ITBS950069A1

ITBS950069A1 - ARTIFICIAL COTILE WITH CIRCULAR BIO-ANCHORING FINS

Info

Publication number: ITBS950069A1
Authority: IT
Inventors: Ennio Alessio Monfardini; Angelo Grassi
Original assignee: Mec Hint S R L
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-01-13
Also published as: IT1277774B1

Abstract

Si tratta di un cotile artificiale inseribile nell'acetabolo di un osso iliaco e destinato a ricevere la testina femorale di una protesi d'anca. Il cotile ha una superficie sferica esterna con un appiattimento al polo (11), un allargamento conico (12) nella sua parte equatoriale, e con una successione di scanalature anulari (14) eventi una sagoma variabile ed un'apertura decrescente a partire dal polo (11) verso la parte equatoriale (12). Le scanalature prossime all'equatore presentano una sezione a cuneo; le scanalature nella parte mediale presentano una sezione ad uncino (18) e le scanalature nella zona polare del corpo di cotile presentano due piani d'appoggio ortogonali (16-17), uno parallelo ed uno perpendicolare al piano equatoriale.FIG. 1It is an artificial cup insertable in the acetabulum of an iliac bone and destined to receive the femoral head of a hip prosthesis. The cup has an external spherical surface with a flattening at the pole (11), a conical widening (12) in its equatorial part, and with a succession of annular grooves (14) events with a variable shape and a decreasing opening starting from the pole (11) towards the equatorial part (12). The grooves near the equator have a wedge section; the grooves in the medial part have a hook section (18) and the grooves in the polar area of the cup body have two orthogonal support surfaces (16-17), one parallel and one perpendicular to the equatorial plane. 1

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

del BREVETTO PR INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: of the PATENT PR INDUSTRIAL INVENTION entitled:

"COTILE ARTIFICIALE CON ALETTE CIRCOLARI "ARTIFICIAL COTILE WITH CIRCULAR FINS

BIOANCORANTI" BIOANCHORANTS "

La presente invenzione riguarda il còtile, cioè il supporto a tazza in metallo od in altro materiale ,che viene montato nell’acetabolo dell'osso iliaco e che serve ad accettare la testina -femorale arti-fi— ciale di una protesi totale a parziale dell'articolazione d’anca , permettendo tutte le necessarie movimentazioni -femorali. The present invention relates to the cathile, that is the cup-shaped support made of metal or other material, which is mounted in the acetabulum of the iliac bone and which serves to accept the artificial head of a total or partial prosthesis of the hip joint, allowing all the necessary -femoral movements.

Nel settore ortopedico , traumatologico , veterinario sono da tempo disponibili vari tipi di cetili per protesi d'anca con forme esterne diverse realizzati con vari tipi di aggancio , alette , spuritorii, viti ecc., con il compito di permettere la ■fissazione primaria del cotile ed assicurare quella nel tempo. Non sempre, però, queste funzioni, vengono raggiunte nel migliore dei modi. In the orthopedic, trauma, veterinary sector, various types of cetyls for hip prostheses have been available for some time with different external shapes made with various types of hooks, wings, spurs, screws, etc., with the task of allowing primary ■ fixation of the cup and ensure that over time. However, these functions are not always achieved in the best way.

Come noto, il peso del corpo, tramite il complesso dell'osso sacro,viene caricato, seguendo il principio della chiave di volta, sul sistema osseo pelvico, che reagendo con sopportazione elastica, grazie alla sua particolare architettura, scarica detto peso sulle teste femorali. Queste, che hanno una forma sferica e sono collegate con un collo robusto ma elastico al femore, sopportano i carichi, variabili in entità e direzione, consentendo i vari movimenti femorali, roteando nella sede sferica dell'acetabolo dell'osso iliaco. As is known, the weight of the body, through the sacrum complex, is loaded, following the keystone principle, on the pelvic bone system, which reacts with elastic bearing, thanks to its particular architecture, unloads said weight on the femoral heads. . These, which have a spherical shape and are connected with a sturdy but elastic neck to the femur, bear the loads, variable in extent and direction, allowing the various femoral movements, rotating in the spherical seat of the acetabulum of the iliac bone.

La geometria di questo osso, assorbendo ed ammortizzando elasticamente i vari carichi, obbliga a sollecitazioni flessocompressorie tutte le sue parti, compreso l'acetabolo che secondo i vari movimenti è obbligato ad "aprirsi e chiudersi" sia pure in modo appena percettibile. The geometry of this bone, by elastically absorbing and cushioning the various loads, forces all its parts to flexocompressor stresses, including the acetabulum which, according to the various movements, is forced to "open and close" albeit in a barely perceptible way.

Sono questi micromovimenti che, nel tempo, tendono a staccare il cotile artificiale dall'acetabolo fino ad arrivare ad una vera e propria smobilizzazione che obbliga alla sua rimozione ed alla caneeguente sostituzione. It is these micro-movements that, over time, tend to detach the artificial cup from the acetabulum until it reaches a real demobilization that forces its removal and subsequent replacement.

In molti casi di riprotesizzazione dell’articolazione dell’anca si è riscontrato che la causa iniziale, che ha obbligato alla rimozione totale, è stata la smobilizzazione del cotile. Non pochi casi, se diagnosticati tempestivamente, possono essere risolti con la sola sostituzione del complesso del cotile. In many cases of re-prosthesis of the hip joint it was found that the initial cause, which forced the total removal, was the dislocation of the cup. Not a few cases, if diagnosed promptly, can be resolved with the sole replacement of the cup complex.

I vari sistemi di aggancio attualmente adottati, come spuntoni, alette, viti, piastre arpionanti, ecc., se pur vero che -facilitano la -fissazione primaria, è altrettanto vero che irrigidiscono o comunque limitano l’elasticità dell’iliaco interessato, alterando, di conseguenza, anche tutto il sistema di sopportazione del pelvi. The various fastening systems currently adopted, such as spikes, fins, screws, harpoon plates, etc., while it is true that they facilitate primary fixation, it is equally true that they stiffen or otherwise limit the elasticity of the affected iliac, altering, consequently, also the whole pelvic support system.

Scopo della presente invenzione è di rimuovere gli inconvenienti e svantaggi fin qui riscontrati con i cotili arti-ficiali conosciuti e proporre un cotile avente dei nuovi, originali mezzi esterni di fissazione, che diversificano di livello in livello, e che consentono un miglior ancoraggio del cotile nell’acetabolo dell’osso iliaco senza limitare sensibilmente l’elasticità di questo. The object of the present invention is to remove the drawbacks and disadvantages encountered up to now with the known artificial cups and to propose a cup having new, original external fixing means, which diversify from level to level, and which allow a better anchorage of the cup. in the acetabulum of the iliac bone without significantly limiting its elasticity.

II cotile, oggetto dell’invenzione, si presenta nella sua geometria esterna come una semisfera ap— piattita nella parte superiore, cioè nella parte polare, mentre la parte interiore, cioè verso la parte equatoriale si allarga a forma di tronco di cono, Questa conicità interessa circa un quarto della semisfera e ha un’angolazione totale tra i 20° e 60°,preferibilmente di circa 40°. The cup, object of the invention, appears in its external geometry as a flattened hemisphere in the upper part, ie in the polar part, while the inner part, ie towards the equatorial part, widens in the shape of a truncated cone. it affects about a quarter of the hemisphere and has a total angle between 20 ° and 60 °, preferably about 40 °.

La superficie esterna è interessata da un susseguirsi di scanalature circolari parallele all’equatore, create con un utensile ed aventi un passo preferibilmente, ma non necessariamente costante, ed un'apertura progressivamente crescente e sagoma variabile dal1'equatore verso il polo. The external surface is affected by a succession of circular grooves parallel to the equator, created with a tool and having a preferably, but not necessarily constant, pitch, and a progressively increasing opening and variable shape from the equator to the pole.

Dette scanalature, delimitano tra loro delle costolature circolari che assumono forme progressivamente diverse, generate dal passo costante combinato con l'incremento della larghezza, delle scanalature stesse. Le scanalature nella zona polare sono sostanzialmente a L con un ampio piano parallelo all'equatore, in modo da sopportare meglio i carichi assiali, ed una parete perpendicolare all'equatore atta a meglio sopportare i carichi radiali. Said grooves define circular ribs between them which take on progressively different shapes, generated by the constant pitch combined with the increase in width of the grooves themselves. The grooves in the polar zone are substantially L-shaped with a wide plane parallel to the equator, in order to better withstand the axial loads, and a wall perpendicular to the equator able to better withstand the radial loads.

Le scanalature nella zona mediale riducono l’ampiezza del piano parallelo all’equatore e l’altezza della parete verticale, ma presentano ciascuna alla sommità della parete verticale un terminale ad uncino che permette un inserimento ad aggancio nella sede spongiosa dell'osso iliaca. The grooves in the medial area reduce the width of the plane parallel to the equator and the height of the vertical wall, but each have a hooked terminal at the top of the vertical wall that allows a hooking insertion into the spongy seat of the iliac bone.

Le scanalature in zona equatoriale conica riducono ulteriormente l’ampiezza del piano parallela all’equatore e l’altezza della parete verticale, fino a formare delle costolature con una sezione a cuneo, che sotto l’azione del press-fit d’impatto si inseriranno con forza nella parete ossea. The grooves in the conical equatorial area further reduce the width of the plane parallel to the equator and the height of the vertical wall, to form ribs with a wedge-shaped section, which under the action of the impact press-fit will be inserted forcefully into the bone wall.

Tali modificazioni delle scanalature e delle relative costolature sono graduali partendo dal polo fino all’equatore del corpo sferico, con variazioni continue in modo da evitare qualsiasi stress dovuto a troppo repentine discontinuità nel passaggio delle varie funzioni da perseguire. These modifications of the grooves and related ribs are gradual starting from the pole up to the equator of the spherical body, with continuous variations in order to avoid any stress due to too sudden discontinuities in the passage of the various functions to be pursued.

La sede per il cotile artificiale, verrà predisposta, adattando l’acetabolo naturale, usando una fresa semisferica regolare cosicché, nell'attuare l’impatto, il chirurgo obbligatoriamente eserciterà in zona equatoriale il maggiore press-fit facendo così penetrare le costolature a cuneo e premendo inoltre la spongiosa nei vani delle scanalature. The seat for the artificial cup will be prepared, adapting the natural acetabulum, using a regular hemispherical drill so that, in making the impact, the surgeon will obligatorily exercise the greater press-fit in the equatorial area, thus penetrating the wedge-shaped ribs and further pressing the cancellous bone into the groove compartments.

Lo spazio a volta che viene a rimanere libero tra l’impronta definita dalla fresa semisferica e l’appiattimento polare del cetile servirà a ricevere le trucciolature prodotte nell’impatto del cotile, che nei primi tempi si consolideranno a tenuta assiale. Ottenuta, come descritto, la fissazione primaria, quella nel tempo verrà mantenuta e consolidata dagli stessi micromovimenti dell'iliaca, che nelle consuete applicazioni, risulterebbero invece dannosi. The vaulted space that remains free between the imprint defined by the hemispherical cutter and the polar flattening of the cetyl will serve to receive the shavings produced in the impact of the cup, which in the early days will consolidate with an axial seal. Once the primary fixation has been obtained, as described, that over time will be maintained and consolidated by the same micro-movements of the iliac, which in the usual applications, would instead be harmful.

Questi movimenti permetteranno al cetile, oggetto dell’invenzione, di affossarsi sia pure in modo appena percettibile, soprattutto se sotto carico, mentre la parte spongiosica verrà arpionata dagli uncini delle scanalature mediali assicurando, e sempre più ancorando, il cotile nella sua sede. These movements will allow the cetyl, object of the invention, to sink, albeit in a barely perceptible way, especially if under load, while the spongiosic part will be harpooned by the hooks of the medial grooves ensuring, and increasingly anchoring, the cup in its seat.

La finitura della superficie esterna è preferibilmente ottenuta con una rugosità variabile tra costolature e vani. Sulle costolature e le pareti verticali la rugosità sarà molto grassa, preferibilmente tra i valori di Ra 6 ed Ra 8; nei vani e sui pi'ani orizzontali sarà più fine, tra i valori Ra 2 ed Ra 4. Questo per permettere alle trabecole ossee nella loro naturale ricrescita, di agganciarsi meglio ed in maniera progressiva. The finish of the external surface is preferably obtained with a variable roughness between ribs and compartments. On the ribs and vertical walls the roughness will be very greasy, preferably between the values of Ra 6 and Ra 8; in the rooms and on the horizontal sides it will be finer, between the Ra 2 and Ra 4 values. This is to allow the bone trabeculae in their natural regrowth to engage better and progressively.

All’interno del cotile artificiale è prevista una sede semisferica per alloggiare il cuscinetto in un materiale tecnoplastico.Questa sede è caratterizzata da una sede cilindrica, con altezza limitata a circa un quinto dell’altezza totale, in zona equatoriale, per reagire direttamente, e meglio, nella zona corrispondente a quella esterna dove è stato realizzato il massimo press-fit. Inside the artificial cup there is a hemispherical seat to house the bearing in a technoplastic material.This seat is characterized by a cylindrical seat, with a height limited to about one fifth of the total height, in the equatorial area, to react directly, and better, in the area corresponding to the external one where the maximum press-fit has been achieved.

Ulteriori dettagli del trovato risulteranno più evidenti dal seguito della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni indicativi e non limitativi nei quali: Further details of the invention will become more evident from the following description made with reference to the accompanying indicative and non-limiting drawings in which:

la Fig.1 mostra una vista esterna ingrandita del cotile artificiale secondo l’invenzione; Fig.1 shows an enlarged external view of the artificial cup according to the invention;

la Fig.2 mostra una sua parziale sezione; e la Fig.3 mostra il cotile come posto in opera nell’acetabolo dell’osso iliaco e pronto per coniugarvi una protesi d’anca. Fig.2 shows a partial section thereof; and Fig.3 shows the cup as it is placed in the acetabulum of the iliac bone and ready to be combined with a hip prosthesis.

Il cotile artificiale qui proposto, è costituito da un corpo 10 in materiale metallico o altro materiale appropriato.Il corpo 10 ha complessivamente una configurazione a superficie esterna semisferica però con un appiattimento 11 nella sua parte polare ed un allargamento conico 12 nella sua parte equatoriale, quest'ultimo interessando circa un quarto dell'altezza del carpo. The artificial cup proposed here is made up of a body 10 made of metal or other appropriate material. The body 10 has a hemispherical outer surface configuration overall, however, with a flattening 11 in its polar part and a conical enlargement 12 in its equatorial part, the latter affecting about a quarter of the carpus height.

Sulla superficie esterna del corpo 10 sono ricavate, parallelamente all’equatore, delle scanalature circolari 14 che si alternano con costolature 15. Le scanalature hanno un passo pressoché costante ma si diversificano per forma e funzione andando dalla zona polare appiattita 11 fino alla parte equatoriale. On the external surface of the body 10, parallel to the equator, circular grooves 14 are obtained which alternate with ribs 15. The grooves have an almost constant pitch but differ in shape and function going from the flattened polar zone 11 up to the equatorial part.

Più in particolare, le scanalature in una zona prossima al polo e indicata con A nella Fig.1 sono a forma di l.con un piano 16 parallelo all'equatore ed una parete 17 perpendicolare a detto piano 16, dunque al1'equatore ed estendentesi dalla parte opposta dell’equatore. Larghezza del piano 16 ed altezza della parete 17 variano graduaimente da una scanalatura all'altra partendo dal polo del corpo. More specifically, the grooves in an area close to the pole and indicated by A in Fig. 1 are shaped like an I. with a plane 16 parallel to the equator and a wall 17 perpendicular to said plane 16, therefore at the equator and extending on the opposite side of the equator. The width of the surface 16 and the height of the wall 17 vary gradually from one groove to another starting from the pole of the body.

Le scanalature in una zona intermedia del corpo 10 e indicata con B nella Fig.l hanno ciascuna un piano 16’ parallelo all’equatore ed una parte verticale 17’ che si riducono ulteriormente di larghezza e altezza, rispettivamente. Le costolature 15 a livello di queste scanalature della zona intermedia B hanno ciascuna una cresta a uncino 18 piegato verso il piano 16’ della scanalatura più in basso, cioè verso il piano equatoriale. The grooves in an intermediate area of the body 10 and indicated with B in Fig. 1 each have a plane 16 'parallel to the equator and a vertical part 17' which are further reduced in width and height, respectively. The ribs 15 at the level of these grooves in the intermediate area B each have a hook-like crest 18 bent towards the plane 16 'of the groove further down, that is, towards the equatorial plane.

Le scanalature nella zona conica 12 e indicata con C nella Fig.1 riducono gradualmente la loro apertura andando verso l’equatore mentre le costolature anulari tra queste aperture prendono una sezione cuneiforme. The grooves in the conical area 12 and indicated with C in Fig.1 gradually reduce their opening going towards the equator while the annular ribs between these openings take a wedge-shaped section.

In altri termini le scanalature 14 si modificano per sagoma e ampiezza a partire dal polo verso l'equatore del corpo a configurazione sferica portando pure una modificazione della sezione e dimensioni delle costolature 15 per adempiere alle funzioni più sopra riferite. In other words, the grooves 14 change in shape and width starting from the pole towards the equator of the spherical-shaped body, also bringing about a modification of the section and dimensions of the ribs 15 to fulfill the functions referred to above.

Nella Fig.1 del disegna, la linea curva a tratti e punti D sta ad indicare la sede che viene praticata nell’acetabolo naturale per installarvi il cotile artificiale ed è pure indicativa di come le differenti costolature 15 penetrino ed .impegnino variamente la spongiosa ossea dell’osso circostante 19 e come la stessa spongiosa affluisca variamente nelle scanalature anulari sulla superficie esterna del cotile. In Fig. 1 of the drawing, the curved line with dashes and points D indicates the seat that is made in the natural acetabulum to install the artificial cup and is also indicative of how the different ribs 15 penetrate and engage the spongy bone in various ways. of the surrounding bone 19 and how the cancellous bone itself flows variously into the annular grooves on the external surface of the cup.

La Fig,2 poi, mostra una parziale sezione del cotile artificiale con una concavità completa di un cuscinetto interno 20 in materiale tecnoplastico, metallico o ceramico delimitante una sede semisferica 20’ per una testina femorale 21 della protesi d’anca 21’ da coniugarvi. Nella zona equatoriale, all’interno del cotile è prevista una zona cilindrica 22 che riceve e si accoppia con una zona cilindrica complementare 23 di detto cuscinetto 20 per raggiungere lo scopo più sopra riferito. Fig, 2 then, shows a partial section of the artificial cup with a complete concavity of an internal bearing 20 in technoplastic, metal or ceramic material delimiting a hemispherical seat 20 'for a femoral head 21 of the hip prosthesis 21' to be joined. In the equatorial area, inside the cup there is a cylindrical area 22 which receives and couples with a complementary cylindrical area 23 of said bearing 20 to achieve the purpose referred to above.

La Fig.3 mostra, infine, il dotile artificiale installato in opera nell’osso iliaco 19 e, separata, una protesi d’anca con la testina femorale 21 accoppiabile con detto cotile. Finally, Fig. 3 shows the artificial dotile installed in place in the iliac bone 19 and, separately, a hip prosthesis with the femoral head 21 that can be coupled with said cup.

Il cotile sopra descritto potrà essere realizzato con un qualsiasi materiale metallico o non metallico e potrà inoltre essere munito in maniera usuale, in posizioni simmetriche o asimmetriche di fori, per viti di fissaggio oppure di spuntoni di ancoraggio oppure ancora di alette di ancoraggio con o senza l'ausilio di cemento. The cup described above can be made with any metallic or non-metallic material and can also be equipped in the usual way, in symmetrical or asymmetrical positions with holes, for fixing screws or anchoring spikes or anchoring fins with or without the aid of cement.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.

Artificial cup that can be inserted into the acetabulum of an iliac bone and intended to receive the femoral head of a hip prosthesis, said cup being made up of a body (10) with a hemispherical configuration and delimiting a concavity for housing a possible bearing intended to receive the femoral head and being characterized by the external spherical surface with a flattening at the pole (11) and a conical enlargement (12) in its equatorial part, and by the fact that said external surface has a succession of annular grooves (14) having a shape variable and a decreasing opening starting from the pole (11) towards the equatorial part (12) and delimiting each other annular ribs (15) of variable shape so that the grooves close to the equator have a wedge-shaped section, the grooves in the medial part they have a hooked section (18) and the grooves in the polar area of the shell body have two orthogonal support surfaces (16,1.7), one parallel and one perpendicular to the equatorial plane, 2 Cup according to claim 1, wherein the annular grooves have a constant pitch.

Cup according to claim 1, in which the grooves have an increasing variable pitch from the equator towards the polar zone.

4. Cup according to claim 1, in which the grooves and ribs proximate to the equator have a wedge-shaped section, the grooves in the medial part have two orthogonal planes and the relative ribs each have a hooked crest (18) bent towards the equatorial plane, and the grooves in the polar part each have a plane parallel to the equator and a part perpendicular to the equator and extending from the opposite side of the equator.

5. Cup according to any of the preceding claims, in which its concavity has a cylindrical area (22) near the equator with which a corresponding cylindrical part of any internal bearing (20) is joined

Cup according to any one of the preceding claims, wherein the shell body is provided with symmetrical or asymmetrical fixing means in the form of holes for screws, spikes or fins.

7. Cup according to any one of the preceding claims, in which the surfaces of the grooves and ribs have a different roughness and / or special coating applications.

8. Artificial colile with bi-anchoring circular fins, as substantially described above, illustrated and claimed for the specified purposes.