PL248115B1

PL248115B1 - Temporomandibular joint implant

Info

Publication number: PL248115B1
Application number: PL447282A
Authority: PL
Inventors: Piotr Borkowski; Roman Trochimczuk
Original assignee: Politechnika Bialostocka
Priority date: 2023-12-27
Filing date: 2023-12-27
Publication date: 2025-10-20
Also published as: PL447282A1

Abstract

Implant stawu skroniowo-żuchwowego, w którym powierzchnia elementu roboczego implantu panewki stawowej ma kształt wypukłego fragmentu sfery, a współpracująca z nią powierzchnia robocza (9) głowy (6) implantu głowy stawowej ma kształt wklęsłej powierzchni stanowiącej fragment torusa o średnicy przekroju nie mniejszej niż dwukrotność promienia sfery powierzchni elementu roboczego implantu panewki stawowej.A temporomandibular joint implant, in which the surface of the working element of the joint acetabulum implant has the shape of a convex fragment of a sphere, and the working surface (9) of the head (6) of the joint head implant cooperating with it has the shape of a concave surface constituting a fragment of a torus with a cross-sectional diameter not smaller than twice the radius of the sphere of the surface of the working element of the joint acetabulum implant.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest implant stawu skroniowo-żuchwowego.The subject of the invention is a temporomandibular joint implant.

Implanty stawu skroniowo-żuchwowego odzwierciedlają budowę naturalnego stawu i składają się z wklęsłej panewki mocowanej do czaszki i wypukłej głowy wraz z płytką mocowaną do gałęzi żuchwy. Wśród implantów stawu skroniowo-żuchwowego wyróżnić możemy konstrukcje dwu, trzy oraz wieloelementowe.Temporomandibular joint implants replicate the structure of a natural joint and consist of a concave socket attached to the skull and a convex head with a plate attached to the mandibular ramus. Among temporomandibular joint implants, we can distinguish two-, three-, and multi-element designs.

Przykładem implantu dwuczęściowego jest implant firmy ZIMMER BIOMET. Zbudowana jest z kobaltowo chromowej płytki wraz z głową oraz polietylenowej panewki.An example of a two-piece implant is the ZIMMER BIOMET implant. It is composed of a cobalt chromium plate with a head and a polyethylene cup.

Przykładem konstrukcji trzyczęściowej jest implant firmy OrthoTiN. W tym przypadku panewka zbudowana została z dwóch elementów: wykonanej ze stopu tytanu płytki i polietylenowej wkładki, natomiast implant głowy jest metalowym monolitem.An example of a three-piece design is the OrthoTiN implant. In this case, the acetabulum is composed of two components: a titanium alloy plate and a polyethylene insert, while the head implant is a metal monolith.

Implantem czteroczęściowym jest konstrukcja firmy PRÓTESE DE ATM CUSTOMIZADA. Jest to rodzaj blokowanego implantu stawu skroniowo-żuchwowego. Implant składa się ze śrub mocujących, panewki oraz płytki kłykciowej. Płytka implantu ATM jest wykonana ze stopu tytanu Ti6Al4V, natomiast głowa płytki jest wykonana ze stopu CoCrMo. Panewka implantu jest tak jak poprzednio dwuczęściowym i składającym się z płytki wykonanej ze stopu Ti6Al4V, oraz polietylenowej wkładki.The four-piece implant is designed by PRÓTESE DE ATM CUSTOMIZADA. It is a locking temporomandibular joint implant. The implant consists of fixation screws, a socket, and a condylar plate. The ATM implant's socket is made of a Ti6Al4V titanium alloy, while the head of the socket is made of a CoCrMo alloy. As before, the socket is a two-piece implant, consisting of a Ti6Al4V plate and a polyethylene insert.

Głównymi bodźcami, które oddziałują na staw skroniowo-żuchwowy to ucisk powierzchni stawowych przez krążek oraz głowy kości żuchwy, skurcze, jak i zmiany długości włókien mięśni, czy samo napięcie mięśni. Przy zastosowaniu znanych implantów głównym problemem jest ich wytrzymałość na zużycie.The main stimuli affecting the temporomandibular joint include pressure on the joint surfaces by the disc and the heads of the mandibular bones, contractions, changes in muscle fiber length, and muscle tension itself. The main issue with conventional implants is their resistance to wear and tear.

Powyższy problem zdaje się rozwiązywać znana z dokumentu JPH11146889A endoproteza stawu skroniowo-żuchwowego składająca się z komponentu żuchwowego i skroniowego, charakterystyczna tym, że komponent żuchwowy zakończony jest główką w kształcie walca a komponent skroniowy ma płaską powierzchnię, co ma zapewnić styk liniowy, a nie punktowy, jak w naturalnym stawie, przez co zwiększona będzie wytrzymałość implantu.The above problem seems to be solved by the temporomandibular joint endoprosthesis known from document JPH11146889A, consisting of a mandibular and temporal component, characterized in that the mandibular component ends with a cylindrical head and the temporal component has a flat surface, which is intended to ensure a linear contact, not a point contact, as in a natural joint, which will increase the durability of the implant.

Z dokumentu patentowego EP3003225B1 znana jest endoproteza odwrócona, z przegubem kulowym i suwakami typu jaskółcze gniazdo. Endoproteza ta jest konstrukcją związaną, tzn. że część kłykciowa na stałe połączona jest poprzez przeguby typu jaskółcze gniazdo oraz przegub kulowy. Połączenie ruchów zachodzących w poszczególnych przegubach ma zapewnić mobilność implantowanego stawu.Patent EP3003225B1 describes a reverse endoprosthesis with a ball-and-socket joint and dovetail sliders. This endoprosthesis is a connected design, meaning the condylar portion is permanently connected via dovetail joints and a ball-and-socket joint. Combining the movements occurring in the individual joints is intended to ensure the mobility of the implanted joint.

Z dokumentu US2022323224A1 znana jest endoproteza odwrócona wieloczęściowa. Jej wieloczęściowa budowa charakteryzuje się tym, że elementy z powierzchniami roboczymi najbardziej narażonymi na zużycie są wymienne.Document US2022323224A1 describes a multi-part reverse endoprosthesis. Its multi-part design is characterized by the fact that the components with the working surfaces most exposed to wear are replaceable.

Problemem powyższych rozwiązań jest zużycie i w efekcie zniszczenie wkładek polietylenowych (rekonstruujących panewkę naturalnego stawu), których przekrój (grubość) ze względu na umiejscowienie nie może być zbyt duży. Zwiększenie grubości skutkuje koniecznością skrócenia gałęzi żuchwy oraz przesunięciem osi obrotu implantowanego stawu względem stawu zdrowego. W przypadku konstrukcji z wymiennymi wkładkami polietylenowymi mamy do czynienia z niewielkim przekrojem samych wkładek, co może skutkować szybkim ich zużyciem i koniecznością częstych reoperacji celem ich wymiany.The problem with the above solutions is the wear and, ultimately, destruction of the polyethylene inserts (reconstructing the acetabulum of the natural joint). Due to their location, their cross-section (thickness) cannot be too large. Increasing the thickness requires shortening the mandibular ramus and shifting the axis of rotation of the implanted joint relative to the healthy joint. In designs with replaceable polyethylene inserts, the inserts themselves have a small cross-section, which can lead to rapid wear and the need for frequent reoperations to replace them.

Zastosowanie przegubu związanego powoduje ograniczenia związane z mobilnością stawu. Dodatkowo, jako że staw skroniowo-żuchwowy jako jedyny jest stawem podwójnym, ograniczenie mobilności poprzez implantowany staw wpływa negatywnie na funkcjonowanie przeciwstawnego stawu zdrowego.The use of a fixed joint causes limitations in joint mobility. Furthermore, since the temporomandibular joint is the only double joint, the limited mobility caused by the implanted joint negatively impacts the function of the opposing healthy joint.

Istotą wynalazku jest implant stawu skroniowo-żuchwowego zbudowany z implantu głowy stawowej mocowanego do kości żuchwy i implantu panewki stawowej mocowanego do kości czaszki, charakteryzujący się tym, że powierzchnia elementu roboczego implantu panewki stawowej ma kształt wypukłego fragmentu sfery. Ponadto współpracująca z nią powierzchnia robocza głowy implantu głowy stawowej ma kształt wklęsłej powierzchni stanowiącej fragment torusa o średnicy przekroju nie mniejszej niż dwukrotność promienia sfery powierzchni elementu roboczego implantu panewki stawowej.The invention is based on a temporomandibular joint implant composed of a joint head implant attached to the mandible bone and a joint socket implant attached to the skull bone, characterized in that the surface of the working element of the joint socket implant is shaped like a convex fragment of a sphere. Furthermore, the mating working surface of the joint head implant is shaped like a concave surface constituting a fragment of a torus with a cross-sectional diameter no less than twice the radius of the sphere of the working element of the joint socket implant.

Implant według wynalazku cechuje się zwiększoną wytrzymałością panewki stawu przy niezwiązanej konstrukcji. Budowa implantu umożliwia wykonywanie wszystkich rodzajów ruchów zachodzących w stawie skroniowo-żuchwowym tj. otwierania i zamykania, wysuwania i cofania, ruchów żucia oraz ruchów złożonych.The implant, according to the invention, is characterized by increased joint socket strength with an unconstrained design. The implant's design allows for all types of movements occurring in the temporomandibular joint, including opening and closing, extension and retraction, chewing movements, and complex movements.

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają: fig. 1 - widok zamocowanego implantu stawu skroniowo-żuchwowego, fig. 2 - implant głowy stawowej, fig. 3 - implant panewki stawowej.The invention is presented in the drawing, in which the individual figures show: Fig. 1 - view of the attached temporomandibular joint implant, Fig. 2 - joint head implant, Fig. 3 - joint socket implant.

Przykład wykonaniaExample of execution

Implant stawu skroniowo-żuchwowego składa się z dwóch części, tj. implantu głowy stawowej 1 oraz implantu panewki stawowej 2, mocowanych, śrubami kostnymi 3, odpowiednio do kości żuchwy 5 oraz czaszki 4.The temporomandibular joint implant consists of two parts, i.e. the joint head implant 1 and the joint socket implant 2, attached with bone screws 3 to the mandible bone 5 and the skull bone 4, respectively.

Implant głowy stawowej 1 zbudowany jest ze, służącej do mocowania implantu do żuchwy, gałęzi 7 w postaci płytki z otworami, która w części bliższej przechodzi w głowę 6.The joint head implant 1 is composed of a branch 7 in the form of a plate with holes, which in its proximal part passes into the head 6 and serves to attach the implant to the mandible.

Powierzchnia styku gałęzi 7 z powierzchnią żuchwy ukształtowana jest indywidualnie tak, by jak najlepiej przylegała do kości pacjenta. Ilość otworów 8 pod śruby i sposób mocowania implantu dobierany jest indywidualnie. Powierzchnia robocza 9 głowy implantu 6, ukształtowana jest jako wklęsła powierzchnia stanowiąca fragment torusa o dużym promieniu i średnicy przekroju nie mniejszej niż dwukrotność promienia sfery powierzchni elementu roboczego 11 implantu panewki stawowej 2.The contact surface of the branch 7 with the mandible is individually shaped to best adhere to the patient's bone. The number of screw holes 8 and the method of implant attachment are individually selected. The working surface 9 of the implant head 6 is shaped as a concave surface constituting a fragment of a torus with a large radius and a cross-sectional diameter no smaller than twice the radius of the sphere of the working surface of the implant 11 of the joint socket 2.

Implant panewki stawowej 2 składa się z podstawy 10 w postaci kątownika, stykającej się bezpośrednio z kością czaszki 4. Powierzchnia podstawy 10 implantu panewki stawowej w miejscu styku z czaszką, ukształtowana jest indywidualnie tak, by jak najlepiej przylegała do kości pacjenta.The joint socket implant 2 consists of a base 10 in the form of an angle, which is in direct contact with the skull bone 4. The surface of the base 10 of the joint socket implant at the point of contact with the skull is individually shaped to best adhere to the patient's bone.

Jedno ramię kątownika zaopatrzone jest w otwory 12 pod śruby kostne. Ilość otworów 12 oraz ich rozmieszczenie ustalane jest indywidualnie w trakcie planowania przedoperacyjnego. Drugie ramie kątownika zaopatrzone jest w element roboczy 11 stykający się z implantem głowy stawowej 1. Element roboczy 11, zastępujący naturalną panewkę stawową, ukształtowany jest jako wypukła powierzchnia będąca fragmentem sfery.One arm of the angle bracket is equipped with holes 12 for bone screws. The number of holes 12 and their arrangement are individually determined during preoperative planning. The other arm of the angle bracket is equipped with a working element 11 that contacts the joint head implant 1. Working element 11, replacing the natural joint socket, is shaped as a convex surface, which is a fragment of a sphere.

Ruch w implancie realizowany jest poprzez współpracę, wypukłej powierzchni roboczej implantu panewki oraz wklęsłej powierzchni roboczej modułu głowy i gałęzi żuchwy.Movement in the implant is achieved through the cooperation of the convex working surface of the implant acetabulum and the concave working surface of the head module and the mandibular ramus.

Claims

Patent claim

1. A temporomandibular joint implant composed of a joint head implant attached to the mandibular bone and a joint socket implant attached to the skull bone, characterized in that the surface of the working element (11) of the joint socket implant (2) has the shape of a convex fragment of a sphere, and the working surface (9) of the head (6) of the joint head implant (1) cooperating with it has the shape of a concave surface constituting a fragment of a torus with a cross-sectional diameter not smaller than twice the radius of the sphere of the surface of the working element (11) of the joint socket implant (2).