PL194136B1 - Panewka endoprotezy stawu biodrowego - Google Patents

Abstract

Panewka endoprotezy stawu biodrowego w postaci czaszy, której zewnętrzny profil powierzchni ma kształt sferyczny, parasferyczny, paraboliczny, toroidalny, elipsoidalny jak również inny podobny, znamienna tym, że wewnątrz czaszy panewki (CP), w której jest wykonany otwór górny (OG) na płaską pokrywę (PP), umieszczony jest wkład plastyczny (WP), przy czym na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) wykonane są, co najmniej dwa rowki poziome (RH) i co najmniej dwa rowki pionowe (RV).

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 194136 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 347482 ^{(51) Int.Cl.}

A61F 2/32 (2006.01) A61F 2/34 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 09.05.2001 (54)

Panewka endoprotezy stawu biodrowego

	(73) Uprawniony z patentu: Politechnika Wrocławska,Wrocław,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	(72) Twórca(y) wynalazku:
18.11.2002 BUP 24/02	Romuald Będziński,Wrocław,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	Andrzej Wall,Wrocław,PL Dariusz Bitowski,Wrocław,PL Szymon Dragan,Żerniki Wrocławskie,PL Ryszard Malinowski,Wrocław,PL
30.04.2007 WUP 04/07	(74) Pełnomocnik: Kozłowska Regina, Politechnika Wrocławska, Biuro ds.Wynalazczości i Ochrony Patentowej

⁽⁵⁷⁾ 1. Panewka endoprotezy stawu biodrowego w postaci czaszy, której zewnętrzny profil powierzchni ma kształt sferyczny, parasferyczny, paraboliczny, toroidalny, elipsoidalny jak również inny podobny, znamienna tym, że wewnątrz czaszy panewki (CP), w której jest wykonany otwór górny (OG) na płaską pokrywę (PP), umieszczony jest wkład plastyczny (WP), przy czym na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) wykonane są, co najmniej dwa rowki poziome (RH) i co najmniej dwa rowki pionowe (RV).

PL 194 136B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest panewka endoprotezy stawu biodrowego, która wraz z trzpieniem stosowana jest jako sztuczny staw biodrowy zastępujący operacyjnie usunięty chory staw biodrowy.

Znana z opisu patentowego USA nr 6146425, panewka endoprotezy stawu biodrowego stanowi panewkę wkręcaną o specjalnym gwincie samonacinającym. Przy optymalizowaniu gwintu panewki uwzględnia się profil gwintu, kątowe ustawienie zęba gwintu i nieliniową podziałkę gwintu, w celu zapewnienia wkręcania z oszczędnym użyciem siły, długotrwałej stabilności osadzenia i bezproblemowej eksploatacji. Zewnętrzny profil panewki ma kształt wielostożkowy, sferyczny, parasferyczny, paraboliczny, toroidalny, elipsoidalny jak również inny podobny. W zależności od zewnętrznego obrysu kształtu panewki ustalana jest podziałka gwintu, profil zębów, kąt skrętu rowka wiórowego jak również chropowatość powierzchni zewnętrznej.

Znana z polskiego opisu patentowego nr 174 976 panewka endoprotezy stawu biodrowego wykonana w postaci czaszy kulistej, posiada zewnętrzną powierzchnię graniczną wyposażoną w igłowe występy o równoległych wzajemnie osiach, z których każda jest równoległa do centralnej osi panewki. Czasza kulista jest ścięta u góry, powierzchnia kołowa wyznaczona przez ścięcie jest prostopadła do centralnej osi panewki. Igłowe wieloboczne występy posiadają wspólne krawędzie podstawy z sąsiednimi igłowymi oraz różną długość. Długość poszczególnych igłowych wielobocznych występów liczona od podstawy na zewnętrznej powierzchni granicznej określają współśrodkowa z graniczną powierzchnią, teoretyczna sferyczna powierzchnia przechodząca przez wierzchołki części igłowych wielobocznych występów oraz płaszczyzna, w której leży powierzchnia kołowa. Skrajne zewnętrzne igłowe wieloboczne występy nie wykraczają poza styczną do granicy powierzchni granicznej będącej zarazem równoległą do osi panewki, a leżące przy oporowej krawędzi posiadają najmniejszą długość. Panewka maw czaszy kuliste wycięcie będące powierzchnią oporową dla główki endoprotezy.

Istota panewki polega na tym, że wewnątrz czaszy panewki, w której jest wykonany otwór górny na płaską pokrywę, umieszczony jest wkład plastyczny. Natomiast na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki wykonane są, co najmniej dwa rowki poziome i co najmniej dwa rowki pionowe. Zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki oparty jest na owalnej podstawie zakreślonej przez dwa promienie mniejszy promień podstawowy i większy o 1 do 10% promień dodatkowy, albo promień podstawowy jest promieniem zewnętrznej powierzchni czaszy panewki a promień dodatkowy jest promieniem jej ścianki bocznej, jak również jej kształt może być zakreślony przez promień dodatkowy, który jest promieniem zewnętrznej powierzchni czaszy panewki i promień podstawowy będący promieniem jej ścianki bocznej. Jednocześnie zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki oparty jest na podstawie w postaci okręgu o promieniu podstawowym a długość tego promienia jest większa od promienia otworu kości miednicznej, przy czym długości promienia podstawowego jest większa od 1 do 10% od długości promienia otworu kości miednicznej. Zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki może być również oparty na podstawie w postaci elipsy, której długość mniejszej półosi elipsy równa jest długości promienia otworu kości miednicznej, a długość większej półosi elipsy jest większa o 1 do 10% od długości promienia otworu kości miednicznej.

W czaszy panewki wykonane są otwory boczne każdy w postaci wycinka kuli, które stanowią powierzchnie podporowe łbów śrub mocujących. Korzystnie krawędzie otworów bocznych na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki wzmocnione są pierścieniami.

Zewnętrzna powierzchnia wkładu plastycznego na kształt sferyczny dopasowany do wewnętrznej powierzchni czaszy panewki, zaś wewnątrz wkładu plastycznego jest wykonany otwór mocujący współpracujący z głową trzpienia endoprotezy.

Na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki wykowany jest ząbek obwodowy współpracujący z rowkiem obwodowym wkładu plastycznego. Ząbek obwodowy jest powyżej dolnej części powierzchni oporowych na powierzchni wewnętrznej panewki.

Wkład plastyczny ma w górnej swojej części usytuowane wybranie pod łby śrub mocujących panewkę, układ w postaci łbów śrub mocujących i wybrania zabezpiecza wkład plastyczny przed ruchem obrotowym względem czaszy panewki. Wkład plastyczny ma również w górnej swojej części wykonany rowek obwodowy.

Korzystnym jest, gdy na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki jest bloczek obwodowy dopasowany do wybrania.

Na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki wykonany jest ząbek promieniowy współpracujący z rowkiem obwodowym wkładu plastycznego.

PL 194 136B1

Grubość ścianek bocznych czaszy panewki oraz głębokość i szerokość rowków poziomych i rowków pionowych na niej wykonanych, jest taka, że pod wpływem działania sił osiowych występujących przy wkładaniu panewki w otwór kostny, następuje generacja odkształceń panewki powodując ugięcie jej ścianek na całym obwodzie panewki, przy czym zmniejszenie średnicy podstawy panewki wynosi od 1 do 10%.

Czasza panewki endoprotezy stawu biodrowego według wynalazku, wykonana jest z materiału bioakceptowalnego, korzystnie ze stopu tytanu, natomiast wkład plastyczny wykonany z tworzywa sztucznego, korzystnie z polietylenu. Panewka wyposażona jest opcjonalnie w śruby mocujące, a zatem istnieje możliwość osadzania jej z zastosowaniem śrub mocujących jak również na wcisk bez domocowania śrubami. Nowa panewka należy do grupy panewek bezcementowych. Osadzenie panewki w kości biodrowej polega kolejno na wykonaniu otworu kształtowego w miejscu usuwanej naturalnej panewki (w obrębie kości biodrowej, łonowej, kulszowej), umieszczeniu w otworze czaszy panewki i dołączenie wkładu plastycznego.

Czasza panewki według wynalazku, w ujęciu funkcjonalnym, zapewnia w szczególności przebudowę kości w obszarze okalającym panewkę (remodeling), bioakceptowalność, dopasowanie jej kształtu i gabarytu do kości miedniczej, pewność zamocowania w kości oraz stały kontakt z kością i wkładem plastycznym. Przebudowa kości trzymającej czaszę panewkę oraz zespolenie się z jej powierzchnią, to podstawowy warunek dobrego działania wszczepionego stawu.

Zewnętrzna powierzchnia czaszy panewki pokryta jest warstwą porowatą, która najczęściej jest wykonana z napylonego TiO lub hydroksyapatytu. Wielkość porów dobiera się tak, aby umożliwiony był szybki i trwały przerost odradzających się struktur kostnych w powierzchnię implantu. Wielkość porów zależy od rodzaju naniesionej warstwy zawiera się w przedziale od 100 do 500 mm.

Sztywność panewki i jednocześnie jej podatność na odkształcenia pod wpływem działających sił, zapewnia powstanie takiej relacji obciążeniowo-odkształceniowej układu kość-implant, że kość przenosi obciążenia, które są bodźcem do przebudowy struktury kości w rejonie implantu zgodnie z prawem Wolffa.

Przy osadzaniu nowej panewki wykorzystuje się zjawisko zakleszczania się panewki w kości, co uzyskuje się to poprzez dopasowanie kształtów i gabarytów otworu w kości do panewki. Kształt otworu wykonanego w kości oparty jest na zarysie kuli, natomiast panewka najczęściej, ma kształt eliptyczny a jej zarys zbudowany jest na bazie opisujących ją promieni podstawowego i dodatkowego, przy czym w części szczytowej panewka i otwór w kości są do siebie dopasowane. W części bocznej, promień opisujący panewkę zwiększa się i jest większy od promienia zasadniczego otworu.

Przedmiot wynalazku objaśnia rysunek, na którym, fig. 1 przedstawia widok z góry na panewkę, fig. 2 - przekrój czołowy panewki, fig. 3 - przekrój czaszy panewki z widokiem na ząbek promieniowy, fig. 4 - widok z góry na panewkę z otworami bocznymi, fig. 5 - przekrój czołowy panewki z otworami bocznymi, fig. 6 - przekrój czaszy panewki z widokiem na otwory boczne, fig. 7 - wkład plastyczny panewki, fig. 8 - wkład plastyczny panewki przeznaczony dla czaszy z otworami bocznymi, natomiast fig. 9, fig. 10 oraz fig. 11 przedstawiają zewnętrzny kształt panewki endoprotezy stawu biodrowego dla zastrzeganych wartości promienia podstawowego i promienia dodatkowego.

P r z y k ł a d 1.

Panewka endoprotezy stawu biodrowego ma wewnątrz czaszy panewki CP, w której jest wykonany otwór górny OG na płaską pokrywę P, umieszczony wkład plastyczny WP wykonany z polietylenu. Otwór górny OG umożliwia dostarczenie wiórów kostnych do przestrzeni pomiędzy panewką a kością, co stwarza możliwość uzupełnienia ewentualnych braków kostnych. Na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP wykonanych jest siedem rowków poziomych RH i sześć rowków pionowych RV. Zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki CP oparty jest na okrągłej podstawie zakreślonej przez dwa promienie mniejszy promień podstawowy R1 i większy o 10% od niego promień dodatkowy R2. Podstawa czaszy panewki CP jest okręgiem o promieniu podstawowym R1a długość tego promienia jest większa o 1% od promienia otworu kości miednicznej R3. Zewnętrzna powierzchnia wkładu polietylenowego WP na kształt sferyczny dopasowany do wewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP. Wewnątrz wkładu polietylenowego WP jest wykonany otwór mocujący G współpracujący z głową trzpienia endoprotezy. Wkład polietylenowy WP ma również w górnej swojej części wykonany rowek obwodowy RO.

Natomiast na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP wykowany jest ząbek obwodowy ZO współpracujący z rowkiem obwodowym RO wkładu polietylenowego WP. Ząbek obwodowy ZO jest powyżej dolnej części powierzchni oporowych PO na powierzchni wewnętrznej panewki. Na we4

PL 194 136B1 wnętrznej powierzchni czaszy panewki CP wykonany jest również ząbek promieniowy ZR, który współpracuje z rowkiem obwodowym RO wkładu polietylenowego WP.

Grubość ścianek bocznych czaszy panewki CP oraz głębokość i szerokość rowków poziomych RH i rowków pionowych RV na niej wykonanych, jest taka, że pod wpływem działania sił osiowych występujących przy wkładaniu panewki w otwór kostny, następuje generacja odkształceń panewki powodując ugięcie jej ścianek na całym obwodzie panewki, przy czym zmniejszenie średnicy podstawy panewki wynosi 1%.

Wykonane rowki poziome RH i rowki pionowe RV tworzą strefy o obniżonej sztywności, umożliwiających odkształcanie się ścianek panewki i w efekcie odbudowę kości. Jednocześnie pozostałe wypustki pomiędzy rowkami poziomymi RH i rowkami pionowymi RV charakteryzują się dostatecznie dużą sztywnością i zachowaniem kształtu, co pewność zamocowania czaszy panewki CP w kości i utrzymania w niej wkładu polietylenowego WP.

P r z y k ł a d 2.

Panewka endoprotezy stawu biodrowego wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że w miejsce ząbka promieniowego ZR ma na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP osadzony bloczek obwodowy B, w którym wykonane są trzy otwory boczne OB każdy w postaci wycinka kuli, zaś na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP nałożone są trzy pierścienie P wzmacniające brzegi otworów bocznych OB. Powierzchnie boczne tych otworów OB stanowią powierzchnie podporowe OP łbów śrub mocujących. Układ utworzony przez bloczek obwodowy B i wybranie W zabezpiecza wkład plastyczny WP przed ruchem obrotowym względem czaszy panewki CP.

P r z y k ł a d 3.

Panewka endoprotezy stawu biodrowego wykonana jak w przykładzie drugim z tą różnicą, że na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP wykonane są trzy otwory boczne OB, natomiast przed ruchem obrotowym wkładu plastycznego WP względem czaszy panewki CP zabezpiecza układ stanowiący łby śrub mocujących i wybranie W.

P r z y k ł a d 4.

Panewka endoprotezy stawu biodrowego wykonana jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP są wykonane dwa rowki poziome RH i dwa rowki pionowe RV. Zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki CP oparty jest na owalnej podstawie zakreślonej przez dwa promienie mniejszy promień podstawowy R1 i większy o 10% promień dodatkowy R2, jednocześnie promień dodatkowy R2 jest promieniem zewnętrznej powierzchni czaszy panewki CP a promień podstawowy R1 jest promieniem jej ścianki bocznej. Zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki CP oparty jest na podstawie w postaci okręgu o promieniu podstawowym R1 a długość tego promienia jest większa o 10% od promienia otworu kości miednicznej R3. Długość promienia podstawowego R1 a tego promienia jest większa o 10% od promienia otworu kości miednicznej R3.

Grubość ścianek bocznych czaszy panewki CP oraz głębokość i szerokość rowków poziomych RH i rowków pionowych RV na niej wykonanych, jest taka, że pod wpływem działania sił osiowych występujących przy wkładaniu panewki w otwór kostny, następuje generacja odkształceń panewki powodując ugięcie jej ścianek na całym obwodzie panewki, które wynosi 1%.

P r z y k ł a d 5.

Panewka endoprotezy stawu biodrowego wykonana jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki CP oparty jest na podstawie w postaci elipsy, przy czym długość mniejszej półosi elipsy EP1 równa jest długości promienia otworu kości miednicznej R3, a długość większej półosi elipsy EP2 jest większa o 1% od długości promienia otworu kości miednicznej R3. Elipsoidalny kształt podstawy czaszy panewki CP pozwala na równomierne rozłożenie sił występujących w układzie panewka-kość, oraz zapobiega dalszemu niekontrolowanemu wciskaniu się panewki w kość.

P r z y k ł a d 6.

Panewka endoprotezy stawu biodrowego wykonana jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki CP oparty jest na podstawie w postaci elipsy, przy czym długość mniejszej półosi elipsy EP1 równa jest długości promienia otworu kości miednicznej R3,a długość większej półosi elipsy EP2 jest większa o 10% od długości promienia otworu kości miednicznej R3.

PL 194 136B1

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Panewka endoprotezy stawu biodrowego w postaci czaszy, której zewnętrzny profil powierzchni ma kształt sferyczny, parasferyczny, paraboliczny, toroidalny, elipsoidalny jak również inny podobny, znamienna tym, że wewnątrz czaszy panewki (CP), w której jest wykonany otwór górny (OG) na płaską pokrywę (PP), umieszczony jest wkład plastyczny (WP), przy czym na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) wykonane są, co najmniej dwa rowki poziome (RH) i co najmniej dwa rowki pionowe (RV).
2. 2. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość ścianek bocznych czaszy panewki (CP) oraz głębokość i szerokość rowków poziomych (RH) i rowków pionowych (RV) na niej wykonanych, jest taka, że pod wpływem działania sił osiowych występujących przy wkładaniu panewki w otwór kostny, następuje generacja odkształceń panewki powodując ugięcie jej ścianek na całym obwodzie panewki, przy czym zmniejszenie średnicy podstawy panewki wynosi od 1 do 10%.
3. 3. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki (CP) oparty jest na owalnej podstawie zakreślonej przez dwa promienie mniejszy promień podstawowy (R1) i większy o 1 do 10% promień dodatkowy (R2).
4. 4. Panewka, według zastrz. 3, znamienna tym, że promień podstawowy (R1) jest promieniem zewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) a promień dodatkowy (R2) jest promieniem jej ścianki bocznej.
5. 5. Panewka, według zastrz. 3, znamienna tym, że promień dodatkowy (R2) jest promieniem zewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) a promień podstawowy (R1) jest promieniem jej ścianki bocznej.
6. 6. Panewka, według zastrz. 3, znamienna tym, że zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki (CP) oparty jest na podstawie w postaci okręgu o promieniu podstawowym (R1) a długość tego promienia jest większa od promienia otworu kości miednicznej (R3), przy czym długości promienia podstawowego (R1) jest większa od 1 do 10% od długości promienia otworu kości miednicznej (R3).
7. 7. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzny profil powierzchni czaszy panewki (CP) oparty jest na podstawie w postaci elipsy, gdzie długość mniejszej półosi elipsy (EP1) równa jest długości promienia otworu kości miednicznej (R3), a długość większej półosi elipsy (EP2) jest większa o 1 do 10% od długości promienia otworu kości miednicznej (R3).
8. 8. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że w czaszy panewki (CP) ma wykonane otwory boczne (OB) każdy w postaci wycinka kuli, które stanowią powierzchnie podporowe (OP) łbów śrub mocujących.
9. 9. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że krawędzie otworów bocznych (OB) na zewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) wzmocnione są pierścieniami (P).
10. 10. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzna powierzchnia wkładu plastycznego (WP) na kształt sferyczny dopasowany do wewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP), zaś wewnątrz wkładu plastycznego (WP) jest wykonany otwór mocujący (G) współpracujący z głową trzpienia endoprotezy.
11. 11. Panewka, według zastrz. 10, znamienna tym, że wkład plastyczny (WP) ma w górnej swojej części usytuowane wybranie (W) pod łby śrub mocujących panewkę, układ łby śrub mocujących i wybranie (W) zabezpiecza wkład plastyczny (WP) przed ruchem obrotowym względem czaszy panewki (CP).
12. 12. Panewka, według zastrz. 10, znamienna tym, że wkład plastyczny (WP) ma w górnej swojej części wykonany rowek obwodowy (RO).
13. 13. Panewka, według zastrz. 10, znamienna tym, że na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) jest dopasowany do wybrania (W) bloczek obwodowy (B).
14. 14. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) wykowany jest ząbek obwodowy (ZO) współpracujący z rowkiem obwodowym (RO) wkładu plastycznego (WP).
15. 15. Panewka, według zastrz. 14, znamienna tym, że ząbek obwodowy (ZO) jest powyżej dolnej części powierzchni oporowych (PO) na powierzchni wewnętrznej panewki.
16. 16. Panewka, według zastrz. 1, znamienna tym, że na wewnętrznej powierzchni czaszy panewki (CP) wykonany jest ząbek promieniowy (ZR) współpracujący z rowkiem obwodowym (RO) wkładu plastycznego (WP).