PL209261B1 - Proteza biodrowa z trzonem kotwionym w kanale rdzeniowym kości udowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Trzon kości biodrowej, to znaczy prosta część tej kości, która zaczyna się przy małym krętarzu, posiada stosunkowo grube i mocne warstwy korowe kości (Corticalis) i dlatego szczególnie nadaje się do zakotwienia trzonu protezy. Znane są protezy, które wykorzystują tę właściwość w ten sposób, że ich trzon, sięgający do trzonu kości udowej, posiada przekrój poprzeczny, który jest dopasowany do wielkości kanału rdzeniowego, a także posiada w przybliżeniu stały przekrój poprzeczny (opisy US-A4,549,319, DE-A-2839092). Wprawdzie istnieją również protezy, których przekrój poprzeczny trzonu w oddalonym odcinku zwęża się w kierunku końca (opisy EP-A-135755, US-A-2,719,522, US-A3,067,740), jednak w tym przypadku chodzi o protezy, które są kotwione za pomocą cementu i dlatego nie jest istotna różnica przekroju poprzecznego względem kanału rdzeniowego (publikacja Schneider:

Totalprothese der Hijfte, str. 120) albo w przypadku których ze względu na swój kształt klinowy, trzon ma się zaklinować w jamie szpikowej (M^ler, a.a.O, str. 214 i dalsze). Te ostatnie rozwiązania mają tę wadę, że zaklinowanie prowadzi do wysokiej koncentracji oddziaływania sił w miejscach zaklinowania. Jednak korzystne jest wielkopowierzchniowe przenoszenie siły, bez użycia cementu, które, zgodnie z dotychczas dostępną wiedzą, wymaga indywidualnego dopasowania trzonu protezy do kształtu kanału rdzeniowego, co ze względu na dużą pracochłonność zazwyczaj nie jest brane pod uwagę. Ponadto w tym przypadku istnieje niewystarczające zabezpieczenie przed przekręceniem.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie protezy biodrowej, której trzon w przypadku bezcementowego wszczepienia nadaje się do wielkopowierzchniowego przenoszenia siły w obszarze trzonu kości długiej, przy jednoczesnym niezawodnym zabezpieczeniu przed przekręceniem.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku dzięki cechom zastrzeżenia 1 i korzystnie dzięki cechom, zawartym w zastrzeżeniach zależnych.

Zgodnie z tymi cechami, oddalony odcinek, przeznaczony do kotwienia w trzonie kości długiej, posiada zmniejszający się w kierunku końca przekrój poprzeczny rdzenia, który przynajmniej na powierzchni bocznej i powierzchni środkowej posiada wzdłużne żebra, których wysokość zwiększa się od odcinka bliższego do odcinka oddalonego. Wymagane, wielkopowierzchniowe przenoszenie siły realizuje się dzięki temu, że podczas wbijania trzonu w kanał rdzeniowy, utworzone przez rdzeń trzonu, klinowo przyrastające powierzchnie między żebrami prowadzą do zagęszczenia znajdującej się tam blaszkowatej substancji kostnej, która jest przy tym unieruchamiana między żebrami. Znany trzon z zamkniętą, bezżebrową powierzchnią górną, w przypadku braku zgodności kształtu z kanałem rdzeniowym nawet wówczas, gdy rozszerza się on klinowo, posiada jedynie niewiele małych powierzchni styku, na których może następować przeniesienie siły, ponieważ może on usuwać się na bok. Natomiast trzon według wynalazku jest prowadzony podczas wprowadzania za pomocą żeber, wskutek czego nie może się on usuwać na bok, a z powodu zsuwania się i zgęszczania substancji kostnej, między żebrami zostają utworzone dodatkowe obszary przenoszenia siły. Nawet wówczas, gdy ilość sprasowywanego materiału kostnego i jego miejscowe usytuowanie zmienia się w zależności od przypadku zastosowania protezy, w każdym przypadku uzyskuje się dzięki temu miejscowe niezawodne przeniesienie siły z trzonu poprzez sprasowaną substancję kostną w kierunku twardych warstw korowych kości. Dzięki temu uzyskuje się nie tylko korzystną wytrzymałość początkową, lecz również możliwość późniejszego przyrastania nowej substancji kostnej w pozostawionych przestrzeniach pośrednich, a tym samym uzyskuje się korzystne przesłanki do długotrwałego, niezawodnego osadzenia protezy.

Powyższe nie wyklucza tego, że proteza nadaje się również do przenoszenia siły także w swoim obszarze bliższym. Zgodne z wynalazkiem ukształtowanie obszaru oddalonego jest przeznaczone właśnie szczególnie dla takich przypadków zastosowania, w których proteza posiada również usytuowane bliżej urządzenia do przenoszenia siły.

Jeśli znane trzony są wyposażone w żebra, wówczas nie umożliwiają uzyskania efektu zagęszczania według wynalazku. W przypadku protezy znanej z opisu US-A-2,719,522 z żebrami usytuowanymi w kierunku obwodowym, zdzierają one tę blaszkowatą substancję kostną z powierzchni górnej komory szpikowej bez zagęszczania jej. W przypadku innej protezy, znanej z opisu US-A-3,067,740, trzon jest zaopatrzony w pewnych odstępach w wystający kołnierz, którego zadanie polega na zdzieraniu substancji kostnej z powierzchni górnej komory szpikowej i umieszczeniu jej wokół żeber trzonu podczas wbijania go w kość. Dzięki temu wspomaga się tworzenie modzelu. Ponieważ jednak ostre kołnierze wystają na znacznie większy wymiar niż żebra, to podczas istotnego przenoszenia siły na kość wykazują one raczej działanie wciskania się w kość, a tym samym uszkodzenia jej. W przypadku innych protez, znanych z opisów DE-U-29907259, DE-C-4315143, EP-B-677281 i EP-B-821923, trzon

PL 209 261 B1 jest żebrowany w kierunku wzdłużnym. Nie zwęża się on między żebrami (to znaczy różnica wysokości między powierzchnią górną rdzenia trzonu a żebrami nie wzrasta od odcinka bliższego do odcinka oddalonego) i dzięki temu nie może wywołać dostatecznego zagęszczenia. To samo odnosi się również do trzonu dalszej protezy znanej z opisu EP-B-682924, w przypadku której wysokość żeber na powierzchni górnej przekroju poprzecznego rdzenia trzonu zmniejsza się w sposób stopniowy.

W celu niezawodnego zabezpieczenia substancji kostnej, zagęszczonej przez stożkowy rdzeń trzonu, między żebrami, na odcinkach powierzchni górnej rdzenia, zwróconych w kierunku bocznym lub środkowym, powinny być umieszczone co najmniej po trzy żebra. Dodatkowo, również na przedniej i tylnej powierzchni usytuowane są korzystnie wzdłużne żebra.

W celu uzyskania efektywnego zagę szczania substancji kostnej sprawdziło się w praktyce zwę żenie przekroju poprzecznego rdzenia w kierunku jego końca, które na długości wynoszącej co najmniej 4 cm wynosi przeciętnie przynajmniej 8 mm²/cm długości, a korzystnie powyżej 10 mm²/cm. Nie powinno ono przekroczyć 20 mm²/cm, a korzystnie powinno wynosić średnio poniżej 16 mm²/cm.

W pł aszczyź nie pomiaru dł ugoś ci zwężenie wymiaru rdzenia powyż ej 4 cm dł ugoś ci powinno wynosić przynajmniej 0,5 mm/cm, a korzystnie około 1 mm/cm.

Wysokość żeber nie musi być znaczna. Powinna ona wynosić średnio poniżej 2 mm. Na ogół wystarczająca jest średnia wysokość żeber, wynosząca 1 mm i mniej. Korzystne jest ukształtowanie trzonu, w przypadku którego wysokość żeber w kierunku od bliższego końca oddalonego odcinka aż do jego oddalonego końca wzrasta o wartość 0 na 0,5 do 1,5 mm, korzystnie około 1 mm.

Ponieważ za zagęszczenie substancji kostnej odpowiedzialny jest głównie przekrój poprzeczny rdzenia, a żebra spełniają jedynie funkcję mocującą i prowadzącą, toteż wydłużenie ich przekroju poprzecznego powinno być niewielkie. Średni wymiar ich przekroju poprzecznego w kierunku obwodowym powinien być nie większy niż 30% ich odległości osi i przykładowo powinien leżeć w rzędzie wielkości 20% tej odległości. Przy tym podstawą do określenia ich przekroju poprzecznego jest ich wysokość zawarta między powierzchnią górną przekroju poprzecznego rdzenia a ich wierzchołkiem. W żebrowanej części trzonu poza żebrami nie powinno być żadnych występów. Jeśli jednak są umieszczone jakiekolwiek dodatkowe występy, to nie powinny one wystawać na większy wymiar, niż żebra.

Korzystnie, długość żebrowanego, oddalonego odcinka trzonu wynosi przynajmniej 4 cm, a zwłaszcza około 5-8 cm. Przy tym zakłada się, że bliższy początek oddalonego odcinka trzonu leży około 7-9 cm poniżej wysokości główki stawu.

W obszarze, w którym ż ebra mają najwię kszą wysokość, ich powierzchnie noś ne tworzą z promieniem, przechodzącym przez środek żebra, kąt wynoszący korzystnie nie więcej niż 30°. Korzystny jest kąt mniejszy niż 20°. Wyjątkiem od tej zasady jest przypadek, gdy w procesie produkcji trzon musi być wyjęty z formy poprzecznie do swojego kierunku wzdłużnego. Przeciwnie do kierunku wyjmowania z formy - na ogół jest to kierunek poprzeczny do płaszczyzny głównego ułożenia protezy - żebra w tym przypadku nie powinny być podcięte.

W górnym i środkowym obszarze, to znaczy również na bliższym końcu oddalonego, żebrowanego odcinka trzonu, trzon ma korzystnie owalny lub podłużny przekrój poprzeczny, którego dłuższa oś leży w płaszczyźnie boczno-środkowej. Na oddalonym końcu, rdzeń oddalonego odcinka jest korzystnie ograniczony w przekroju poprzecznym w postaci kołowej, dzięki czemu na swojej długości przechodzi od owalnego przekroju poprzecznego w kołowy przekrój poprzeczny. Proporcja osi na jego bliższym końcu powinna wynosić co najmniej 1,2.

W innej postaci wykonania, ż ebrowany odcinek trzonu w przekroju poprzecznym jest usytuowany pod kątem prostym do dłuższej osi w kierunku pomiaru długości, przy czym proporcja osi wynosi co najmniej 1,4. Na oddalonym końcu, na którym mierzony jest przekrój poprzeczny, z uwzględnieniem ewentualnie usytuowanego zaokrąglenia końcowego w odległości 1 cm od końca, proporcja osi wynosi co najmniej 1,5. Przy tym przynajmniej na każdej z obu bocznych krawędzi usytuowane jest jedno żebro, ponieważ w tym miejscu szczególnie istotne jest zadanie prowadzenia, przypadające żebrom. Aby żadna z tych krawędzi nie utrudniała styku prowadzącego z zarysem kanału rdzeniowego w postaci dalej wystających części, zarys przekroju poprzecznego rdzenia trzonu między obydwoma żebrami, znajdującymi się na bocznych krawędziach, nie powinien wystawać bocznie dalej od nich. Jeśli między obydwoma żebrami, usytuowanymi na krawędziach bocznych, znajduje się jeszcze dalsze boczne żebro, wówczas nie powinno ono wystawać w kierunku bocznym na więcej niż 2 mm, korzystnie nie więcej niż na 1 mm, od tych żeber.

Również na środkowych krawędziach może być usytuowane po jednym żebrze. Przy tym jest korzystne, gdy przekrój poprzeczny rdzenia trzonu między żebrami, które są przyporządkowane do

PL 209 261 B1 ograniczających tę powierzchnię krawędzi bocznych i środkowych, wystaje na nie więcej niż 1 mm w kierunku brzusznym lub grzbietowym. Jeś li na tej powierzchni mię dzy krawę dziami umieszczone jest jeszcze jedno żebro, lub jeszcze szereg żeber, to nie powinny one wystawać na więcej niż 2 mm, korzystnie nie więcej niż 1 mm w kierunku brzusznym lub grzbietowym, w porównaniu do żeber, usytuowanych na krawędziach.

Po to, aby żebra mogły łatwiej spełniać swoje zadanie prowadzenia, zgodnie z dalszą cechą wynalazku powinny one być chropowate, żeby łatwiej wnikać w twardą warstwę korową kości. Przy tym chropowatość nie powinna być zbyt duża, aby nie spowodować uszkodzenia kości, co jest niekorzystne. Odległość osi sąsiednich ziaren lub garbów nie powinna przekraczać 0,5 mm i korzystnie leży przeciętnie w rzędzie wielkości 0,1 mm.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia protezę, w widoku z przodu, fig. 2 - protezę, w widoku od środka, fig. 3 protezę, w widoku z góry, fig. 4-6 przedstawiają trzon, w przekrojach na różnych jego wysokościach, a fig. 7 i 8 przedstawiają przekroje, odpowiadające fig. 5 i 6 postaci wykonania protezy z prostokątnym przekrojem poprzecznym rdzenia trzonu.

Proteza składa się z trzonu 1, szyjki 2 i stożka 3 do osadzania główki stawu 4, której obwód jest zaznaczony linią przerywaną i posiada punkt środkowy 5. Chodzi tutaj o tak zwaną protezę o prostym trzonie. W przypadku tego znanego typu protezy, cały trzon jest ukształtowany zasadniczo jako prosty. W przeciwieństwie do protezy, której trzon w obszarze bliższym jest zakrzywiony w ten sposób, że jej kierunek pokrywa się z kierunkiem szyjki główki 2, jest on wprowadzany tylko w jednym kierunku do wybrania, utworzonego w kości dla jego ustalenia. Trzon składa się z bliższego odcinka 6 i oddalonego odcinka 7. Bliższy odcinek może być wyposażony w szczególne urządzenia do lepszego przenoszenia siły na substancję kostną, otaczającą trzon w nasadowym obszarze kości udowej. W konkretnym przypadku służy do tego para żeber 8. W tym obszarze przekrój poprzeczny trzonu jest podłużny w kierunku pomiaru dł ugoś ci (jak jest to przedstawione na fig. 4 i 5, wzglę dnie 7.

Miejsce przejścia 9 między bliższym a oddalonym odcinkiem trzonu jest usytuowane w ten sposób, że w położeniu implantowanym znajduje się ono nieco poniżej małego krętarza, a odpowiednio do tego, oddalony odcinek trzonu 7 leży w obszarze kanału rdzeniowego, w którym jest on ograniczony przez grubą warstwę korową kości, od której blaszkowata substancja kostna wchodzi w głąb kanału rdzeniowego. Miejsce przejścia nie musi być szczególnie oznakowane na protezie. Można je rozpoznać po tym, że znajduje się ono tam, gdzie w położeniu implantowania znajduje się w przybliżeniu mały krętarz, albo dokładniej jego krawędź dolna. Jest ona usytuowana około 7 do 9 cm niżej od punktu środkowego 5 główki stawu, co jest mierzone zgodnie ze strzałką 10 w kierunku trzonu. Poniżej miejsca przejścia 9, oddalony odcinek trzonu 7 posiada długość około 4-8 cm, korzystnie około 6-7 cm. Jego rdzeń 12 zwęża się od bliższego końca 9 w kierunku oddalonego końca 11 w proporcji około 10 -15 mm²/cm. Zwężenie znajduje się głównie na powierzchniach bocznych i środkowych. Wymiar w kierunku pomiaru długości 13 na górnym końcu 9 oddalonego odcinka, który w pierwszym przykładzie wykonania według fig. 5 wynosi w przybliżeniu 17 mm, zmniejsza się do oddalonego odcinka 11 według fig. 6 do średnicy wynoszącej 10 mm, natomiast wymiar 15 w kierunku AP zmniejsza się tylko o około 2-3 mm. W przykładzie według fig, 7 i 8, wymiar w kierunku pomiaru długości zmniejsza się z około 18 do około 14 mm.

Powierzchnia górna rdzenia trzonu jest zaopatrzona na oddalonym odcinku w żebra 16, które zawierają między sobą pasma powierzchni 17 powierzchni górnej rdzenia trzonu. Żebra 16 przechodzą w powierzchnię górną trzonu, o wysokości zero na przejściu 9, i uzyskują na oddalonym końcu 11 wysokość około 1 mm ponad powierzchnię górną rdzenia trzonu. Wskutek zmniejszenia się przekroju poprzecznego rdzenia trzonu od odcinka bliższego do oddalonego, pasma powierzchni utworzone między żebrami działają jako powierzchnie klinowe, które podczas wbijania trzonu do kanału rdzeniowego zagęszczają znajdującą się tam blaszkowatą substancję kostną w przestrzeni pośredniej między powierzchnią górną rdzenia trzonu a korowym zarysem komory rdzeniowej. Przy tym nie może być ona zgnieciona z boku i nie może wypływać, ponieważ jest ona unieruchomiona za pomocą żeber 16. Wskutek tego zostają utworzone zagęszczone, ściśnięte mostki przejścia siły między trzonem protezy korowym zarysem komory rdzeniowej również w takich obszarach przekroju poprzecznego trzonu, które bez tego zagęszczenia nie sięgałyby do korowego zarysu komory rdzeniowej i w ten sposób nie mogłyby brać udziału w przenoszeniu siły. Ponieważ ubytek wymiaru przekroju poprzecznego trzonu w kierunku pomiaru długości jest większy niż w kierunku AP, to największe zagęszczenie ma miejsce na bocznych i środkowych powierzchniach nośnych trzonu. Dlatego też powstają tam najskuteczniejsze mostki przejścia siły wskutek zagęszczenia substancji

PL 209 261 B1 kostnej. Jest to korzystne, ponieważ największą część sił należy przenieść w tym kierunku między trzonem protezy a kością. Kształt klinowy znajduje się również na przednich i tylnych powierzchniach trzonu, który może wywołać tam odpowiednie działanie.

Możliwe jest wyjmowanie z formy protezy według fig. 6, po odlewaniu albo kuciu, w kierunku 18. Dlatego też w odniesieniu do tego kierunku, żebra 16 nie powinny być podcięte.

Jeśli do przygotowania komory kostnej, w której ma być osadzona proteza, stosuje się tarnik lub inne narzędzie, wówczas wymiar jej przekroju poprzecznego w jej części odpowiadającej żebrowanemu odcinkowi trzonu protezy nie powinien być większy od wymiaru rdzenia trzonu protezy, aby została zachowana substancja kostna, która może być zagęszczona między powierzchnią górną rdzenia trzonu a powierzchnią wewnętrzną twardej warstwy korowej kości.

Na fig. 7 i 8 uwidoczniona jest postać wykonania o prostokątnym przekroju poprzecznym trzonu. O ile poniżej nie podano inaczej, odnoszą się do tych figur objaśnienia, przedstawione w związku z fig. 5 i 6. Istotna róż nica w porównaniu do postaci wykonania o owalnym przekroju poprzecznym polega na tym, że ze względu na swoje położenie, żebra 21, umieszczone na krawędziach wzdłużnych, lepiej spełniają funkcję prowadzenia. Nawet, gdyby jakikolwiek odcinek trzonu miał się znajdować mimośrodowo w kierunku brzusznym lub grzbietowym w sposób przestawny w kanale rdzeniowym, wówczas z pewnością można liczyć się z tym, że w oddalonym odcinku, żebro przylegające do bocznej krawędzi zazębi się z powierzchnią komory rdzeniowej. Aby miało to miejsce nawet w przypadku szczególnie niekorzystnego położenia trzonu lub niekorzystnego kształtu przekroju poprzecznego komory rdzeniowej, to zgodnie z wynalazkiem, żebra usytuowane na bocznych krawędziach, także w porównaniu z pozostałymi bocznymi powierzchniami przekroju poprzecznego trzonu, powinny mieć szczególne znaczenie, jak zostało to objaśnione powyżej.

To samo odnosi się do proporcji bocznych żeber krawędziowych do brzusznych lub grzbietowych części powierzchni trzonu.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Proteza biodrowa z trzonem (1) kotwionym w kanale rdzeniowym kości udowej, którego oddalony odcinek (7), przeznaczony do zakotwienia w trzonie kości długiej, posiada zwężający się w kierunku koń ca przekrój poprzeczny rdzenia, który przynajmniej na powierzchni bocznej (19) i powierzchni środkowej (20) posiada wzdłużne żebra (16), których wysokość zwiększa się od odcinka bliższego do odcinka oddalonego, znamienna tym, że przekrój poprzeczny rdzenia trzonu w odległości 1 cm od oddalonego końca (11) korzystnie ma kształt prostokątny, o proporcji osi wynoszącej co najmniej 1,5 i co najmniej w pobliżu oddalonego końca, posiada na swoich obu bocznych krawędziach po jednym żebrze (21), których wysokość wynosi średnio poniżej 2 mm, przy czym zarys przekroju poprzecznego rdzenia trzonu między obydwoma żebrami (21), znajdującymi się na bocznych krawędziach, nie wystaje bocznie dalej od nich.
2. 2. Proteza według zastrz. 1, znamienna tym, że żebro, usytuowane między obydwoma żebrami (21), znajdującymi się na bocznych krawędziach, wystaje na odległość nie większą niż 2 mm w kierunku bocznym, od tych żeber.
3. 3. Proteza według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że również na środkowych krawędziach usytuowane jest po jednym żebrze.
4. 4. Proteza według zastrz. 1 - 3, znamienna tym, że żebro usytuowane między żebrem (21), znajdującym się na bocznej krawędzi, a żebrem, znajdującym się na środkowej krawędzi, wystaje na wymiar nie większy od 2 mm w kierunku brzusznym lub grzbietowym od żeber, usytuowanych na wymienionych krawędziach.
5. 5. Proteza według zastrz. 1 - 4, znamienna tym, że przekrój poprzeczny rdzenia trzonu na bliższym końcu (9) ma korzystnie kształt prostokątny, o proporcji osi wynoszącej co najmniej 1,4.
6. 6. Proteza według zastrz. 1 - 5, znamienna tym, że żebra są wykonane jako chropowate.
7. 7. Proteza według zastrz. 1 - 6, znamienna tym, że zwężenie przekroju poprzecznego rdzenia na długości co najmniej 4 cm wynosi przeciętnie co najmniej 8 mm²/cm długości, korzystnie powyżej 10 mm²/cm długości.
8. 8. Proteza według zastrz. 1 - 7, znamienna tym, że zmniejszenie wymiaru przekroju poprzecznego w kierunku pomiaru długości oddalonego odcinka trzonu (7) na długości co najmniej 4 cm wynosi średnio co najmniej 0,5 mm/cm długości, korzystnie powyżej 0,8 mm/cm.

   PL 209 261 B1
9. 9. Proteza według zastrz. 1 - 8, znamienna tym, że wysokość żeber w kierunku od bliższego końca (9) oddalonego odcinka (7) aż do jego oddalonego końca (11) wzrasta od mniej niż 0,5 mm na 0,5 do 1,5 mm.