PL219087B1 - Elastyczna endoproteza stawu, zwłaszcza stawu biodrowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest endoproteza stawu, w szczególności stawu biodrowego.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 111 200 endoproteza stawu biodrowego mająca główkę osadzoną na szyjce na podkładce z tworzywa sztucznego w postaci pierścienia dystansowego, oddzielającego główkę od miecza i spełniającego równocześnie rolę łożyska oporowego przy obrocie główki metalowej na szyjce metalowej.

Znana jest również z opisu patentowego RFN nr 2 618 763 endoproteza stawu biodrowego mająca główkę osadzoną na szyjce na podkładce z tworzywa sztucznego w postaci kapturka oddzielającego główkę od szyjki i amortyzującego nacisk główki na szyjkę, co pozwala na stosowanie główki z tworzywa ceramicznego.

W wynalazkach opisanych w publikacjach RU nr 2 198 624 (C2) i DE nr 4 441 695 (A1) przedstawiono rozwiązania z użyciem materiałów powodujących zwiększenie elastyczności endoprotezy.

Wszystkie stosowane obecnie rozwiązania endoprotez stawu biodrowego charakteryzują się jednak dużą sztywnością, co powoduje szereg problemów podczas ich eksploatacji. Duża różnica modułu sprężystości metali w porównaniu z kością powoduje niekorzystny rozkład obciążeń prowadząc do uszkodzeń i złamań kości w pobliżu implantu.

Jednym z problemów, które powstają często podczas użytkowania obecnie stosowanych endoprotez jest zastosowanie elementów metalowych na styku z kością. Stopy implantacyjne stosowane na trzpienie endoprotez i zewnętrzną część panewki wykazują u pewnej grupy pacjentów reakcje alergiczne, prowadząc do powikłań pooperacyjnych. Obecność płynów ustrojowych w kontakcie z metalami powoduje przenikanie jonów metali do organizmu, co w rezultacie może prowadzić do stanów zapalnych i metalozy.

Często stosowanym materiałem do wykonania panewki endoprotez jest polietylen UHMWPE. Zastosowanie w panewce niskotarciowego materiału, jakim jest polietylen wysokocząsteczkowy powoduje komplikacje związane ze słabą jego odpornością na ścieranie oraz z powstawaniem toksycznych produktów zużycia wyściółki polietylenowej, które mogą być przenoszone przez płyny ustrojowe poza staw, powodując stany zapalne.

Znane są zastosowania ceramiki korundowej na elementy trące układu głowa/panewka, które zapewniają dobrą biotolerancję, dużą odporność na ścieranie i trwałość węzła kinematycznego endoprotezy. Jednakże w długich okresach obserwacji stwierdzono specyficzne zużycie panewek ceramicznych które nie wynika z właściwości tribologicznych ceramiki, lecz jest wynikiem przesztywnienia konstrukcji endoprotezy. Nadmiernym przesztywnieniem tradycyjnych konstrukcji tłumaczy się również liczne przypadki operacji rewizyjnych w wyniku obluzowania panewki lub trzpienia oraz przypadki złamań kości udowej.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych niedogodności przez zastosowanie materiałów uznawanych powszechnie jako biozgodne, tj. ceramiki i polietylenu oraz dwuwarstwowych rozwiązań tworzywo sztuczne/ceramika i tworzywo sztuczne/metal, eliminujących niekorzystny rozkład obciążeń występujących na styku metal/kość i powodujących amortyzowanie obciążeń przenoszonych na ceramiczny węzeł kinematyczny endoprotezy.

Istota wynalazku endoprotezy stawu, zwłaszcza stawu biodrowego zawierającego panewkę, głowę i trzpień w zestawie typoszeregów uwzględniających płeć, wiek, wzrost, masę ciała i kondycję fizyczną pacjenta polega na tym, że kontakt kości z endoprotezą odbywa się poprzez warstwy tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu. Panewka i trzpień protezy posiadają budowę warstwową zapewniającą trwałość mechaniczną i elastyczność wyrażoną w wartości modułu Younga, zbliżoną do wartości modułu Younga kości. Elementy węzła kinematycznego wykonane są z ceramiki.

Panewka endoprotezy ma kształt wydrążonej półkuli wykonanej z ceramiki, korzystnie korundowej o ścianie grubości 2-6 mm. Jej zewnętrzna, kulista część pokryta jest warstwą z tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu o grubości 5-15 mm wynikającej z typoszeregu.

W polietylenowej części wykonane są otwory boczne pod wkręty, umożliwiające w razie konieczności dodatkowe unieruchomienie panewki w kości miednicy.

Głowa endoprotezy jest sferyczną skorupą z ceramiki, korzystnie korundowej o ścianie grubości 2-6 mm. Wewnętrzna część głowy wypełniona jest tworzywem sztucznym, korzystnie polietylenem, w którym uformowane jest stożkowe gniazdo do zamocowania trzpienia.

Trzpień endoprotezy wykonany z metalu lub stopów metali posiada w górnej części kształt ściętego stożka umożliwiający zamocowanie na nim głowy stawu biodrowego. Trzpień pokryty jest warPL 219 087 B1 stwą tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu o grubości nie mniejszej niż 0,1 mm. Zewnętrzny kształt trzpienia wynika z typoszeregu.

Warstwa polietylenu otaczająca ceramiczny element panewki, polietylen wypełniający ceramiczną głowę oraz polietylen otaczający metalowy rdzeń trzpienia - amortyzują przenoszone obciążenia na styku implant/kość oraz obciążenia przenoszone na ceramiczny węzeł kinematyczny endoprotezy, przez co endoproteza staje się elastyczna, a ilość produktów zużycia powstających w wyniku tarcia jest zminimalizowana.

Osłonięcie metalowego rdzenia trzpienia implantu warstwą tworzywa sztucznego, oprócz amortyzacji obciążeń skutecznie zabezpiecza go przed kontaktem z tkankami i płynami ustrojowymi uniemożliwiając przedostawanie się jonów metali do organizmu.

Ceramiczne elementy węzła kinematycznego wykonane metodą wtrysku proszków ceramicznych charakteryzują się selekcjonowaną drobnoziarnistością, a po spieku dużą gęstością. Elementy ceramiczne oraz metalowy rdzeń trzpienia pokryte są warstwami tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu, w formach wtryskowych. Zapewnia to powtarzalność kształtowo-wymiarową, oraz powtarzalność parametrów mechanicznych i fizyko-chemicznych części składowych endoprotezy. Zewnętrzna szorstka powierzchnia panewki i trzpienia jest zmodyfikowana w sposób umożliwiający przerastanie przez kość.

Stąd istotą wynalazku jest elastyczna endoproteza stawu, zwłaszcza stawu biodrowego zawierająca panewkę, głowę i trzpień w zestawie n-typoszeregów uwzględniających płeć, wiek, wzrost, masę ciała i kondycję fizyczną pacjenta, przy czym kontakt kości przerastających rozwinięte powierzchnie panewki i trzpienia z endoprotezą odbywa się poprzez warstwę tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu, zaś panewka i trzpień mają budowę warstwową zapewniającą trwałość mechaniczną i elastyczność wyrażoną w wartości modułu Younga zbliżoną do wartości modułu Younga kości, przy czym głowa wykonana z ceramiki umieszczona jest w panewce wykonanej z ceramiki osłoniętej warstwą tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu, a stożkowe gniazdo głowy osadzone jest na stożkowej części trzpienia wykonanego z rdzenia metalowego lub ze stopów metali, osłoniętego warstwą tworzywa sztucznego, korzystnie polietylenu.

W korzystnej elastycznej endoprotezie, część ceramiczna panewki osłonięta jest warstwą z tworzywa sztucznego, której grubość i zewnętrzny kształt wynika z n-typoszeregu, przy czym korzystnym tworzywem sztucznym jest polietylen o grubości warstwy 5-15 mm.

W elastycznej endoprotezie panewka jest korzystnie wykonana z ceramiki korundowej o grubości ściany 2-6 mm.

W elastycznej endoprotezie głowa jest korzystnie wykonana z ceramiki korundowej o grubości ściany 2-6 mm.

Równie korzystna jest elastyczna endoproteza, w której wewnętrzna część skorupy głowy endoprotezy wypełniona jest tworzywem sztucznym, w którym uformowane jest stożkowe gniazdo do zamocowania trzpienia, przy czym korzystnym tworzywem sztucznym jest polietylen.

Ponadto, korzystna jest elastyczna endoproteza, w której metalowy rdzeń trzpienia pokryty jest powłoką z tworzywa sztucznego, której grubości i zewnętrzny kształt wynika z n-typoszeregu, przy czym korzystnym tworzywem sztucznym jest polietylen o grubości warstwy nie mniejszej niż 0,1 mm.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój boczny endoprotezy stawu biodrowego, fig. 2 - przekrój boczny w widoku rozstrzelonym, fig. 3 - widok panewki endoprotezy.

Endoproteza stawu składa się z panewki 1, głowy 2 oraz trzpienia 3. Panewka 1 ma kształt sferycznej skorupy wykonanej z ceramiki 4, stanowiącą czaszę 5 do pomieszczenia głowy 2. Zewnętrzna część skorupy pokryta jest warstwą polietylenu 6 o grubości 5-15 mm wynikającej z typoszeregu protez. W polietylenowej części wykonane są otwory boczne 7 pod wkręty, umożliwiające w razie konieczności dodatkowe unieruchomienie panewki w kości miednicy. Głowa 2 o powierzchni 8 jest kulistą skorupą wykonaną z ceramiki 9, wypełnioną warstwą tworzywa sztucznego 10, korzystnie polietylenem. Posiada wewnętrzne gniazdo w postaci ściętego stożka 11 do zamocowania trzpienia 3.

Trzpień endoprotezy 3 wykonany z metalu lub stopów metali 12, posiada w górnej części kształt ściętego stożka 13 umożliwiający zamocowanie na nim głowy stawu biodrowego 2. Trzpień pokryty jest warstwą tworzywa sztucznego 14, korzystnie polietylenu o grubości nie mniejszej niż 0,1 mm. Zewnętrzny kształt trzpienia wynika z typoszeregu.

Endoproteza o wymiarach wynikających z biologicznego zastosowania i w zestawie typoszeregów uwzględniających płeć, wiek, wzrost, masę ciała i kondycję fizyczna pacjenta znajduje zastoso4

PL 219 087 B1 wanie w chirurgii kostnej stawów kulowych, a w szczególności w przy implantacji stawów biodrowych, kolanowych, łokciowych, stawów skokowych, stawu barkowego i stawów ręki i stopy.

Claims (9)

1. Elastyczna endoproteza stawu, zwłaszcza stawu biodrowego zawierająca panewkę, głowę i trzpień w zestawie n-typoszeregów uwzględniających płeć, wiek, wzrost, masę ciała i kondycję fizyczną pacjenta, znamienna tym, że kontakt kości przerastających rozwinięte powierzchnie (10) panewki (1) i trzpienia (3) z endoprotezą odbywa się poprzez warstwę tworzywa sztucznego (6,14), korzystnie polietylenu, zaś panewka (1) i trzpień (3) mają budowę warstwową zapewniającą trwałość mechaniczną i elastyczność wyrażoną w wartości modułu Younga zbliżoną do wartości modułu Younga kości, przy czym głowa (2) wykonana z ceramiki umieszczona jest w panewce (1) wykonanej z ceramiki (4) osłoniętej warstwą tworzywa sztucznego (6), korzystnie polietylenu, a stożkowe gniazdo (11) głowy (2) osadzone jest na stożkowej części (13) trzpienia (3) wykonanego z rdzenia metalowego lub ze stopów metali (12), osłoniętego warstwą tworzywa sztucznego (14), korzystnie polietylenu.

2. Elastyczna endoproteza według zastrz. 1, znamienna tym, że część ceramiczna (4) panewki (1) osłonięta jest warstwą z tworzywa sztucznego (6), której grubość i zewnętrzny kształt wynika z n-typoszeregu.

3. Elastyczna endoproteza według zastrz. 2, znamienna tym, że tworzywem sztucznym jest polietylen o grubości warstwy 5-15 mm.

4. Elastyczna endoproteza według zastrz. 2, znamienna tym, że panewka (1) wykonana jest z ceramiki (4) korundowej o grubości ściany 2-6 mm.

5. Elastyczna endoproteza według zastrz. 1-4, znamienna tym, że głowa (2) wykonana jest z ceramiki korundowej o grubości ściany 2-6 mm.

6. Elastyczna endoproteza według zastrz. 1-4, znamienna tym, że wewnętrzna część skorupy głowy (2) endoprotezy wypełniona jest tworzywem sztucznym, w którym uformowane jest stożkowe gniazdo (11) do zamocowania trzpienia (3).

7. Elastyczna endoproteza według zastrz. 6, znamienna tym, że tworzywem sztucznym jest polietylen.

8. Elastyczna endoproteza według zastrz. 1-7, znamienna tym, że metalowy rdzeń (12) trzpienia (3) pokryty jest powłoką z tworzywa sztucznego (14), której grubości i zewnętrzny kształt wynika z n-typoszeregu.

9. Elastyczna endoproteza według zastrz. 8, znamienna tym, że tworzywem sztucznym jest polietylen o grubości warstwy nie mniejszej niż 0,1 mm.