PT103566A

PT103566A - ANATOMIC FEMORAL COMPONENT FOR FOUND ANK PROSTATE

Info

Publication number: PT103566A
Application number: PT10356606A
Authority: PT
Inventors: Jose Antonio De Oliveira Simoes; Antonio Manuel De Amaral Monteiro Ramos
Original assignee: Univ Aveiro
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-03-31
Also published as: PT103566B

Abstract

O PRESENTE INVENTO DIZ RESPEITO A UMA COMPONENTE FEMORAL PARA PRÓTESES DE ANCA CIMENTADAS. É CONSTITUÍDA POR UM SÓ CORPO, CUJA GEOMETRIA PERMITE MINIMIZAR OS SEUS NÍVEIS DE TENSÕES, NO MANTO DE CIMENTO, NOS TECIDOS ÓSSEOS ADJACENTES E NAS INTERFACES HASTE-CIMENTO E CIMENTO-OSSO. A HASTE FEMORAL É DE GEOMETRIA MODULAR, ANATÓMICA E DE FIXAÇÃO PRIMÁRIA POR CIMENTO ÓSSEO. ESTA COMPONENTE INCLUÍ A HASTE (1), UM COLAR (2) DE DUPLA INCLINAÇÃO E UM CONE FUNCIONAL (3) PARA O AJUSTAMENTO DE UMA ESFERA. A PONTA DISTAL DA HASTE (4) TEM FORMA CÓNICA E É ROSCADA (5) PARA PERMITIR A COLOCAÇÃO DE UM CENTRALIZADOR DISTAL. ESTA HASTE FEMORAL, EM CONJUNTO COM UMA COMPONENTE ACETABULAR, TEM COMO FINALIDADE A RESTAURAÇÃO FUNCIONAL PERDIDA DE UMA ARTICULAÇÃO NATURAL DA ANCA.The present invention relates to a female component for cushioned ANK-PROSTHESES. IT IS CONSISTED BY A BODY ONLY, WHICH GEOMETRY ALLOWS TO MINIMIZE THEIR VOLTAGE LEVELS, THE CEMENT FLOOR, THE ADJACENT BONE FABRICS AND THE HARD-CEMENT AND BONE CEMENT INTERFACES. THE FEMORAL HASTE IS OF MODULAR, ANATOMIC AND PRIMARY FIXING GEOMETRY BY BONE CEMENT. THIS COMPONENT INCLUDES ROD (1), A NECKLACE (2) WITH A DOUBLE TILT AND A FUNCTIONAL CONE (3) FOR THE ADJUSTMENT OF A BALL. THE ROD DISTAL (4) IS CONNECTED AND THREADED (5) TO ENABLE PLACEMENT OF A DISTAL CENTRALIZER. THIS FEMALE ROD, IN CONJUNCTION WITH AN ACETABULAR COMPONENT, HAS AS A PURPOSE THE LOST FUNCTIONAL RESTORATION OF AN ANCA NATURAL JOINT.

Description

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DESCRIÇÃO "COMPONENTE FEMORAL ANATÓMICA PARA PRÓTESE DE ANCA CIMENTADA" A presente invenção diz respeito a uma haste femoral modular e anatómica para próteses de anca cimentada, que pode ser aplicada na resolução médica de patologias diversas relacionadas com a anca.DESCRIPTION " ANATOMICAL FEMORAL COMPONENT FOR ANCHORED ANKLE PROSTHESIS " The present invention relates to a modular and anatomical femoral stem for cemented prostheses which can be applied in medical resolution of various hip related disorders.

De facto, essas patologias são resolvidas recorrendo à utilização de implantes ósseos, nomeadamente próteses de anca.In fact, these pathologies are resolved by the use of bone implants, namely hip prostheses.

As próteses de anca, dependendo do método de fixação, podem ser catalogadas em cimentadas ou não cimentadas.Hip prostheses, depending on the method of fixation, can be cataloged as cemented or non-cemented.

Uma prótese de anca é composta, na sua configuração básica, por uma componente femoral (haste com esfera) e outra acetabular (uma cúpula). A articulação artificial é materializada através de movimentos relativos entre a cabeça esférica da haste e a cúpula. 2 A haste é alojada no canal do fémur (com ou sem cimento) de forma a transferir as cargas da bacia para os membros inferiores, resultantes das actividades físicas do paciente.A hip prosthesis is composed, in its basic configuration, by a femoral component (stem with ball) and another acetabular component (a dome). The artificial joint is materialized by relative movements between the spherical head of the rod and the dome. 2 The stem is lodged in the femoral canal (with or without cement) in order to transfer the loads from the pelvis to the lower limbs resulting from the patient's physical activities.

As hastes femorais cimentadas são fixas ao fémur através de uma cola óssea (cimento ósseo), o polímero polimetilmetacrilato (PMMA). A componente femoral da haste de anca cimentada tem sido objecto de diversos desenvolvimentos e objecto de inúmeros registos de modelos e patentes.The cemented femoral stems are fixed to the femur through a bone glue (bone cement), the polymer polymethylmethacrylate (PMMA). The femoral component of the cemented hip has been the subject of several developments and the subject of numerous model and patent registers.

Podem ser referidas, entre outras, as patentes: PCT/US91/03501 referente à prótese Exeter, W02004/028413 AI relativamente a uma nova componente femoral e a W0/07653 AI relativamente a uma nova haste modular cimentada.There may be mentioned, among others, the patents: PCT / US91 / 03501 relating to the Exeter prosthesis, W02004 / 028413 AI with respect to a new femoral component and W0 / 07653 AI with respect to a new cemented rod.

Por exemplo, a patente PCT/EP89/01054 diz respeito a uma prótese cimentada, mas outras como as patentes PCT/FR97/01587, PCT/EP2003/005292, PCT/FR91/00297, PCT/CH98/00564, PCT/FR2003/003330, PCT/US/05950, PCT/EP00/03143, PCT/EP98/05987, PCT/FR91/00450, PCT/DE95/01655, PCT/FR95/01655 PCT/FR95/01072 e 3 PCT/EP2004/000225 referem-se a factores geométricos de hastes cimentadas.For example, PCT / EP89 / 01054 relates to a cemented prosthesis, but others such as PCT / FR97 / 01587, PCT / EP2003 / 005292, PCT / FR91 / 00297, PCT / CH98 / 00564, PCT / FR2003 / PCT / EP95 / 01655, PCT / FR95 / 01655 PCT / FR95 / 01072 and PCT / EP2004 / 000225 refer to geometric factors of cemented rods.

Também existem patentes relativamente à forma da ponta da haste como a PCT/IT2003/000332.There are also patents regarding the shape of the stem tip such as PCT / IT2003 / 000332.

As variáveis de projecto de uma prótese de anca são: material (normalmente ligas metálicas de crómio-cobalto ou de titânio) e a geometria (a sua forma) , gue permitem uma determinada rigidez estrutural (elasticidade do material a multiplicar pelo segundo momento de área da respectiva geometria). A rigidez estrutural da haste induz tensões no seu próprio corpo, no manto de cimento, nas interfaces osso-cimento e cimento-prótese e nos tecidos ósseos (cortical e esponjoso) adjacentes, de maior ou menor intensidade.The design variables of a hip prosthesis are: material (usually chromium-cobalt or titanium metal alloys) and geometry (their shape), which allow a certain structural rigidity (elasticity of the material to be multiplied by the second area moment of its geometry). The structural rigidity of the rod induces tensions in its own body, in the cement mantle, in the bone-cement and cement-prosthesis interfaces, and in the adjacent (more or less intense) bone tissues (cortical and spongy).

Esta caracteristica da haste é uma das responsáveis pelos niveis de tensões e deformações a que estão sujeitas todas as estruturas envolvidas na articulação artificial (prótese, cimento e osso), e que depende das forças musculares, ligamentares e do contacto bio-tribológico.This feature of the rod is responsible for the levels of stresses and deformations to which all the structures involved in the artificial joint (prosthesis, cement and bone) are subjected, and which depends on the muscular, ligamentous forces and bio-tribological contact.

Na maioria das próteses de anca comerciais, a haste da 4 prótese não tem geometria idêntica ao canal femoral e, nesse sentido, os fabricantes propõem diferentes formas e diferentes tamanhos para o mesmo tipo de prótese.In most commercial hip prostheses, the prosthesis stem does not have geometry identical to the femoral canal, and in this sense, manufacturers propose different shapes and sizes for the same type of prosthesis.

Deste modo, existem no mercado próteses designadas de rectas e anatómicas, estas últimas com geometria idêntica à do fémur.In this way, there are in the market prostheses called straight and anatomical, the latter with geometry identical to that of the femur.

Certamente que estas duas categorias de próteses provocam diferentes níveis de tensões.Of course, these two categories of prosthesis cause different levels of stress.

Uma consideração importante nas próteses de anca prende-se com o cimento e a forma como fica alojado na interface entre a prótese e o osso.An important consideration in hip prostheses is the cement and the way it is housed at the interface between the prosthesis and the bone.

Diversos estudos publicados referem a importância de obter uma camada de cimento de espessura uniforme em torno da haste de cerca de 2 mm, pois permite uma melhor distribuição das cargas a que a prótese é sujeita. A haste cimentada deve ficar completamente envolvida pelo cimento e neste sentido, a viscosidade do mesmo desempenha papel relevante.Several published studies mention the importance of obtaining a layer of cement of uniform thickness around the rod of about 2 mm, because it allows a better distribution of the loads to which the prosthesis is subjected. The cemented rod must be completely enclosed by the cement and in this sense, the viscosity of the cement plays a relevant role.

As características e vantagens da presente invenção serão 5 manifestamente mais claras a partir da descrição pormenorizada que se segue de um modo de realização preferido, dado unicamente a titulo de exemplo ilustrativo e não limitativo, com referência aos desenhos que se juntam, e em que: FIG 1 - representa uma vista em perspectiva da componente femoral de harmonia com a invenção; FIG 2 representa uma vista em corte da componente femoral da FIG 1; FIG 3 representa uma vista frontal da componente femoral da FIG 1; FIG 4 representa uma vista lateral da componente femoral da FIG 1 com as linhas de corte transversais; FIG 5 representa o colar e o cone funcional da componente femoral da FIG 1; FIG 6 - representa a ponta distai da componente femoral da FIG 1 A componente femoral da FIG 1 apresenta um corpo constituído por uma haste (1), um colar (2) e um cone funcional de Morse 12 (3). A haste (1), devido às suas características geométricas, 6 permite minimizar as tensões no meio envolvente, no manto de cimento, sendo constituída por intermédio de dois contornos (linhas curvas) e várias secções (geometrias fechadas) ao longo desta. A sua geometria global desempenha um papel fundamental na biomecânica da anca, no modo como transfere as cargas da bacia para o fémur e nas tensões que induz no implante, nos tecidos ósseos e nas interfaces.The features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description of a preferred embodiment given solely by way of illustrative and non-limiting example with reference to the accompanying drawings and in which: FIG. 1 is a perspective view of the femoral component in accordance with the invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of the femoral component of FIG. 1; FIG. FIG. 3 is a front view of the femoral component of FIG. 1; FIG. FIG. 4 is a side view of the femoral component of FIG. 1 with transverse cut lines; FIG. FIG 5 shows the collar and the functional cone of the femoral component of FIG. 1; FIG. 6 shows the distal tip of the femoral component of FIG. 1. The femoral component of FIG. 1 shows a body constituted by a stem (1), a collar (2) and a Morse functional cone (3). The rod (1), due to its geometrical characteristics, 6 allows to minimize the tensions in the surrounding environment, in the cement mantle, being constituted by means of two contours (curved lines) and several sections (closed geometries) along this. Its overall geometry plays a key role in hip biomechanics, the way it transfers the loads from the pelvis to the femur, and the stresses it induces on the implant, bone tissues, and interfaces.

Os contornos nos planos frontal e sagital são curvas guias para a construção geometral da haste (1). A curva guia no lado medial é constituída por um arco (6) na zona do colar com centro no mesmo lado medial e tangente á recta (7) que une a curva, de raio de curvatura contrário ao arco anterior, da ponta da haste.The contours in the frontal and sagittal planes are guide curves for the geometrical construction of the rod (1). The guide curve on the medial side consists of an arc (6) in the collar region with a center on the same medial side and tangent to the straight line (7) joining the curve, radius of curvature opposite the anterior arch, of the tip of the rod.

Na FIG 2, a recta (7) apresenta ainda a particularidade de possuir uma inclinação de 12° relativamente à linha de carregamento (11).In figure 2, the straight line (7) further shows the particularity of having a slope of 12 ° with respect to the loading line (11).

No lado lateral, a curva guia é composta por um arco (8) com o mesmo centro do arco (6) mas de raio superior, que une a uma recta (10), simétrica relativamente à linha de 7 eixo da haste (11) .On the lateral side, the guide curve is composed of an arc (8) having the same center of the arc (6) but of upper radius, which joins a straight line (10) symmetrical with respect to the line of the shaft (11) .

Esta recta (10) é unida a um arco (9) tangente à recta (10) com centro no lado lateral.This straight line 10 is attached to an arc 9 tangent to the straight line 10 with center on the side side.

Esta curva guia, como se pode constatar pela FIG 3, tal como a do lado medial, possui ainda curvaturas no plano sagital (12) e (13).This guiding curve, as can be seen from FIG. 3, such as that on the medial side, also has curvatures in the sagittal plane 12 and 13.

Estas duas linhas servem de guia a uma secção geometral que permite criar a geometria global da haste.These two lines serve as a guide to a geometry section that allows you to create the overall geometry of the rod.

As suas caracteristicas geométricas permitem aumentar a área de contacto nos lados mais solicitados, e uma maior resistência às cargas de torção.Its geometrical characteristics allow to increase the area of contact in the most requested sides, and a greater resistance to the loads of torsion.

As secções foram concebidas de modo a minimizar os níveis de tensões no manto de cimento e na interface da haste com o cimento.Sections are designed to minimize stress levels in the cement mantle and at the interface of the stem with the cement.

Assim, a construção da haste é feita através da ligação de secções geometrais (14), (15), (16), (17) desde a zona proximal até à distai.Thus, the rod construction is made by connecting geometric sections 14, 15, 16, 17 from the proximal to the distal portion.

Estas secções apresentam geometria constante variando 8 apenas o tamanho entre si.These sections have constant geometry varying only the size of each other.

As secções da FIG 4, apresentam geometria circular no lado medial (18) cujo arco tem o seu centro no eixo (23); no lado posterior apresenta um arco (19) que é tangente aos arcos (18) e (20). 0 lado lateral é composto pelo arco (20) com centro no eixo (23).The sections of FIG. 4 have circular geometry on the medial side (18) whose arc has its center on the axis (23); on the back side it has an arc (19) which is tangent to the arcs (18) and (20). The lateral side is composed of the arch (20) centered on the axis (23).

No lado anterior apresenta uma linha recta (22) paralela ao eixo (23), que é tangente ao arco (18) e une com a recta (21), fechando a secção. A recta (22) faz um ângulo de 135° com a recta (21).In the front side it has a straight line 22 parallel to the axis 23, which is tangent to the arc 18 and joins with the straight line 21, closing the section. The line (22) makes an angle of 135 ° with the line (21).

Na união da recta (21) com o arco (20) existe um raio de 4 mm. A FIG 5 representa o colar que tem uma geometria de contorno que permite um maior apoio no osso cortical, apresentando uma rotação do seu eixo de simetria (26) relativamente ao eixo da haste (11) de 16°. A sua geometria é construída pelo arco (27) centrado no 9 eixo do colar (26), sendo tangente ao arco (28) do lado posterior e ao arco (32) no lado anterior. O arco do lado posterior (28) apresenta o seu centro no lado anterior e é tangente ao arco (29) , que por sua vez possui o seu centro no eixo (26) e tangente à recta (30). A recta (30) é perpendicular ao eixo (26) sendo este a sua mediatriz. A recta (30) é tangente à curva (31), que por sua vez é tangente à curva (32) e esta à curva (27). O colar é de espessura constante e centrado relativamente ao cone funcional (3). A FIG 5 apresenta geometralmente nas diversas projecções o colar (2) que tem como principal função estabilizar inicialmente a fixação e orientar a haste dentro do canal femoral. O colar, para além da sua geometria, apresenta como elemento inovador a sua posição relativamente ao eixo da haste. 10At the junction of the line (21) with the arc (20) there is a radius of 4 mm. FIG. 5 shows the collar having a contour geometry allowing for greater support in the cortical bone, showing a rotation of its axis of symmetry (26) relative to the axis of the shank (11) of 16ø. Its geometry is constructed by the arc 27 centered on the collar 9's axis 26, being tangent to the arc 28 of the back side and the arc 32 on the front side. The arc of the rear side 28 has its center on the front side and is tangent to the arc 29, which in turn has its center on the axis 26 and tangent to the line 30. The line (30) is perpendicular to the axis (26), this being its perpendicular bisector. The line 30 is tangent to the curve 31, which in turn is tangent to the curve 32 and is to the curve 27. The collar is of constant thickness and centered relative to the functional cone (3). FIG. 5 shows geometrically in the various projections the collar (2) whose main function is to initially stabilize the fixation and orient the rod within the femoral canal. The collar, in addition to its geometry, presents as an innovative element its position with respect to the axis of the rod. 10

Tem uma inclinação (24) no plano frontal de 45° relativamente ao eixo da haste (11).It has a slope (24) in the frontal plane of 45 ° with respect to the axis of the rod (11).

No plano sagital apresenta ainda uma inclinação (25) de 5,5° relativamente ao eixo da haste (11). A inclinação do colar permite diminuir as tensões de corte provocadas pelas cargas na articulação artificial, nomeadamente, as de direcçâo antero-posterior. A ligação entre o colar e o cone funcional (3) é realizada por intermédio de um arco (33) de forma a permitir a variação de secção, sendo ainda de realçar a existência de um pequeno "pescoço" (34) de forma a permitir o acabamento do referido cone.In the sagittal plane there is also an inclination (25) of 5.5Â ° with respect to the axis of the rod (11). The inclination of the collar allows to reduce the shear stresses caused by the loads on the artificial joint, namely those of antero-posterior direction. The connection between the collar and the functional cone (3) is effected by means of an arch (33) so as to allow the variation of section, further emphasizing the existence of a small " neck " (34) in order to allow the finishing of said cone.

Este cone permite alojar diversos tamanhos de cabeças (28, 30, 32, ____) . A FIG 6 representa a ponta distai que é de geometria cónica-orgânica, apresentando uma variação obtida por intermédio dos arcos (35) e (36) de raios de curvatura idênticos mas com centros em lados opostos.This cone allows to accommodate several sizes of heads (28, 30, 32, ____). FIG. 6 shows the distal tip which is of conical-organic geometry, showing a variation obtained through the arcs (35) and (36) of identical bending radii but with centers on opposite sides.

No plano frontal, a ligação entre um ponto da linha de 11 transição do corpo da haste à sua ponta ao centro da secção da superfície mais afastada da ponta é de 15°.In the frontal plane, the connection between a point of the transition line from the stem body to its tip to the center of the section of the surface furthest from the tip is 15Â °.

No plano sagital a variação de geometria é feita através do arco (37) permitindo uma inclinação de 6o relativamente a um ponto exterior da superfície mais afastada da ponta. A ponta (5) é de secção circular de 3mm e roscada para permitir o alojamento de um centralizador. O material da haste é de uma liga bio-metálica de crómio-cobalto, apresentando as suas superfícies uma rugosidade máxima da ordem de 0.8pm. A haste aqui referida só pode ser "aplicada" no fémur esquerdo. Uma haste direita será simétrica da esquerda aqui usada como modelo de descrição de patente. LISBOA, 19 de SETEMBRO de 2006In the sagittal plane the variation of geometry is made through the arch (37) allowing an inclination of 6o with respect to an outer point of the surface furthest from the tip. The tip (5) is of circular cross-section of 3mm and threaded to allow the housing of a centralizer. The material of the rod is of a bio-metallic alloy of chrome-cobalt, its surfaces having a maximum roughness of the order of 0.8pm. The rod referred to herein can only be " applied " in the left femur. A right rod will be symmetrical from the left here used as a patent description model. LISBON, SEPTEMBER 19, 2006

Claims

A femoral component for cemented hip arthroplasty characterized in that it comprises a body divided into 5 specific zones: a stem (1), a collar (2) connecting the stem to the functional cone (3), a conical tip end (4) for receiving a distal centralizer.

Femoral component according to claim 1, characterized in that a rod (1) is constituted by an anatomical geometry with curved lines on the medial (6), lateral and anterior (8) and posterior (9) sides, which allows to reduce the tensions in the lateral side and to increase the area of contact between the rod and the cement.

Femoral component according to claims 1 and 2, characterized in that the organic sections in the proximal region (10) and the distal zone (11) have a variation of geometry in the anterior aspect in order to increase the resistance to torsion.

Femoral component according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a conical tip (15) of circular cross-section and with thread M3 (5) allows centering of the rod within the femur and decreases the tensions in the distal region.

A femoral component according to claim 1, characterized in that it has a collar with a slope in the front (12) and sagittal (14) planes, allowing to decrease the stresses in the proximal area of the shank.

A femoral component according to claims 1 and 5, characterized in that it has an organic geometry allowing a greater support in the cortical bone in the posterior-medial quadrant (13). LISBON, SEPTEMBER 19, 2006