ES2642685T3 - Anillo reductor de desgaste para articulaciones en reemplazos totales de articulaciones - Google Patents

Description

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DESCRIPCION

Anillo reductor de desgaste para articulaciones en reemplazos totales de articulaciones Campo de la invencion

Esta invencion se refiere a composiciones y a metodos para reducir el desgaste en reemplazos totales de articulaciones. Mas en particular, se refiere a un inserto endurecido dentro de una articulacion artificial situada en la posicion de mayor desgaste.

Antecedentes

El Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE) es un material de articulacion usado comunmente, y el desgaste de este material se considera un factor importante que contribuye al aflojamiento aseptico que limita la duracion de las articulaciones artificiales. La reduccion del desgaste del UHMWPE ha sido un tema importante de investigation y desarrollo desde los anos sesenta, y los investigadores han trabajado con creciente urgencia en este problema durante aproximadamente la ultima decada.

Desde su introduction en el reemplazo total de articulacion por Charnley, el UHMWPE sigue siendo el material mas comunmente utilizado para la parte concava de las articulaciones artificiales (por ejemplo, para la copa acetabular de la protesis total de cadera, o la meseta tibial de la protesis total de rodilla). Si bien ha desempenado un papel central en el exito y el uso generalizado de reemplazos de articulacion, el UHMWPE tambien ha sido identificado como un gran culpable en el modo mas comun de su fracaso - el aflojamiento aseptico mencionado anteriormente. Las partlculas de desgaste producidas por la articulacion del componente duro, convexo, usualmente metalico o ceramico contra el revestimiento de pollmero blando se acumulan en y alrededor de la articulacion hasta que la concentration de partlculas llega a ser tan alta que, a pesar de la biocompatibilidad generalmente excelente del pollmero, inician una respuesta biologica que conduce en ultima instancia a la perdida osea, al aflojamiento de los componentes de la articulacion, y a la disfuncion del reemplazo de articulacion.

Se han buscado diferentes metodos de reduccion del desgaste, se han encontrado y se han introducido en el uso cllnico en las ultimas decadas. Estos metodos se centraron en mejorar las caracterlsticas de desgaste del par de articulacion en su interfaz.

Cuando se dirige al componente convexo, metalico, o ceramico, estos esfuerzos de reduccion de desgaste dirigidos a reducir la rugosidad de la superficie aumentan la precision de la geometrla (por ejemplo, mediante la mejora de la esfericidad de la cabeza femoral), y aumentan la dureza de los materiales. La humectacion mejorada de la superficie dura tambien se ha identificado como un factor importante en la reduccion general del desgaste.

Estas medidas se han realizado a traves de: (i) mejor selection y procesamiento de metales, tanto en los aspectos metalurgicos como en los metodos de mecanizado empleados; (ii) el uso de revestimientos duros, que pueden anadirse o crearse in situ (por ejemplo, mediante oxidation); y (iii) el uso de componentes ceramicos a granel.

La reduccion del desgaste, tanto en pruebas de laboratorio como sobre la base de las observaciones in vivo, es del orden de aproximadamente un factor de dos.

Mas recientemente, la modification del material de UHMWPE mediante reticulation ha atraldo atencion. La reticulation se puede lograr mediante medios flsicos (por ejemplo, irradiation) o medios qulmicos. Los resultados de las pruebas de laboratorio han variado en parte debido a los diferentes metodos utilizados para producir desgaste y a los metodos para evaluar el desgaste resultante. Las pruebas realizadas en simuladores de articulacion y con una cuidadosa compensation para artefactos, sugieren una reduccion de cinco a diez veces del desgaste cuando el UHMWPE reticulado se compara con el UHMWPE "regular".

Sin embargo, hay una serie de problemas potenciales con la reticulacion. Estos incluyen una reduccion de la resistencia, particularmente en fatiga; una reduccion del tamano medio de partlcula, que hace que los desechos de desgaste sean mas biologicamente activos; y el riesgo de degradation a largo plazo en el cuerpo.

Algunos podrlan argumentar que el UHMWPE reticulado no ha sido de amplio uso cllnico durante el tiempo suficiente para llegar a una conclusion sobre la relation beneficio-riesgo. Varias observaciones cllnicas sugieren que la reduccion real del desgaste se ha reducido en aproximadamente un factor de dos, pero, de nuevo, hay mucha variabilidad en los metodos utilizados para evaluar el desgaste y, por lo tanto, en los resultados a los que se recurre.

Antes de la introduccion del UHMWPE se utilizaron articulaciones metal-metal. Como los problemas biologicos con el desgaste del UHMWPE emergieron en los anos ochenta, las articulaciones de metal-metal fueron reintroducidas, y las soportadas por mejores tecnologlas metalurgicas y de fabrication prometlan consecuentemente mejores resultados cllnicos. Las velocidades de desgaste, en comparacion con el UHMWPE, son menores en un factor de diez en peso y aproximadamente un centenar de veces en volumen. Sin embargo, se ha observado una

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acumulacion sistemica de iones de metales potencialmente perjudiciales, y los riesgos de esta acumulacion siguen siendo desconocidos, especialmente en los pacientes mas jovenes, que son quienes mas necesitan reemplazos de articulacion mejorados.

Las articulaciones de ceramica-ceramica son tecnicamente las mejores en terminos de desgaste, pero varios obstaculos reguladores y altos precios han limitado, hasta hace poco, su uso. Tambien hay un riesgo, aunque bajo, de que los componentes ceramicos, que son fragiles, puedan romperse. Cualquier dano a una superficie o minusculas imperfecciones pueden causar una rapida degradacion de la articulacion. Las tecnologlas sofisticadas y los controles de calidad requeridos en la produccion tambien han sido un impedimento para el uso mas amplio de la ceramica.

La patente suiza CH449173, titulada "Gelenkprothese", de Maurice Mueller, divulga una protesis de metal sobre metal, con la que el contacto se limita a almohadillas polimericas asentadas en rebajes dentro de la copa.

La patente alemana DE4423020, titulada "Gelenkprothese", de Wolfgang Fitz, divulga una copa de protesis de cadera con un deposito para lubricar fluido en la region inferior descargada, combinada con ranuras, que son conocidas en la tecnica general de cojinetes de deslizamiento como ventajosos, porque las partlculas de desgaste son mas facilmente eliminadas de la articulacion.

La patente alemana DE19604458, titulada "Gelenkpfanne", de Hagen Seifert, divulga una protesis de cadera que tiene una forma de copa para hacer exclusivamente un contacto de anillo con la cabeza cerca del ecuador, dejando un rebaje de forma esferica en la copa llena de fluido. El rebaje lleno de fluido se habilita mediante ranuras en el area de contacto para actuar como un amortiguador. Para controlar la rigidez de la copa, hay una serie de cavidades en forma de anillo dentro de la pared de la copa. El concepto es esencialmente uno de un cojinete hidrodinamico. Desprovisto del soporte de fluido, como no sucederla en ningun caso debido a que la carga debe persistir solo durante fracciones de segundo, la protesis experimentarla un par de friccion muy alto (donde la carga esta soportada por la zona de contacto cerca del ecuador) o se reducirla a un cojinete estandar (mas la friccion en la zona de contacto) si la cabeza cayera en el rebaje.

La patente alemana DE19915814, titulada "Gelenk-Endoprothese mit verschleissarmer Gleitpaarung", de Manek Buttermilch et al., divulga una protesis de cadera total ceramica-ceramica en la que el contacto entre los dos componentes de articulacion es un contacto de llnea, estando la llnea formada por una geometrla de cabeza modificada o geometrla de copa modificada. En cualquier caso, el desajuste se produce sustituyendo un unico radio de curvatura por dos; el primer radio y el segundo radio tienen centros desplazados, dando como resultado un contacto de llnea. Las tensiones hertzianas se reducen, pero no se eliminan. La geometrla de esta invencion se caracteriza tambien por el hecho de que el componente asferico de la articulacion presenta una curvatura (los dos clrculos que definen la seccion transversal del componente asferico no son tangentes) en su contorno en la llnea de contacto.

La patente europea EP0053794, titulada "Copa para una articulacion de cadera", de Manfred Semlitsch, et al., divulga una endoprotesis en la que la bola de la articulacion y la copa de la articulacion de cadera consisten en material ceramico de oxido. Un hueco anular esta dispuesto en el area de la abertura de la copa de la articulacion de cadera, y un anillo de material bioinerte deformable plasticamente esta situado en el rebaje. La superficie del anillo que esta frente a la bola de articulacion se funde esencialmente sin interruption y completamente sin escalonamiento en la superficie esferica de la copa. En el caso de subluxacion y de un contacto de cojinete de tipo lineal de corta duration asociado entre la bola de articulacion y la copa de articulacion en el area de borde de la copa, el resultado, incluso en el caso de friccion en seco, es una tribologla favorable entre la bola de articulacion y el anillo de material plasticamente deformable que entra en acoplamiento con la bola despues de la subluxacion.

La patente europea EP0821922, titulada "Componente de articulacion de protesis de cadera con trampa de partlculas", de Claude Hubin y Marie Jean Sterpin, divulga una copa de protesis de cadera para articulacion metal- metal provista de un rebaje polar que sirve como trampa para partlculas de desgaste. Alternativamente, la cabeza tambien puede tener una trampa o rebaje.

La patente francesa FR2727856, titulada "Ensemble prothetique auto-lubrifiant pour I'articulation de la hanche", de Barba Laurent et al., divulga una articulacion dura-dura (metal-metal o ceramica-ceramica) para una protesis total de cadera. La forma y las dimensiones son tales que una pellcula laminar de fluido sinovial puede mantenerse en uso. Se proporciona un deposito para el fluido en la region polar. No se proporcionan detalles sobre cual deberla ser la geometrla de la copa para cumplir con el requisito de lubrication con pellcula de fluido. Hay una ensenanza de que el hueco entre la copa y la cabeza debe estar en el intervalo de 0,005 a 0,05 mm. Esto cubre la separation radial estandar usada en cojinetes duro-duro.

La patente de Gran Bretana GB1322680, titulada "Mejora en y en relation con protesis", de Georges Girard y Ramiro Cameo, divulga una protesis de cadera total en la que la superficie de la cabeza se proporciona mediante un patron de ranuras destinado a reducir el desgaste en la articulacion. Como tecnica anterior, los inventores citan una protesis en la que la cabeza esferica se articula contra una copa que es "en forma de pelota de futbol". Es decir, la copa es

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alargada, lo que conduce a un contacto de ilnea, en lugar de un contacto puntual.

La solicitud de patente de EE.UU. US2002/0116068, titulada "Sistema de contencion para restringir un componente protesico", de Terry McLean, describe una cabeza truncada dentro de una protesis total de cadera que puede insertarse en la copa lateralmente a traves de ranuras en la abertura de la copa antes de girarse en una posicion funcional. Como resultado, la cabeza se retiene dentro de la copa, que cubre mas de 180 grados. El resultado no deseado es que el contacto puntual convencional se cambia ahora en un contacto de llnea a lo largo del borde del segmento truncado de la cabeza.

La solicitud de patente de EE.UU. US2005/0246026, titulada "Aparato de implante ortopedico modular", de Paul Lewis et al., divulga una copa acetabular modular que comprende tres elementos, que se pueden combinar de diferentes maneras para permitir al cirujano una eleccion de implantes de diferentes tamanos y caracterlsticas. La fijacion se consigue mediante un orificio central a traves de los tres componentes. Como en la patente US 6.527.809, se puede cambiar el contacto puntual en contacto de llnea a lo largo del borde del revestimiento.

La solicitud de patente de EE.UU. US2005/0261776, titulada "Articulacion protesica con superficie de soporte de contacto anular", de Scott Taylor, divulga un componente acetabular truncado o anular de una protesis total de cadera en la que el contacto entre la cabeza y el interior de dos elementos de la copa se produce a lo largo de una llnea en lugar de un punto.

La patente US 5.181.926, titulada "Implante oseo que tiene elementos relativamente deslizantes", de Rudolf Koch y Robert Streicher, describe una protesis total de cadera en la que el lado de la copa, dentro de cavidades en su revestimiento polimerico, contiene almohadillas autoalineadoras de material duro que se articulan contra la cabeza.

La patente US 5.549.693, titulada "Protesis cotiloidal", de Christiane Roux y Michel Pequignot, en la que se basa el preambulo de la reivindicacion 1, divulga una protesis de articulacion total en la que el lado de la copa contiene en su abertura un anillo ceramico, similar a un labrum natural, que forma una junta con la cabeza de ceramica. La posicion del anillo es tal que el momento de friccion del par serla muy alto.

La patente US 5.593.445, titulada "Articulacion protesica biaxial", de Thomas Waits, describe una protesis total de articulacion en la que un tercer elemento en forma de anillo se interpone entre la cabeza y la copa. El elemento en forma de anillo aumenta el area de contacto bajo carga, entre la cabeza y la copa de autoalineacion entre la cabeza y la copa en la direccion de la carga.

La patente US 5.702.456, titulada "Implante que tiene una generacion reducida de partlculas de desgaste", de David Pienkowski, divulga un metodo de desgaste previo de la protesis antes de la implantacion, de modo que las partlculas producidas usualmente en cantidades algo mayores por el proceso de desgaste no cargan el cuerpo. Solo se podrla esperar una mejora minima en el resultado a largo plazo de tal procedimiento.

La patente US 5.725.593, titulada "Protesis anatomica total de cadera", de Francesco Caracciolo, divulga una protesis total de cadera de renovacion de superficie. La copa femoral tiene multiples elevaciones circulares que estan destinadas a reducir la friccion dentro de la copa esferica.

La patente US 5.766.258, titulada "Protesis de muneca", de Beat Simmen, divulga una protesis de muneca en la que, en una realizacion, se produce una de dos articulaciones separadas con elementos no circulares. Los elementos tienden a caer, o a autocentrarse, en una posicion estable en la que se convierten en congruentes.

La patente US 6.527.809, titulada "Acetabulo de ensayo o acetabulo implantable con orientacion ajustable", de Levon Doursounian y Michel Porte, divulga una copa acetabular modular. La incrustacion de la copa, que se articula contra la cabeza, tiene una abertura central que permite el acceso a un mecanismo que bloquea la copa en una posicion deseada. Esto, como un efecto secundario, define las condiciones de contacto entre la cabeza y la incrustacion como un contacto de linea a lo largo del borde de la abertura central, como es el caso en el documento US 4.840.631, "Casquillo de articulacion de cadera artificial con soporte de cabeza hidraulica", de Robert Mathys. Sin embargo, la protesis modular descrita por Doursounian y Porte carece del soporte de presion hidraulica divulgado por Mathys.

La patente US 4.031.570, titulada "Acetabulo protesico", de Otto Frey, divulga una copa asferica en forma de toro en la que el radio de curvatura es igual al de la cabeza esferica, pero el centro de la curvatura esta desplazado respecto al eje central para evitar el atascamiento de la cabeza en la copa. Esto cambia el contacto puntual teorico de una esfera en un casquillo esferico en un contacto de linea de una esfera en un casquillo toroidal, y, ademas, para el proposito de mejorar la lubricacion, una ranura en la periferia de la copa y un rebaje/bolsillo en el polo. Las tensiones hertzianas se reducen cambiando desde el contacto puntal al contacto de linea, pero no son eliminadas por la invencion actual, que cambia el contacto puntual al contacto superficial.

La patente US 4.840.631, titulada "Casquillo de articulacion de cadera artificial con soporte de cabeza hidraulico", de Robert Mathys, divulga una articulacion articular de cadera con un rebaje cilindrico mecanizado en la copa. Este

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rebaje crea un deposito para el fluido de la articulacion, que se presurizarla bajo carga. El sellado se proporciona mediante el borde del rebaje. La desventaja de esta disposicion es que se producen tensiones elevadas en el borde del rebaje, lo que podrla conducir a un desgaste localizado, y potencialmente a la perdida de la junta y, por lo tanto, del soporte hidraulico.

La patente US 5.336.267, la patente US 5.383.936, la patente US 5.738.686 y la patente US 6.312.471, de Dietmar Kubein-Meesenburg et al., divulgan la base teorica y las soluciones para reducir las tensiones en articulaciones de protesis de articulacion, todas las cuales conducen a un contacto teorico de llnea en lugar de un contacto puntual. Las tensiones hertzianas se reducen, pero no se eliminan.

La patente GB n.° 1322680, titulada "Protesis", de Georges Girard et al. divulga una articulacion articular de cadera total metal-metal. La protesis incluye una copa concava que tiene multiples ranuras dejando solo salientes que terminan en una superficie esferica para entrar en contacto con la cabeza esferica. Este tipo de contacto se propone para reducir el riesgo de atascamiento de superficies esfericas lisas y convencionales de una junta de rotula, especlficamente en combinacion metal-metal, donde las tolerancias requeridas son ajustadas y diflciles de mantener en produccion.

La patente US 6.645.251, titulada "Superficies y procesos para la reduccion de desgaste en implantes ortopedicos", de Abraham Salehi et al. divulga un enfoque basado en ranurar la superficie concava para mejorar la lubricacion y distribuir la tension. Como es sabido a partir de los cojinetes de deslizamiento tecnicos, la principal ventaja de las ranuras proviene de una eliminacion mejorada de las partlculas de desgaste lejos de la articulacion. El atrapamiento de fluidos tambien puede desempenar un papel en la lubricacion mejorada. Sin embargo, las ranuras como se divulgan pueden conducir de hecho a tensiones locales mas altas en los bordes de las ranuras y anular el proposito. No se han publicado datos que apoyen el concepto y no hay evidencia de aceptacion de este enfoque por parte de la industria de dispositivos ortopedicos.

La patente US 6.425.921, titulada "Parejas deslizantes para implantes de articulacion artificial", de Hans Grundei y Wolfram Thomas, divulga un enfoque alternativo donde se producen ranuras en el componente convexo de la articulacion. Las pruebas de simulador de cadera reales realizadas en este tipo de componentes de articulaciones no mostraron ninguna reduccion de desgaste.

Las limitaciones practicas sobre la precision de los componentes mecanizables, incluyendo los efectos de la temperatura y de la contraccion inducida por radiacion (que pueden ser utilizados para la esterilizacion de copas polimericas) y la necesidad de precauciones de seguridad (por ejemplo, contra el atasco de los componentes utilizados en el cuerpo) han conducido a estandares internacionales que ayudan a garantizar un rendimiento in vivo aceptable.

Los estandares ISO 7206-2; 27.80 a 28.00 y 7206-2; 28.10 a 28.30 especifican la geometrla y las dimensiones de los componentes de cabeza y de copa, respectivamente, de una protesis total de cadera. Por ejemplo, con respecto a la esfericidad y a la tolerancia dimensional del componente de cabeza, el estandar especifica que el componente de cabeza femoral de metal o de ceramica de una protesis total de cadera tendra una desviacion de redondez no mayor a 10 micrometres. Si se usa contra copas de material duro (metalico o ceramico) no sera mayores de 5 micrometres. El diametro sera igual al diametro nominal +0,0, -0,2 mm. Para articulaciones de metal-metal o ceramica-ceramica no se especifican las tolerancias, pero en todos los casos debe existir una separacion radial. En la practica, las cabezas en uso hoy en dla se producen con especificaciones significativamente mas estrictas de las requeridas por los estandares.

Con respecto a la esfericidad y a la tolerancia dimensional del componente de copa, para componentes polimericos, no se especifica la esfericidad. Para materiales duros, no debe exceder de 5 micrometres. La tolerancia dimensional para una copa polimerica es de +0,3, +0,1 mm a 20 ± 2 °C, a partir del diametro nominal. En la practica, las copas de UHMWPE estan sobredimensionadas por lo menos +0,2 mm sobre el diametro nominal. No se dan tolerancias para las copas metalicas o ceramicas, pero la separacion radial debe garantizarse por el productor. La separacion radial tlpica para pares duros esta en el intervalo de 0,02 a 0,03 mm.

Sumario de la invencion

La presente invencion presenta articulaciones de junta artificiales y la articulacion de protesis articulares totales que incluyen una articulacion articular artificial como se describe en el presente documento. En diversos aspectos, la presente invencion presenta articulaciones articulares artificiales y protesis de articulacion articulares totales que incluyen un elemento convexo (al que tambien se puede referir como cabeza) y un elemento concavo (al que tambien se puede referir como "copa" o "fosa"). Debe entenderse que cuando se describen caracterlsticas con respecto a una articulacion articular artificial, dichas caracterlsticas tambien pueden estar presentes en una protesis de articulacion total que incluye dicha articulacion articular artificial. La invencion presenta una articulacion articular artificial o una protesis articular total de articulacion que comprende: (a) un elemento convexo que tiene una primera curvatura superficial en al menos una porcion del mismo; (b) un elemento concavo que comprende (i) un primer material que tiene una segunda curvatura superficial diferente de la de la primera curvatura superficial y (ii) un rebaje

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anular que comprende un inserto anular de un segundo material. Como se ha indicado, en esta realizacion y las otras descritas en el presente documento, el segundo material es mas duro que el primer material y puede tener una superficie interior congruente con la primera curvatura superficial del elemento convexo. Asl, el inserto anular puede estar situado dentro de un rebaje del elemento concavo. De acuerdo con la invencion, el inserto anular esta centrado en un angulo polar desde un eje de simetrla de la segunda curvatura superficial en el intervalo de entre 20 y 50 grados.

Como se ha senalado, el primer material puede ser polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) y el segundo material puede ser cualquier material que sea mas duro que el UHMWPE (por ejemplo, un metal, una ceramica, o un UHMWPE reticulado). El elemento convexo puede estar hecho de metal o ceramica.

La primera curvatura superficial puede ser esferica, y la superficie de articulacion (por ejemplo, un inserto) puede situarse alrededor de un punto de carga de la articulacion.

La protesis de articulacion en general puede configurarse de acuerdo con metodos conocidos en la tecnica para su uso como una articulacion de cadera de reemplazo, articulacion de rodilla, articulacion de disco espinal, articulacion de dedo o dedo pulgar, articulacion de codo, o una articulacion de muneca o de tobillo.

La superficie interior de una articulacion o superficie de contacto (por ejemplo, un inserto) puede incluir una pluralidad de imperfecciones sobre la misma y una pluralidad de indentaciones entre las imperfecciones. Por ejemplo, cada una de la pluralidad de imperfecciones puede incluir una pluralidad de pomos sobre las mismas.

La superficie del elemento convexo puede recubrirse con dureza mediante nitruro de titanio, nitruro de cromo, oxido de aluminio o un revestimiento a modo de diamante. La superficie interior del inserto tambien puede ser recubierta con dureza mediante nitruro de titanio, nitruro de cromo, oxido de aluminio o un recubrimiento a modo de diamante.

Aunque nos referimos a "una articulacion articular artificial", debe entenderse que la invencion abarca los elementos de articulacion de un dispositivo artificial (es decir, que no se produce naturalmente) por si mismo, asl como una protesis que incorpora tales elementos junto con otras partes componentes. Por ejemplo, la invencion presenta elementos de articulacion (por ejemplo, un elemento de cabeza y un elemento de copa como se describe en el presente documento) que se pueden fabricar, empaquetar o vender por separado de otros elementos de la protesis (por ejemplo, por separado de un vastago para inmovilizar el elemento de cabeza en el vastago de un hueso). Cuando se hace, se empaqueta o se vende por separado, un cirujano puede seleccionar y montar los elementos de articulacion descritos en el presente documento con otras partes componentes para acomodar mejor una articulacion particular y proporcionar una protesis mas personalizada para un paciente dado. Los elementos de articulacion pueden incorporarse en cualquier protesis que genere contacto de llnea (por ejemplo, una llnea de contacto en forma de anillo) entre un elemento de cabeza convexo (o "bola") y un elemento de copa concavo (o "casquillo").

El inserto descrito en este documento tambien puede fabricarse, empaquetarse o comercializarse por separado, y es tambien un aspecto de la presente invencion y por si mismo.

Aunque los diversos dispositivos descritos en este documento estan destinados claramente que configurarse para uso humano, la invencion abarca tambien el uso veterinario. Por consiguiente, en otro aspecto, la invencion presenta metodos para reparar o reemplazar una articulacion danada o defectuosa en un paciente. Los metodos pueden incluir una etapa de identificacion de un paciente que necesita tratamiento y administrar (por ejemplo, mediante implantacion quirurgica) un dispositivo tal como se describe en el presente documento.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista esquematica en seccion transversal de una articulacion articular de cadera artificial de acuerdo con los estandares actuales.

La figura 2 es una vista esquematica en seccion transversal de una articulacion articular total de cadera artificial de acuerdo con la invencion, que muestra una cabeza esferica en una copa de fosa asferica.

Las figuras 2a y 2b ilustran la superficie de contacto para la articulacion articular total de cadera artificial de la figura 2.

La figura 3a es una vista en perspectiva de un inserto de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La figura 3b es una vista en seccion transversal del inserto de la figura 3a.

La figura 3c es una vista en seccion transversal de otro inserto de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La figura 4 es una vista en seccion transversal de la articulacion total de cadera artificial segun la invencion, que muestra una cabeza esferica en una copa de fosa asferica. El eje de simetrla de la forma interior de la copa y la posicion del inserto estan desplazados respecto al eje principal de la copa, para situar la fosa de la copa en la ventana de los principales vectores de fuerza de la articulacion que actuan sobre la copa en uso real.

Las figuras 5a-5c son vistas en perspectiva de una articulacion total de cadera que muestra areas de contacto bajo diferentes condiciones de carga.

La figura 6 es un par de vistas en perspectiva de la meseta tibial de una protesis de rodilla parcial o total que

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muestra una caracterlstica de fosa.

La figura 7 es una vista en seccion transversal de una protesis de disco espinal de acuerdo con la presente

invencion.

Las figuras 8a y 8b son vistas en seccion transversal de una porcion de un inserto que muestra rugosidad

superficial de acuerdo con una realizacion de la invencion.

Descripcion detallada

Por motivos de simplicidad y de caridad, ilustramos la articulacion articular artificial y la protesis de la invencion con una articulacion articular total de cadera. Los mismos principios tecnicos y de diseno pueden utilizarse para articulaciones de otras protesis articulares, incluyendo aquellas que tienen menos superficies de confirmacion y un menor grado de cobertura. La presente invencion representa una mejora con respecto a una invencion anterior por parte de los inventores, como se expone en la solicitud de patente PCT WO2008/058756, publicada el 22 de mayo de 2008, y sobre la publication de la solicitud de patente US 2010/0063589 titulada "Geometrla de reduction de desgaste de articulaciones en reemplazos totales de articulacion" (colectivamente, las "solicitudes Tepic"). Las solicitudes Tepic divulgan una protesis de articulacion, tal como una protesis de cadera, en la que los componentes convexo y concavo se diferencian en forma para proporcionar una superfine de contacto amplia. Tal como se expone en las solicitudes Tepic, las diferencias de forma entre los componentes proporcionan ademas una lubrication mejorada de los componentes y particularmente de la superficie de contacto. Aunque dicha estructura da como resultado un desgaste significativamente reducido, el desgaste puede ser algo preocupante, particularmente cuando el componente concavo esta formado de UHMWPE. El desgaste puede reducirse adicionalmente mediante la presente invencion en la que uno o ambos elementos de un par articulado (por ejemplo, un componente concavo de UHMWPE) incluye una region (por ejemplo, un inserto) de UHMWPE reticulado u otro material con mayor dureza en la superficie de contacto. Se espera que los dispositivos protesicos con los elementos mejorados descritos en el presente documento se desgasten mejor, ya que incluyen un material en la superficie de contacto (por ejemplo, la porcion anular o a modo de anillo de la cabeza convexa y la copa concava que se acoplan durante la carga) que es mas dura que el material utilizado en otras partes de las regiones no articuladas de los elementos.

La figura 1 ilustra una articulacion de protesis de cadera estandar normalizada convencional, con un componente convexo esferico, o cabeza, 2 asentada en un componente concavo esferico, o copa, 1. El contacto teorico entre los mismos esta en un punto 9, siempre que la carga este orientada a lo largo del eje 10. La superficie de articulacion 3 de la copa 1 es de forma esferica con un radio 4 centrado en el punto 5. La superficie 6 de la cabeza 2 es tambien esferica de radio 7 centrado en el punto 8. Las formas de los dos componentes son axisimetricas, es decir, ambas son cuerpos de revolution y pueden describirse en un sistema de coordenadas polares, con el origen 8, el eje polar 10 y el angulo polar 12. La anchura del hueco 11 es cero en el angulo polar 12 de cero grados, es decir, en el polo; se aproxima a la separation radial maxima igual a la diferencia entre los radios 4 y 7 en el angulo polar de 90 grados. La distancia 13 entre los puntos 5 y 8 es igual a la diferencia entre los radios 4 y 7, es decir, 13 es la separacion radial. Para revestimientos de copa de UHMWPE y cabezas metalicas o ceramicas, la separacion radial usual es superior a 0,1 mm; para el emparejamiento metal-metal es usualmente inferior a 0,03 mm.

El diametro 15 de la abertura de la copa es mayor que el diametro 14 de la cabeza 2, de modo que la cabeza 2 puede entrar libremente en su asiento dentro de la copa y hacer el contacto en el punto 9. Bajo carga, el contacto puntual se extendera en un contacto superficial, dando lugar a tensiones conocidas como hertzianas, segun Heinrich Hertz, quien con su publicacion clasica de 1882 ha proporcionado la base teorica para calcular tensiones de contacto entre cuerpos de formas geometricas simples (Hertz, H.: "Gesammelte Werke," Vol. I, Leipzig, 1895). Las formulas para calcular tensiones hertzianas se dan en, por ejemplo, "Formulas for Stress and Strain", Quinta Edition, Roark y Young, McGraw-Hill, 1982, Capltulo 13. El tema esta ampliamente cubierto en, por ejemplo, "Contact mechanics", K.L. Johnson, Cambridge University Press, 1985. Para una esfera en un casquillo esferico, las formulas son validas solamente si el radio del casquillo es mas grande que el de la esfera; tambien se han desarrollado formulas mejoradas para radios que coinciden estrechamente, pero si los radios son iguales, se elimina la tension de contacto en el sentido hertziano.

La figura 2 muestra la cabeza 102 en la articulacion de la copa 101 de acuerdo con las formas expuestas en las solicitudes Tepic y de acuerdo con la presente invencion. Tal como se expone mas ampliamente en las solicitudes Tepic, la cabeza 102 es esferica con su superficie 106 que tiene un radio de curvatura 107 con el centro en el punto 108. La superficie de articulacion 103 de la copa 101 es asferica - mas precisamente - solo parcialmente esferica, axisimetrica alrededor del eje 110. Sobre un arco 120, entre los angulos polares 113 y 114, la superficie 103 es esferica, congruente con la superficie de la cabeza 106. En 3D, el arco 120 define una banda 121 de contacto teorico, una seccion de una superficie esferica, figura 2a.

Para angulos polares mas grandes que 114, el radio de curvatura 104, de la superficie 103, con el centro en 105, es mayor que el radio 107, abriendo un hueco entre las dos superficies de articulacion 103 y 106.

Para angulos polares apenas menores que 113, el radio de curvatura de la superficie 103 tambien es mayor que el de la superficie 106, de nuevo abriendo un hueco 111. Cuando el angulo polar se aproxima a cero, el radio de curvatura de la superficie 106 disminuye para redondear la forma de la copa en el polo 109. El hueco resultante en el

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polo es 118.

El arco de clrculo 120 de perfecta congruencia se centra en el angulo polar 115, y su correspondiente angulo de anchura es 116.

La posicion, 115, y la anchura, 116, de la banda de contacto de la superficie teorica estan sujetas a optimizacion parametrica. La aproximacion de primer orden sugiere que el angulo 115 debe ser de aproximadamente 45 grados; la anchura 116 de aproximadamente 30 grados. Se espera que las optimizaciones teoricas, junto con las pruebas experimentales, incluyendo una funcion de coste situada en los momentos de friccion de la articulacion, situen el angulo 115 en el intervalo entre 20 y 50 grados; la anchura del contacto superficial 116 en el intervalo entre 10 y 40 grados.

La superficie de contacto o banda de contacto 121, que se muestra en una vista en perspectiva en la figura 2a, se define mediante el arco 120. La forma asferica de la copa forma un volumen 130, en la cara polar entre las superficies 106 y 103 de la cabeza y la copa, respectivamente, dentro de la banda de contacto 121.

La abertura 140 de la copa es mayor que el diametro de la cabeza 141, dando como resultado la separacion 117, de manera que la cabeza queda libre para asentarse por si misma en la copa generando un contacto superficial a lo largo del area 121.

El tipo de copas mostradas en la figura 2 se hara referencia como tipo de fosa. Fosa en general significa una cavidad, o depresion, y en el caso del acetabulo de cadera, se trata de un area rebajada situada de manera centrada no cubierta con cartllago.

La escala del hueco de la fosa se exagera en gran medida de esta y en las siguientes figuras. En realidad, dependera de los materiales utilizados. Para una copa de UHMWPE del tipo de fosa, el tamano maximo del hueco, que convenientemente serla 118 en el polo 109, debe ser lo suficientemente grande, para evitar el hundimiento de la cabeza 102 incluso despues del uso maximo anticipado de la protesis, por ejemplo, durante 50 anos. Las pruebas de desgaste han sugerido la velocidad de aproximadamente 4 micrometros por millon de ciclos de carga, lo que puede corresponder a 1 a 2 anos de uso in vivo. Para permitir 50 anos de desgaste sin fondo, el hueco 118 debe ser de 0,2 a 1 mm; 2 mm darla un margen seguro, pero esto puede requerir cambios bastante significativos del vector de radio 104 para los angulos polares entre el eje 110 y el primer angulo de contacto 113.

Idealmente, los cambios del radio de curvatura de la superficie 103 por debajo y por encima de los angulos 113 y 114, respectivamente, deben ser continuos, pero por razones practicas una o dos etapas seran suficientes, sobre todo si se mecaniza en los materiales polimericos blandos como UHMWPE. Sin embargo, es muy preferible que las transiciones sean tangenciales, es decir, que el contorno de 103 sea liso, como se muestra en la figura 2b. El radio r1 del arco 120 centrado en C1 es el radio nominal, igual que el de la cabeza. El radio r2, correspondiente al arco 122, esta centrado en C2 y es mayor que r1. Como se muestra, los centros C1 y C2 deben situarse sobre el vector del radio que define la transicion de 120 a 122, para hacer la transicion lisa, es decir, existe una tangente comun a los arcos 120 y 122 en el punto de transicion. El radio r3 con el centro C3 define el arco 124; r4 con el centro en C4 el arco 123; el radio r5, con el centro en C5 el arco 125.

Un inserto en forma de anillo 150 esta incrustado en la copa 101, figura 2. El inserto 150 se ilustra en las figuras 3a y 3b. El inserto 150 tiene una superficie interior concava 151. La superficie interior 151 corresponde a la forma de la copa 101 en la banda de contacto 121. Preferiblemente, la anchura del inserto 150 corresponde de manera general a la anchura de la banda de contacto 121 o es ligeramente mas ancha, de manera que sustancialmente todo el contacto entre la cabeza 102 y la copa 101 se produce en la superficie interior 151 del inserto 150. La copa 101 puede estar formada de UHMWPE. La copa incluye un rebaje 160 situado y conformado para recibir el inserto, figura 2. El inserto 150, por otra parte, es de un material mas duro, tal como metal o ceramica. Alternativamente, el inserto 150 puede ser de UHMWPE reticulado. De esta manera, la copa 101 proporciona la elasticidad y la absorcion de choque deseadas, mientras que el inserto 150 proporciona un desgaste reducido.

Como se muestra en la figura 3, el inserto 150 tiene una superficie exterior 152, una superficie superior 153, y una superficie inferior 154, que topan con las porciones de UHMWPE de la copa 101 dentro del rebaje 160. La superficie exterior 152, la superficie superior 153 y la superficie inferior 154 pueden tener diversas formas. Preferiblemente, la profundidad del inserto 150, entre la superficie interior 151 y la superficie exterior 152 es pequena, de manera que el inserto es flexible. La superficie exterior 152 puede ser paralela a la superficie interior 151, o puede tener una forma diferente. La superficie superior 153 y la superficie inferior 154 estan conformadas para facilitar la insertion y para proporcionar la retention del inserto 150 dentro de la copa 101. Segun una realization, mostrada en la figura 3b, la superficie superior 153 y la superficie inferior 154 son transversales a la superficie exterior 152, de manera que la superficie exterior 152 es mas pequena que la superficie interior 151. El rebaje 160 esta dimensionado de manera que el anillo 150 insertado completamente experimenta un encaje a presion con un encaje a presion residual. En las realizaciones descritas anteriormente, la superficie superior 153 y la superficie inferior 154 son planas. La superficie superior 153 y la superficie inferior 154 pueden tener otras formas no planas y pueden incluir discontinuidades para proporcionar la interaction deseada con la copa 101 y para ayudar a retener el inserto 150 en posicion. Por ejemplo,

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tal como se ilustra en la figura 3c, la superficie superior 153 puede estar provista de un nervio afilado 155 que, al insertarlo, crea una indentacion en la copa 101, mejorando as! el sellado del lado posterior del anillo 150 y el rebaje 160.

Para minimizar la produccion de desgaste, los estandares internacionales (ISO, ASTM) han propuesto los llmites superiores de la rugosidad de las superficies de articulacion: (i) copa de UHMWPE con un maximo de Ra de 2 micrometros (aproximadamente grado N7); hoy en dla, las copas de UHMWPE se mecanizan normalmente a la rugosidad superficial de N5 a N6, correspondiente a Ra de 0,4 a 0,8 micrometros; (ii) cabezas metalicas o ceramicas con un maximo de Ra de 0,05 micrometros (grado N2); las cabezas de ceramica estan normalmente acabadas con Ra de menos de 0,01 micrometros.

No obstante, el valor de los estandares, a la luz de la importancia de maximizar la eficiencia de la lubricacion dinamica, el acabado superficial de la superficie interior de la copa, y en particular de la copa de UHMWPE, no debe ser uniforme en toda la superficie. El contacto superficial teorico descargado sobre el arco 120, figura 2b, bajo carga se extendera hacia una banda mas ancha hacia el polo 109 mediante una anchura parcial del arco 123 y hacia el ecuador mediante una anchura parcial del arco 122. Esta banda mas amplia de contacto representa la envoltura para los principales vectores de carga a traves de la articulacion, no solo una unica posicion/carga estatica. Toda esta superficie se puede mecanizar con un alto grado de suavidad, por ejemplo, N5. El resto de la superficie de la copa, para maximizar la resistencia dinamica al flujo de fluido desde la acumulacion presurizada 130, puede tener un mayor grado de rugosidad, preferiblemente alrededor del grado N12, correspondiente a Ra de 50 micrometros. Como se sugiere en la figura 2b, una textura preferida puede ser una en la que las ranuras se extiendan a 90 grados respecto a la direccion del flujo, lo que naturalmente serla el resultado del mecanizado de la copa, girando su superficie interior, como se hace mas comunmente. La rugosidad deseada se puede conseguir mecanizando el inserto 150 a un grado mas alto de suavidad que la copa 101. La copa se puede proporcionar con un grado uniforme de suavidad.

Con el uso del inserto de la presente invencion, se simplifica la formacion combinaciones de metal-metal y de ceramica-ceramica. Se pueden formar superficies esfericas sobre todas las piezas metalicas o ceramicas, es decir, la cabeza y el inserto. Las superficies no esfericas pueden formarse dentro de la copa sin tener en cuenta la superficie esferica. Una vez formado, el inserto se situa dentro de la copa y proporciona la superficie esferica deseada para interactuar con la cabeza.

Para maximizar el beneficio, el eje 110 puede dirigirse a la ventana de vectores de fuerza funcionales fisiologicos que actuan sobre la articulacion. De este modo, el inserto puede centrarse preferiblemente alrededor de la posicion del vector de fuerza principal. Las realizaciones anteriores han ilustrado el inserto 150 como que esta centrado dentro de la copa 101 porque se suponla que el vector de fuerza estaba a traves del centro de la copa. Para varias articulaciones, el vector de fuerza puede no pasar a traves del centro de la copa. El inserto puede estar desplazado para proporcionar la superficie de contacto en una posicion adecuada correspondiente para tales articulaciones.

La figura 4 es una representacion esquematica de una protesis total de cadera, con la copa 101 insertada en el hueso pelvico 501 y la cabeza 102 fijada al vastago femoral 502, que a su vez se inserta en el femur 503. El eje del cuello femoral es 504. El eje 110 de la geometrla de la fosa de la copa 101 y de la insercion 550 esta desplazado del eje principal 509 de la copa, en un angulo 510. Si el angulo 510 es de aproximadamente 25 grados, y la copa se inserta en un angulo de abertura lateral 511 de aproximadamente 45 grados, el arco de contacto 120 (correspondiente a la banda de contacto 121, figura 2a) centrada en el eje 110, satisfara el requisito de abarcar la mayor parte de los vectores de carga fisiologica 512 transmitidos desde la cabeza a la copa. La copa tambien debe insertarse con un angulo de la denominada anteversion (apuntando hacia delante) de aproximadamente 10 a 15 grados (por ejemplo, aproximadamente 10, 11, 12, 13, 14 o 15 grados). Esta copa debe estar claramente etiquetada para que el cirujano pueda orientarlo adecuadamente en la insercion. De acuerdo con esta realizacion, cualquiera de los presentes dispositivos puede configurarse de tal manera que el eje de simetrla de la forma interior de la copa y la posicion del inserto esten desplazados del eje principal de la copa. Esto situa la fosa de la copa en la ventana de los principales vectores de la fuerza de la articulacion que actuan sobre la copa cuando esta en uso real.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva del area de contacto 121 de la articulacion de una copa de tipo de fosa bajo carga. Debido a la elasticidad de los componentes, el area de contacto puede variar y puede extenderse desde el contacto superficial anular original, como se muestra en la figura 5a, hasta un area de contacto superficial mas amplia como se muestra en la figura 5b. El inserto 150 puede estar formado para proporcionar la anchura de contacto total 53 (figura 5b), o la anchura de contacto original 53. La anchura 53 del area de contacto 121 depende de la carga. Cuando la carga es alta (o cuando la carga aumenta), el fluido de la acumulacion 130 es empujado hacia fuera, como se muestra mediante la flecha 51, a traves del hueco interarticular sobre el area 121, a traves, ahora, de la distancia mas larga 53, figura 5b. A medida que se reduce la carga, el retroceso elastico de los componentes tendera a aumentar el volumen de la acumulacion 130 y, de este modo, volvera a atraer el fluido hacia atras, como se muestra mediante la flecha 52, figura 5a. En esta fase, el area de contacto se estrecha, es decir, 53 se reduce, y por lo tanto hay menos resistencia para el rellenado de la acumulacion 130. Esto puede ser importante, ya que la baja presion maxima que puede hacer retroceder el fluido es de 1 bar, mientras que presiones mucho mas altas pueden inducirse durante la fase de drenaje de carga alta. El uso del inserto mejora adicionalmente el flujo de

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fluido hacia y desde la acumulacion 130. Por accidente o diseno habra huecos a lo largo de la circunferencia del area de contacto con areas de contacto 54, figura 5c, dejando canales para que el fluido fluya 52 hacia el volumen 130 cuando se reduce la carga. La profundidad, o el espesor, del inserto 150 puede hacerse tan pequeno que la presion de contacto sobre las areas de contacto 54 bajo carga aplanara la ondulacion del inserto y sellara los huecos.

La figura 6 muestra vistas en seccion sagital y frontal de una protesis de condilo de rodilla con el componente femoral 402 haciendo un contacto superficial 420 contra la meseta tibial 401, producida a partir de UHMWPE, del tipo de fosa. El area de la meseta tibial 401, que normalmente estarla expuesta a tensiones mas altas, esta ahora ligeramente rebajada definiendo la acumulacion 430, proporcionando los medios de distribucion de carga y de lubricacion dinamica explicados anteriormente. El componente femoral esta conformado como un toro, las dos vistas en seccion difieren solamente en las curvaturas respectivas de los componentes de articulacion. El inserto 450 esta situado dentro del UHMWPE de la meseta tibial 401. Aunque en las realizaciones anteriores los insertos eran de forma circular, el inserto 450 para esta realizacion serla no circular. La forma depende de la geometrla de los componentes para proporcionar la superficie de contacto 420 deseada.

La figura 7 muestra una protesis de disco espinal de acuerdo con la invencion. El cuerpo central en forma de lente 302, hecho de un material duro tal como ceramica, o metal, se articula en ambas de sus caras contra componentes concavos 300, 301, producidos preferiblemente a partir de un material mas blando, tal como UHMWPE, a lo largo de las superficies 320, para dejar los volumenes de huecos 310 llenos de fluido, proporcionando nuevamente los medios de distribucion de carga y de lubricacion dinamica explicados anteriormente. Los insertos 350, 360 estan situados dentro de los componentes concavos 300, 301 para proporcionar las superficies de contacto 320 deseadas.

De acuerdo con realizaciones de la presente invencion, una protesis de articulacion puede incluir interacciones de metal-metal o de ceramica-ceramica en la banda de contacto 121 entre la cabeza 102 y el inserto 150 dentro de la copa 101. Como se ha indicado anteriormente, los esfuerzos para reducir el desgaste con componentes metalicos o ceramicos han incluido la reduction de la rugosidad en las superficies. Segun principios aceptados, tanto la cabeza 102 como el inserto 150 pueden estar muy pulidos para reducir la rugosidad para mejorar el desgaste en la banda de contacto 121. Sin embargo, de acuerdo con una realizacion de la invencion, la rugosidad se retiene en la superficie interior del inserto 150. La rugosidad retiene fluidos lubricantes en la superficie para mejorar la interaction con la superficie de la cabeza 102. La rugosidad deseada se puede obtener durante la formation del inserto. Preferiblemente, la forma esferica deseada de la superficie interior 151 del inserto 150 se obtiene a traves de un proceso de mecanizado del material metalico o ceramico que forma el inserto. El proceso de mecanizado tlpico deja pequenas imperfecciones circulares. Las imperfecciones se ilustran en la figura 8a, que muestra una vista en seccion transversal de una portion del inserto. Las imperfecciones 410 formadas durante el mecanizado incluyen puntos altos 411 con indentaciones 420 entre respectivos puntos altos. Las indentaciones 420 se crean mediante la etapa de mecanizado que forma el inserto. Segun la sabidurla convencional, los puntos altos 411 se eliminan mediante un proceso de pulido para eliminar la rugosidad. Sin embargo, en esta realizacion de la invencion, se retienen los puntos altos 411. Las indentaciones 420 funcionan para retener el fluido lubricante dentro de la banda de contacto 121 de la articulacion.

De acuerdo con un ejemplo comparativo, la superficie interior 151 de un inserto metalico 150 se trata adicionalmente para crear una rugosidad superficial deseable. En esta realizacion, ilustrada en la figura 8b, despues de que se ha formado el inserto 150, una bola 400 es forzada contra el inserto 150 bajo alta presion. La bola 400 tiene una forma esferica identica a la de la cabeza 102. El inserto esta rlgidamente soportado durante este proceso para retener su forma. La presion desde la bola 400 actua sobre los puntos altos 411 para deformar las superficies de contacto de las imperfecciones 410. Especlficamente, la punta del punto alto 411 se aplana creando dos pomos 412, 413 sobre la misma. El espacio entre los pomos 412, 413 se ajusta a la forma de la bola y, por lo tanto, a la cabeza 102. Las indentaciones 420 permanecen entre las imperfecciones 410 para retener el fluido lubricante.

De acuerdo con otro ejemplo comparativo, las imperfecciones estan formadas en la superficie interior de una superficie de contacto o de articulacion (por ejemplo, un inserto) a traves de un chorro de arena o proceso similar. Este proceso crea imperfecciones aleatorias, en lugar de las circulares formadas en el proceso anterior. El fluido lubricante permanece en indentaciones entre las imperfecciones. Por lo tanto, las imperfecciones en cualquier realizacion pueden ser ordenadas o aleatorias.

De acuerdo con otro ejemplo comparativo, el componente convexo de la protesis y/o el segundo material mas duro (por ejemplo, dentro de un inserto del componente concavo) puede estar recubierto para endurecerlo mediante revestimientos tales como nitruro de titanio, nitruro de cromo, oxido de aluminio, o puede ser un diamante o a modo de diamante para reducir aun mas la friction y el desgaste.

Hay muchas maneras de abordar el problema practico de diseno de mas o menos formas optimizadas de diferentes articulaciones. Un analisis simple, basado en las formulas conocidas para tensiones hertzianas, se puede utilizar para guiar el diseno que pretende minimizar las tensiones de contacto. Para una articulacion de bola y casquillo, suponiendo que no hay friccion en las superficies de deslizamiento, el resultado es directo, sugiriendo la solution optima con el area de contacto centrada a 45 grados. Introduciendo la friccion, cambia el angulo optimo hacia abajo.

Y puesto que la invencion cambia el modo de lubricacion, y as! el coeficiente de friccion, el problema de resolver exactamente un optimo rapidamente se vuelve mucho mas complejo. El metodo de elementos finitos se puede utilizar para resolver las tensiones solidas, y el diseno optimo puede buscarse mediante enfoque parametrico, o mediante metodos de mlnimos y maximos. En ultima instancia, el analisis de flujo de fluido podrla incorporarse 5 tambien en estos modelos. Para minimizar el desgaste en el uso real, sin embargo, otra escalada muy grave de la complejidad tendrla que traerse en el mecanismo de desgaste y en el regimen presumido de uso.

Un enfoque alternativo serla comenzar con el analisis de las articulaciones existentes y, a continuacion, por iteracion, eliminar algun material de un lado elegido de la articulacion, en las areas de maxima tension, con el 10 objetivo de minimizar los picos. Para la reduction del desgaste, debe crearse una funcion de coste que penalice las posiciones propensas a producir mas desgaste en uso fisiologico presumido, es decir, aquellas que experimentan un alto movimiento relativo cuando estan bajo carga.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. Una protesis de articulacion articular total que comprende:

   un elemento convexo (102) que tiene una primera curvatura superficial (106) en al menos una porcion de la misma;

   un elemento concavo (101) de un primer material que tiene una segunda curvatura superficial (103) diferente de la primera curvatura superficial (106), que coincide con la primera curvatura superficial (106) del elemento convexo (102), teniendo ademas el elemento concavo (101) un rebaje anular (160); y

   un inserto anular (150) de un segundo material que es mas duro que el primer material que tiene una superficie interior congruente a la primera curvatura superficial (106) del elemento convexo (102), en donde el inserto anular (150) esta situado dentro del rebaje 160) del elemento concavo (101), caracterizada por que el inserto anular (150) esta centrado en un angulo polar (115) desde un eje (110), alrededor del cual al menos una porcion de la segunda curvatura superficial es simetrica, en el intervalo de entre 20 y 50 grados.
2. 2. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que el primer material es polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE).
3. 3. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 2, en la que el segundo material es metal, ceramica o un UHMWPE reticulado.
4. 4. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que el elemento convexo (102) es metal o ceramica.
5. 5. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que la primera curvatura superficial es esferica.
6. 6. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que el inserto (150) esta situado alrededor de un punto de carga de la articulacion.
7. 7. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, que es una articulacion de cadera o una articulacion de rodilla.
8. 8. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, que es una articulacion de disco vertebral.
9. 9. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, que es una articulacion de dedo o una articulacion de codo.
10. 10. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, que es una articulacion de muneca o una articulacion de tobillo.
11. 11. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que la superficie interior del inserto (150) incluye una pluralidad de imperfecciones (410) sobre la misma y una pluralidad de indentaciones (420) entre las imperfecciones (410).
12. 12. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 11, en la que cada una de la pluralidad de imperfecciones (410) incluye una pluralidad de pomos (412, 413) sobre las mismas.
13. 13. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que la superficie del elemento convexo (102) esta recubierta de un revestimiento duro de uno de nitruro de titanio, nitruro de cromo, oxido de aluminio y un revestimiento de tipo diamante.
14. 14. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que la superficie interior del inserto (150) esta recubierta de un revestimiento duro de uno de nitruro de titanio, nitruro de cromo, oxido de aluminio y un revestimiento de tipo diamante.
15. 15. La protesis de articulacion articular total de la reivindicacion 1, en la que el eje (110) del inserto anular (150) esta desplazado en un angulo respecto a un eje principal (509) del elemento concavo (101).