PT85299B

PT85299B - Amortecedor para uma artroprotese de suporte

Info

Publication number: PT85299B
Application number: PT85299A
Authority: PT
Inventors: Giuliano Sostegni
Original assignee: Chenil Cont Spa
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1987-07-09
Publication date: 1993-07-30
Also published as: GR871006B; EP0253941B1; AU8319787A; YU114387A; JPS6319141A; ES2007623A6; PT85299A; DE3674925D1; ATE57299T1; US4813961A; EP0253941A1; CA1279442C

Description

A presente invenção refere-se a um elemento amortecedor para uma artroprótese de suporte.

Sabe-se como, na fase passo lento, a tensão de uma uma prótese da anca, tem que carga pelo menos cinco vezes condições, surgem pelo menos dinâmica mais simples tal como um prótese de suporte, especialmente suportar atinge e ultrapassa uma igual ao peso do paciente. Nessas dois problemas mais importantes com as implantações de prótes® da anca, nomeadamente a estabilidade da implantação na interface prótese-osso e o amortecimento da car ga na articulação.

A estabilidade da implantação pode actualmente ser considje

rada como conseguida de maneira positiva, quer nas próteses de im plantação directa, quer nas implantações com cimento interposto; pelo contrário, o amortecimento da carga na articulação tem feito poucos progressos de modo que as tensões geradas da cabeça para o cótilo da prptese têm como consequência uma intensidade crescente, ou quase variando em pico, durante o apoio num pé e portanto a de formação difícil ou inexistente da junta.

As tentativas anteriores feitas para resolver este problema consistem na interposição, entre a cabeça femoral e o cótilo de uma prótese da anca, de uma almofada de material plástico biocompa tível, envolvendo completamenta a cabeça da prótese e sendo, quer as superfícies côncavas, quer as convexas lisas e com uma espessura •constante em qualquer ponto da almofada; os resultados que se têm

conseguido são completamente negativos devido a rigidez da alrnofa da, muito elevada e constante, mesmo sob cargas ligeiras, devido, por sua vez, 'a não com.pressibilidade do material utilizado. Mais recentemente, têm sido adoptados revestimentos feitos do mesmo ma terial plástico, que envolvem parcialmente a cabeça da prótese e providos de furos de passagem ou, de outro modo, tendo a superfície convexa provida de canais distribuídos segundo os meridianos do re

vestimento e paralelos, comunicando uns com os outros, destinados a diminuir a sua capacidade quando o revestimento é esmagado sob a acção da carga. Também estes tipos conhecidos de revestimentos apr.e sentam uma deformação muito limitada na direcção da carga, de modo que não desempenham a função de amortecer os choques a que a junta fica sujeita durante o andamento e, em especial, sob cargas pequenas. Os ensaios de simulação que foram realizados esclareceram esta circunstância que é confirmada pelo facto de que, após algum tempo, o revestimento apresenta uma concavidade devida ao desgaste na zona de maior tensão.

A presente invenção tem por objecto proporcionar um aperfei. çoamento significativo da elasticidade da junta das próteses de su porte permitindo que as tensões devidas ao andamento sejam amorteci.

das mais eficientemente, particularmente as tensões de valor baixo.

Este resultado foi conseguido, segundo a presente invenção, adoptando a ideia de realizar uma base de apoio feita de material plástico biocompatível, não compressível, destinada a ser interposta entre a cabeça femoral e o cótilo de uma prótese de apoio, cuja rigidez aumenta gradualmente sob cargas bruscas transmitidas pela arti culação e sendo a referida base de apoio caracterizada por ter uma superfície interior com um primeiro degrau cilíndrico que se eleva a partir do fundo da base de apoio e com uma altura tal que se man

tem sempre em contacto com a zona correspondente da cabeça da pró tese, e com outros degraus periféricos contínuos, afastados do re ferido primeiro degrau, paralelos e coaxiais com o mesmo, e cuja altura é menor do que a do primeiro degrau, para permitir aos mes, mos entrar em contacto - sob cargas crescentes - com zonas correspondentes da cabeça da prótese, sucessivamente, do fundo para a ba se do suporte de apoio.

As vantagens obtidas pela presente invenção residem essenci

almente no facto de um amortecedor para artropróteses segundo a pre. sente invenção ter uma pequena rigidez para cargas de compressão bai xas /relação entre a força aplicada (ou tensão) e a deformação produzid aj; de a rigidez aumentar progressivamente, primeiro lentamente e depois mais rapidamente, com o aumento da tensão; de ser possível modificar a posição do cótilo a fim de orientar o eixo da base de apoio de acordo com a direcção da tensão máxima na articulação; de ser possível ajustar a amplitude axial da. deformação; de apresentar um binário de atrito e, portanto, um desgaste muito menor do que os

revestimentos para artropróteses actualmente usados; de ter um dese nho simples, fácil de realizar em dimensões diferentes para se adajo tar hs dimensões anatómicas dos pacientes.

Vai agora descrever-se a presente invenção mais em pormenor com referência aos desenhos anexos, que representam uma forma de realização da mesma, e cujas figuras representam;

A fig. 1, uma vista em perspectiva com as peças separadas de uma prótese para a anca, completa, com um elemento amortecedor segun do a presente invenção;

A fig. 2, um corte diametral da prótese da fig. 1, tal como ela se encontra quando implantada;

A fig. 3, a distribuição das reacções ao longo de um arco

concêntrico pare uma prótese da anca segundo a presente invenção, numa forma de realização prática; e

A fig. V, a curva tensão/deformaçao (N/mm) da base de apoio para a prótese da anca da fig. 3, comparada com a do revestimento tradicional.

As fig. 1 e 2 mostram uma base de apoio (i) completa parauma prótese da anca, que compreende uma cabeça femoral metálica (2), um compressor (3) óe polietileno para ser montado na referida cabeθ ^{Um C0<}ki}·⁰ itálico (h·) para ser fixado na acetábulo do paciente. A referida base de apoio (1) é constituída por um corpo com a forma de uma zona esférica com uma base, cuja altura é lígeiramen te menor do que o raio exterior do compressor (3) θ com a superfície exterior, que se destina a encaixar-se na cavidade correspondente do cótilo (M, lisa. A secção transversal da base de apoio (1) num corte feito por um plano que passa por um meridiano tem a forma em degraus, isto é, com uma parede fina (10), um primeiro degrau central (11) que se eleva a partir da referida parede em correspondência com

o fundo da base de apoio, com a forma de um cilindro circular e com outros três degraus (12) periféricos e afastados do degrau central (11), paralelos e coaxiais com o mesmo.

Os referidos degraus periféricos (12) têm um desenvolvimento radial igual e estão afastados de uma distância maior do que a sua largura, tendo o referido degrau central (11) uma altura muito maior do que a dos degraus (12) e uma superfície de apoio de aproximadamen te 1/8 a 1/16 da superfície activa do compressor (3); deste modo, com a prótese em repouso, apenas o andar (11) está em contacto com a zona correspondente do compressor (ver a'fig. 2). Com a prótese sob tensão, mas com valores baixos desta ultima, apenas o degrau (11) central é afectado pela compressão e, quando se submeter a grandes incrementos da tensão, permite um elevado amortecimento da carga na articulação. Para valores maiores da referida tensão, o compressor (3) entra sucessivamente em contacto com os degraus periféricos (12), a começar pelo que está mais próximo do fundo da base de apoio e terminando no mais afastado, realizando assim um aumento da rigidez da base de apoio com incrementos de tensão pequenos subsequentes.

Lma porca anular (30) que, respondente do cótilo (4), mantém que a distância do compressor (3) enroscando-ee numa rosca (Uo) cor compressor (3) guiado, permite base de apoio seja alterada antecipadamente, com vantagem fazendo assim um ajustamento fino da ri.

gidez da base de apoio relatlvamente ao peso do paciente. Será evi dente que a base de apoio (1) está alojada no interior do cótilo (4), coaxlalmente com o mesmo, e que o cótilo (4) se destina a ser implantado no interior do acetábulo, apropriadamente inclinado em relação ao mesmo, de tal modo que o seu peso coincida com a direc ção de tensão máxima na prótese.

Segundo a presente invenção, o degrau central (11) e os degraus periféricos (12) desenvolvem-se na superfície convexa da base de apoio e não na côncava, ou também nas duas, na côncava e na convexa.

EXEMPLO: Indicam-se a seguir os valores geométricos dos componentes básicos de uma prótese da anca provida de um amortecedor se gundo a presente invenção, relativamente a uma forma considerada como caracteristica para a sua instalação.

Compressor: R = 19 mm

Base de apoio: R = 22 mm

Deformação máxima = 4 mm

Altura do degrau central H = 5 mm

Diâmetro elo degrau central 0 = 10 mm

Numero de degraus periféricos: 3 com secção trans, versai semicircular

Altura dos degraus periféricos H = 2 mm

A fig. 3 desenhos anexos representa a distribuição dás forças radiais e das paralelas â direcção da deformação de compres, são da referida base de apoio durante o exercício simulado com car

gas fisiológicas (aproximadamente 100 Kg).

A curva inferior do diagrama da fig. *+ mostra a variação da deformação até mm do degrau central desta base de apoio sob car gas que simulam as condições fisiológicas. A curva superior do me,s mo diagrama representa as variações da deformação, nas mesmas condições de carga fisiológica, de um revestimento tradicional para uma prótese da anca com as mesmas dimensões. Como pode ver-se, com a base de apoio amortecedora para próteses de suporte segundo a pr,e

sente invenção, para a maior parte das c&rgas fisiológicas da articulação verificam-se aumentos significativos da deformação para car gas baixas (aproximadamente 100 Kg) e, pelo contrário, verificam-se pequenos incrementos para as cargas mais elevadas (acima dos 100 Kg).

Isto é uma confirmação do facto de que a base de apoio, antes de transmitir tensões elevadas, se torna significativamente tensa na sua parte menos resistente (isto é, o degrau central). Ensaios simulados mostraram que, quando se interrompe a tensão na articulação, a base de apoio reage igualmente com um módulo de elasticidade ins. tável, ao contrário do que sucede com o revestimento tradicional e assim, de acordo com a função Ex = 0,35 - 3,^5 L/Δ a curva de descarga N/mm correspondente é desviada para a direita em relação â curva de carga, representando a área subtendida entre as duas cur vas a uma pequena dissipação de energia devida h histerese que, no entanto, não levanta problemas de aquecimento excessivo da ba se de apoio.

Claims

Reivindicações

1. - Amortecedor para uma artroprõtese de suporte, caracterizado por ser constituído por uma base de apoio (1) com a forma de um segmento de esfera com uma base, apropriado para se aplicar, numa das faces, a um conjunto de compressor, cabeça (3,2) correspondente da prótese e podendo, na outra face alojar-se na cavidade de um cótilo (4) da prótese correspondente, tendo a referida base de apoio (1) uma secção em forma de degraus no plano meridiano, com uma parede fina (10), um primeiro degrau (11) cilíndrico central que se eleva a partir da zona polar da superfície

A concava-convexa da parede (10) da base de apoio e pelo menos um segundo degrau periférico (12), que se eleva a partir da mesma face do primeiro degrau (11) relativamente à parede (10) da base de apoio e que está afastado do referido primeiro degrau (11) e é paralelo e coaxial com o mesmo.
2, - Aportecedor para uma artroprótese de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida base de apoio (1) ter uma altura menor do que a do conjunto compressor, cabeça (3,2) correspondente da prótese com o qual deve estar em contacto.
3.- Amortecedor para uma artroprótese de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido degrau cen trai (11) da base de apoio (1) ter uma altura maior do que a dos degraus periféricos (12) e ter a base activa com uma superfície entre 1/8 e 1/16 da superfície activa.do conjunto compressor, cabeça (3,2) correspondente da prótese com o qual deve contactar, a fim de obter uma rigidez variável da base de apoio quando se ve9 rificarem tensões de compressão na articulação, bem como o incremento máximo da deformação para os valores mais baixos da tensão.
4,- Amortecedor para uma artroprõtese de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os degraus (12) da base de apoio (1) terem uma altura igual na direcção radial.
5,- Amortecedor para uma artroprõtese de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada degrau periférico (12) ter uma secção semicircular.
6.- Amortecedor para uma artroprõtese de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os degraus periféricos (12) estarem a uma distância mútua maior do que a sua própria altura.
7,- Amortecedor para uma artroprõtese de suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a tolerância para o acoplamento da base de apoio (Dao compressor (3) da prótese ser ajustada por meio de uma porca anular (30) que mantém o compressor (3) numa guia axial e se enrosca numa rosca correspondente (40) do cótilo (4) .

Lisboa, 9 de Julho de 1987

O.Agente Oficial da Propriedade Industrial

RESUMO

Amortecedor para uma artroprótese de suporte

A presente invenção refere-se a um amortecedor para uma artroprótese de suporte constituído por uma base de apoio (1) com uma zona de base de forma esférica para ser interposta entre o conjunto compressor, cabeça (3,2) e o cõtilo (4) da prótese, que tem uma secção transversal escalonada, no plano meridiano, com uma parede fina (10), um primeiro degrau central (11) que sobe do fundo da base de apoio e degraus (12) mais afastados perifericamente, paralelos ao degrau central (11) e coaxiais com o mesmo e tendo uma altura menor de que o primeiro degrau. Deste modo, é possível obter, com um material não compressível, uma rigidez variável da base de apoio quando sujeita a cargas aplicadas à prótese bem como um incremento máximo da deformação para os valores mais baixos da carga (aproximadamente 100 Kg).