello metalico y de la rotula ceramica, con lo que la direccion de la conduccion de la fuerza se desvia bastante del centro de la rotula. Esto origina a menudo, cuando se carga permanentemente, el fallo de la ceramica, es decir, la formacion de fisuras y como consecuencia la rotura. Ya grietas minimas originan el temido desgaste en la combinacion de materiales ceramica-metal, lo cual en definitiva implica para el paciente un aumento del riesgo de una operation de revision prematura.
Otro inconveniente adicional consiste en que cuando en particular en operaciones de revision el angulo del cono del cuello de la protesis no se conoce y/o el cono exterior del cuello de la protesis esta danado, a menudo y pese al asiento fijo de la cana de la protesis, tiene que realizarse una extraction de la misma con todas sus consecuencias negativas para el paciente.
Objetivo
Con este estado de la tecnica la invencion tiene como objetivo basico proporcionar un sistema de protesis articular de una combinacion metal-ceramica que haga posible compensar con seguridad angulos incorrectos del cono del cuello de la protesis, aumentando a la vez la vida util de la protesis y colocar la rotula de ceramica sobre el cuello de una protesis encajando con exactitud incluso cuando no se conozca la dimension del cono de la cana de la protesis.
Este objetivo se logra mediante un sistema de protesis articular del genero citado al principio con las caracteristicas de la revindication 1.
Ventajosas variantes del sistema de protesis articular correspondiente a la invencion pueden tomarse de las reivindicaciones secundarias.
La solution correspondiente a la invencion se basa en el conocimiento de que mediante una elasticidad especial y una conformacion especial de un segmento de pared interior y exterior del adaptador, la fuerza se conduce concentrandose en una zona superficial pequena en el cono exterior metalico y la fuerza se conduce por el cono interior ceramico concentrandose plana en una zona que soporta la carga opuesta a la zona superficial pequena dentro de la maxima extension de la masa de la rotula ceramica.
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Esto se logra segun la invention mediante un adaptador configurado como cuerpo conformado conico, cuyo segmento interior de pared presenta un abombamiento conformado alrededor convexo hacia el cono exterior del cuello, para la concentration selectiva de la conduction de la fuerza sobre la pequena zona de superficie del cono exterior de la cana perteneciente a la parte superior del cuello, un segmento de pared exterior configurado conico hacia el cono interior de la rotula, asociado al segmento de pared interior, para el apoyo extenso en la zona que soporta la carga del cono interior de la rotula y un segmento de pared elastico, que se apoya debajo de la zona que soporta la carga en la parte inferior, primeramente en el cono exterior para evitar un momento de vuelco generado por el abombamiento conformado alrededor convexo, apoyandose elasticamente en su evolution a continuation sobre el cono interior de la rotula.
Esto implica la extraordinaria ventaja de que la rotula ceramica solo esta sometida a solicitaciones en la zona que se encuentra muy proxima al centro virtual de la rotula y de esta manera esta en condiciones de absorber esfuerzos en cierta medida. Las zonas que se encuentran mas alejadas del centro virtual de la rotula ceramica quedan descargadas y solo deben contrarrestar el momento de vuelco de la rotula.
Es especialmente ventajoso ademas que el cuerpo conformado este compuesto por un material superelastico, con preferencia una aleacion biocompatible con memoria de forma, por ejemplo aleacion de niquel-titanio, que muestra una acusada superelasticidad, con lo que el adaptador recorre un ciclo de histeresis en funcion del nivel de tension que actua sobre el mismo y que lleva al adaptador de nuevo a su forma inicial. El adaptador correspondiente a la invencion esta asi en condiciones de conservar su position preferente de apoyo en el cuello de la protesis y en el cono interior de la rotula, con lo que la fuerza se conduce sobre una pequena zona del cono exterior del cuello y se ajusta colocandose sobre la zona que soporta la carga en el cono interior de la rotula ceramica. En otras palabras, se somete el cono exterior metalico a elevadas cargas y por el contrario el cono interior ceramico se carga levemente sobre una superficie de contacto suficientemente grande, para no poner en peligro la rotula ceramica.
Se ha comprobado que el cuerpo conformado tambien puede estar compuesto por una aleacion de titanio biocompatible.
En una forma de ejecucion preferente del sistema de protesis articular correspondiente a la invencion presenta el cuerpo conformado en su direction longitudinal al menos una escotadura, que sirve para contrarrestar una variation inducida bajo carga en el habito del cuerpo conformado.
Se ha comprobado que las escotaduras con una forma de ranura o forma de v son especialmente adecuadas al respecto. Ventajosamente pueden disponerse tambien varias escotaduras una sobre otra alineadas a ras o decaladas entre si en el contorno.
Segun una forma de ejecucion especialmente preferente de la invencion, presentan los cuerpos conformados para segmentos del cuello de la cana de diferente longitud longitudes axiales correspondientemente adaptadas, para poder elegir segun las circunstancias operativas el adaptador con una longitud adecuada.
Segun otra variante de ejecucion preferente de la invencion, presentan los cuerpos conformados para diametros de distinta magnitud de segmentos del cuello de la cana y para distintos angulos del cono exterior de la cana y del cono interior de la rotula, diametros y angulos del cono correspondientemente adaptados, con lo que queda garantizado que el cirujano pueda elegir con seguridad el adaptador superelastico adecuado para su utilization en funcion de las desviaciones efectivamente existentes en cuanto a angulo y diametro en el paciente.
En otra forma de ejecucion preferente de la invencion, constituyen los cuerpos conformados con distintas longitudes axiales, diametros y angulos, grupos de adaptadores que llevan asociados correspondientes adaptadores de prueba para determinar un asiento que encaje con exactitud de eje y rotula.
Esto garantiza que el cirujano pueda determinar el adaptador adecuado rapidamente y sin problemas durante la operation.
En un perfeccionamiento ventajoso de la invencion presentan los grupos de adaptadores el correspondiente escalonamiento de diametros de cana para todas las protesis usuales en el mercado. Este escalonamiento permite compensar posibles errores de angulo en el cono exterior del cuello de protesis usuales en el mercado de distintos fabricantes y dimensiones mediante el comportamiento elastico del adaptador correspondiente a la invencion.
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En una variante especialmente ventajosa de la invention esta previsto entre la rotula ceramica y el adaptador correspondiente a la invencion otro adaptador, que hace posible utilizar y combinar correspondientemente rotulas ceramicas usuales en el mercado con sus correspondientes adaptadores.
Otras ventajas y particularidades resultan de la siguiente description con referencia a los dibujos adjuntos. Ejemplo de ejecucion
La invencion se describira a continuation mas en detalle en base a un ejemplo de ejecucion. Se muestra en figura 1 una section a traves del sistema de protesis articular,
figuras 2a y 2b, representaciones ampliadas del adaptador entre el cono interior de la rotula ceramica y el cono exterior del cuello de la cana metalica con distintos angulos del cono segun la figura 1, figura 3 una vista en perspectiva de un adaptador y
figura 4 un ejemplo de un grupo de adaptadores de prueba reunidos.
La figura 1 muestra una seccion a traves del sistema de protesis articular correspondiente a la invencion. La cana 1 de la protesis articular correspondiente a la invencion esta introducida en el espacio medular del femur y adaptada correspondientemente a la situation anatomica del espacio medular. A la cana 1 le sigue un cuello 2 con un cono exterior 3, sobre el que esta insertado un adaptador 4. La rotula ceramica 5 esta dotada de un receptaculo 6, configurado como cono interior 7 (ver figura 2). El cono interior 7, el adaptador 4 y el cono exterior 3 constituyen una union conica por insertion, que queda definida por ambos diametros del correspondiente cono interior y exterior, asi como sus correspondientes angulos del cono a y p. En la figura 1 se indican esquematicamente la fuerza fisiologica Fr y la fuerza axial Fa resultantes que actuan sobre la articulation de cadera, para mostrar con claridad los efectos de las fuerzas sobre la rotula ceramica 5. La rotula 5 esta en condiciones optimas de absorber cargas alli donde posee su maxima extension de masa con respecto a su centro virtual (ver zona B en la figura 2).
Las figuras 2a y 2b muestran respectivas representaciones ampliadas del adaptador 4 (ver anexo figura 1) dispuesto entre el cono interior 7 de la rotula 5 y el cono exterior 3 del cuello para distintos angulos a del cono exterior 3. El adaptador 4 esta configurado como cuerpo conformado 8 con forma de casquillo y esta compuesto por una aleacion biocompatible con memoria de forma, por ejemplo una aleacion de niquel-titanio como Nitinol (marca registrada del Nickel Titanium Naval Ordonance Laboratory) con aproximadamente un 50% en peso de niquel y el resto titanio. El angulo p del cono interior 7 de la rotula 5 es constante. El adaptador 4 posee asi una deformabilidad superelastica muy elevada, gran resistencia al pandeo y un acusado comportamiento en cuanto a histeresis, con lo que este material es especialmente adecuado para uniones por apriete.
El cuerpo conformado 8 del adaptador 4 presenta un segmento de pared interior 9, que esta dotado hacia el cono exterior 3 del cuello 2 de la cana 1 de un abombamiento convexo 10 que va alrededor, que se apoya en su punto mas alto sobre una pequena zona superficial 11 del cono exterior 3 perteneciente a la parte superior del cuello 2. Esto garantiza que las fuerzas que actuan sobre la parte metalica de la union por apriete se concentran en la pequena zona superficial.
El segmento de pared interior 9 lleva asociado un segmento de pared exterior 12 en el cuerpo conformado 8, configurado conico en correspondencia con el contorno del cono interior 7 de la rotula ceramica 5 y que con ello se apoya en una gran superficie en la zona que soporta la carga B del cono interior 7 de la rotula 5 mediante inclination, con lo que las fuerzas que actuan sobre la rotula se distribuyen uniformemente por la zona que soporta la carga. Esto se muestra con claridad en las figuras 2a y 2b.
Los segmentos de pared interior y exterior 9 y 12 respectivamente continuan en un segmento de pared elastico 13, que se encuentra debajo de la zona que soporta la carga P y del abombamiento 10 y que se apoya elasticamente en el cuello metalico 2 del cono exterior 3 con una fuerza elastica FS, apoyandose elasticamente la parte inferior del segmento de pared elastico 13 a su vez en el cono interior 7 de la rotula 5 y absorbiendo el momento de vuelco M1 de la rotula 5 mediante la fuerza elastica FK. Las caracteristicas elasticas del segmento de pared 13 compensan las variaciones de diametro y/o variaciones de angulo que se presentan eventualmente en el cono exterior 3 metalico de la cana 2 de la protesis, pudiendose dimensionar el apoyo elastico tal que puede excluirse con seguridad la rotura de la rotula 5.
Como consecuencia de las propiedades superelasticas de la aleacion con memoria de forma, se compensan asi con seguridad los errores de angulo y de diametro que existan entre los conos interior y exterior 3 y 7 respectivamente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
La figura 3 muestra el cuerpo conformado 8 con forma de casquillo en vista en perspectiva. En la direccion del eje longitudinal A del cuerpo conformado 3 posee el cuerpo conformado 8 escotaduras 14 con forma de ranura, que permiten una variacion elastica del diametro del adaptador 4. El cuerpo conformado 8 se caracteriza por su conicidad, es decir, la variacion del diametro superior DO respecto al diametro inferior DU a lo largo de la altura del cono L.
El cono interior 7 del receptaculo 6 de la rotula 5 y el cono exterior 3 del cuello 2 de la cana de la protesis deben estar coordinados entre si. Asi puede estar formada una tal interfaz por pares de conos correspondientemente escalonados con diametros de por ejemplo 8, 10 o 12 mm para el cono interior y de 10, 12 o 14 mm para el cono exterior. El angulo del cono a es de entre 4,5 y 7°.
La figura 4 muestra a modo de ejemplo un grupo de adaptadores de prueba 15, cuyos diametros estan escalonados correspondientemente entre si.
El escalonamiento esta elegido tal que pueden cubrirse en cada caso todas las longitudes, diametros y angulos usuales de las protesis articulares usuales en el mercado.
Lista de referencias
1 cana
2 cuello
3 cono exterior
4 adaptador
5 rotula
6 receptaculo en 5
7 cono interior de 6
8 cuerpo conformado
9 segmento de pared interior de 8
10 abombamiento convexo
11 zona de superficie de la conduccion de la fuerza
12 segmento de pared exterior de 8
13 segmento de pared elastico
14 escotaduras en 8
15 adaptador de prueba A eje longitudinal de 8
B zona que soporta la carga de 5 DO diametro superior de 4 DU diametro inferior de 4 Fa fuerza axial Fr fuerza fisiologica
FS fuerza elastica sobre el cono exterior 3 FK fuerza elastica sobre el icono interior 7 a, p angulo del cono

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de protesis articular con una cana metalica (1) implantada en el femur con un cuello (2) que presenta un cono exterior (3), una rotula (5) de ceramica con un receptaculo (6) que abarca un cono interior (7) para el cuello (2) y un adaptador (4) con forma de casquillo, dispuesto aprisionado entre cana
    (1) y rotula (5), en el que mediante una elasticidad especial y una conformacion especial de un segmento de pared interior y exterior (9, 12) del adaptador (4), la fuerza se conduce concentrandose en una zona superficial pequena (11) en el cono exterior metalico (3) y la fuerza se conduce por el cono interior ceramico (7) concentrandose plana en una zona que soporta la carga (B) opuesta a la zona superficial pequena (11) dentro de la maxima extension de la masa de la rotula ceramica (5),
    caracterizado porque el adaptador (4) esta configurado como un cuerpo conformado conico (8), cuyo segmento interior de pared (9) presenta un abombamiento (10) conformado alrededor convexo hacia el cono exterior (3) del cuello (2), para la concentration selectiva de la conduction de la fuerza sobre la pequena zona de superficie (11) del cono exterior (3) de la cana (2) perteneciente a la parte superior del cuello (2), un segmento de pared exterior (12) configurado plano hacia el cono interior (7) de la rotula (5), asociado al segmento de pared interior (9), para el apoyo extenso en la zona que soporta la carga (B) del cono interior (7) de la rotula (5) y un segmento de pared elastico (13), que se apoya debajo de la zona que soporta la carga (B) primeramente en la parte inferior del cono exterior para evitar un momento de vuelco (M1) generado por el abombamiento (10) conformado alrededor convexo y se apoya elasticamente en su evolution a continuation sobre el cono interior (7) de la rotula (5).
  2. 2. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el adaptador (4) esta compuesto por un material superelastico, con preferencia una aleacion de niquel-titanio.
  3. 3. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el adaptador (4) esta compuesto por una aleacion de titanio.
  4. 4. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el cuerpo conformado (8) presenta en la direction de su eje longitudinal (A) al menos una escotadura (14).
  5. 5. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 4,
    caracterizado porque la escotadura (14) esta configurada con forma de ranura y estan dispuestas varias escotaduras una sobre otra alineadas a ras del eje longitudinal (A).
  6. 6. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el sistema de protesis articular incluye un conjunto (set) de varios adaptadores (4), que presentan longitudes axiales (L) correspondientemente adaptadas a segmentos del cuello de la cana
    (2) de distintas longitudes.
  7. 7. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el sistema de protesis articular incluye un conjunto de varios adaptadores (4), que presentan diametros correspondientemente adaptados a diametros de distinta magnitud de segmentos del cuello de la cana.
  8. 8. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el sistema de protesis articular incluye un conjunto de varios adaptadores (4), que presentan angulos de cono correspondientemente adaptados a diversos angulos (a, p) del cono exterior
    (3) de la cana (2) y del cono interior (7) de la rotula (5).
  9. 9. Sistema de protesis articular segun una de las reivindicaciones precedentes,
    caracterizado porque adaptadores (4) con distintas longitudes axiales (L), diametros (DO, DU) y angulos (a) forman grupos de adaptadores, que llevan asociados correspondientes adaptadores de prueba (15) para determinar un asiento que encaje con exactitud de eje (2) y rotula (5).
  10. 10. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 9,
    caracterizado porque los grupos de adaptadores presentan el correspondiente escalonamiento de diametros de cana de todas las protesis usuales en el mercado.
  11. 11. Sistema de protesis articular segun la reivindicacion 1,
    caracterizado porque entre el cono interior (7) de la rotula (5) y el adaptador (4) esta dispuesto otro adaptador.
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