RU2033118C1

RU2033118C1 - Endoprosthesis for knee articulation

Info

Publication number: RU2033118C1
Authority: RU
Inventors: Ким Мустафович Каушлы; Юрий Изральевич Шкроб; Игорь Кимович Каушлы
Original assignee: Ким Мустафович Каушлы; Юрий Изральевич Шкроб; Игорь Кимович Каушлы
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: medical engineering; traumatology and orthopedics. SUBSTANCE: this knee joint prosthesis includes proximal portion incorporating legs and skids, which are elliptical in their base portions and have variable radius, beveled edges and spherical recess, adjacent distal portion that includes leg, support and insert which is capable of sliding along skids and provided with ridge interacting with beveled edges. Distal and proximal portions of disclosed knee joint endoprosthesis are interconnected by stud fitted into opening of insert having spherical head disposed in spherical recess composed of two hemispheres. Skids are securely mounted on leg and can be detached and fixed in desired position due to recess, protrusion and hemisphere located in skids as viewed from leg for accommodating head. Recess accommodates protrusion, which makes up one piece with leg and has opening to receive protrusion, and hemisphere for accommodating head. Protrusion fitted in recess is secured in position by screw-pin to allows double fixation of one protrusion in recess and other protrusion in opening. Such fixation of skids on leg permits making spherical head and positioning it in spherical insert. EFFECT: higher operational reliability and reduced rate of traumatism in replacement of worn-out components of endoprosthesis. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии. The invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics.

Известен эндопротез коленного сустава, содержащий проксимальную часть, выполненную в виде ножки с салазками, имеющими сферическое углубление, паз и дистальную часть, выполненную в виде ножки с опорой под салазки, а также связывающий обе части палец с шейкой и сферической головкой под сферическое углубление. Known endoprosthesis of the knee joint containing the proximal part made in the form of a leg with a sled having a spherical recess, a groove and a distal part made in the form of a leg with a support for the sled, as well as a finger connecting both parts with a neck and a spherical head under a spherical recess.

Однако этот эндопротез коленного сустава имеет моноцентрический характер движений, что, отличаясь от движения нормального коленного сустава, создает условия к расшатыванию эндопротеза, при этом эндопротез требует полного замещения сочленяющих суставных поверхностей, что в случае вынужденного удаления эндопротеза затрудняет производство вспомогательных операций, а использование для соединения частей эндопротеза с костью цементирующего вещества не обеспечивает их надежную фиксацию. However, this knee joint implant has a monocentric character of movements, which, differing from the movement of the normal knee joint, creates conditions for loosening of the endoprosthesis, while the endoprosthesis requires complete replacement of the articulating articular surfaces, which in the case of forced removal of the endoprosthesis makes it difficult to perform auxiliary operations, and use for connection parts of the endoprosthesis with a bone cementitious substance does not provide their reliable fixation.

Известен другой эндопротез коленного сустава, содержащий проксимальную часть, выполненную в виде ножки с салазками эллипсообразной формы в основании с переменным радиусом, скошенными краями и имеющий сферическое углубление соответственно с биомеханикой работы коленного сустава и сопряженную с ней дистальную часть, выполненную в виде ножки с опорой и вкладышем, скользящим по салазкам и снабженным гребнем, взаимодействующим со скошенными краями и связывающим обе части, палец с шейкой и сферической головкой, размещенный в сферическом углублении салазок. Another knee joint prosthesis is known, comprising a proximal part made in the form of a leg with an ellipsoid-shaped sled at the base with a variable radius, beveled edges and having a spherical recess, respectively, with the biomechanics of the knee joint and its distal part, made in the form of a leg with a support and a liner sliding on a slide and provided with a comb interacting with beveled edges and connecting both parts, a finger with a neck and a spherical head, placed in a spherical angle hacking sleigh.

Взаимодействие проксимальной и дистальной частей указанного эндопротеза происходит в соответствии с биомеханикой работы коленного сустава, что практически исключает расшатывание эндопротеза. Однако то, что плоско выполненный вкладыш соприкасается с криволинейной поверхностью салазок лишь на узком линейном участке, естественно связано с высоким давлением в зоне контакта и, следовательно, с быстрым истиранием вкладыша, особенно при ходьбе на углах, близких к полному выпрямлению коленного сустава, когда во время ходьбы сустав принимает на себя весь вес своего обладателя и требует замены. Кроме того, выполнение на сферической опоре пальца лысок и ее непосредственный контакт со сферической опорой салазок также приводит к быстрому взаимному истиранию и сферической опоры, и сферического углубления и в ряде случаев приводит к необходимости замены не только пальца со сферической опорой, но всей проксимальной части. К тому же практическое выполнение сферической опоры невозможно без дополнительных операций и введения дополнительных элементов. Так, в известных эндопротезах сферическая опора выполнена следующим образом. Сбоку салазок напротив сферической опоры проводится отверстие диаметром не менее диаметра опоры. По торцам отверстия выполняется резьба. Вставленные сбоку два вкладыша, поджатые друг к другу винтами-пробками, ввернутыми с торцов, образуют сферическую опору. Если вставки изготовить из полимера, то поворот в суставе будет мягче и не будет подвергаться истиранию сферическая головка. Но смена вставок практически невозможна, поскольку требует необходимости отворота торцовых винтов-пробок, а чтобы их отвернуть, необходимо салазки, выполненные за одно целое с ножкой, выдвинуть из бедренной кости, что также травматично, как и полная замена эндопротеза. И еще одним недостатком указанного эндопротеза, который чаще всего проявляется у больных ревматоидным полиартритом, является то, что составные поверхности костей, не занятые эндопротезом, остаются открытыми и при разрастании костной ткани препятствуют движению в эндопротезе, вызывая болевые ощущения. The interaction of the proximal and distal parts of the specified endoprosthesis occurs in accordance with the biomechanics of the knee joint, which virtually eliminates the loosening of the endoprosthesis. However, the fact that the plane-made insert is in contact with the curved surface of the slide only in a narrow linear section is naturally associated with high pressure in the contact zone and, therefore, with the rapid attrition of the insert, especially when walking at angles close to the full extension of the knee joint when while walking, the joint takes on all the weight of its owner and requires replacement. In addition, the execution on the spherical support of the finger is flat and its direct contact with the spherical support of the slide also leads to a quick mutual abrasion of both the spherical support and the spherical recess, and in some cases leads to the need to replace not only the finger with the spherical support, but the entire proximal part. In addition, the practical implementation of a spherical support is impossible without additional operations and the introduction of additional elements. So, in known endoprostheses, a spherical support is made as follows. On the side of the slide opposite the spherical support, a hole is made with a diameter of at least the diameter of the support. The ends are threaded. Two inserts inserted from the side, pressed to each other by screw-plugs, screwed from the ends, form a spherical support. If the inserts are made of polymer, then the rotation in the joint will be softer and the spherical head will not undergo abrasion. But changing the inserts is almost impossible, because it requires the flap of the end cap screws, and in order to unscrew them, it is necessary to slide the rails made in one piece with the leg out of the femur, which is also traumatic, as well as a complete replacement of the endoprosthesis. And another drawback of this endoprosthesis, which is most often manifested in patients with rheumatoid polyarthritis, is that the composite surfaces of the bones that are not occupied by the endoprosthesis remain open and, when the bone tissue grows, impedes movement in the endoprosthesis, causing pain.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и уменьшение травматичности при замене изношенных элементов эндопротеза. The aim of the invention is to increase operational reliability and reduce trauma when replacing worn endoprosthesis elements.

Эта цель достигается тем, что салазки выполнены съемными за счет выполнения в салазках со стороны ножки полости, разделяющей сферическое углубление пополам, а ножка имеет выступ, соответствующий по форме и размерам полости c полусферическим углублением, фиксируемой в полости салазок. При этом для повышения надежности фиксации салазок на ножке в полости салазок выполнен дополнительный выступ, фиксируемый в соответствующем ему по размерам и форме отверстии в выступе ножки, а сферическая головка размещена в полимерном сферическом вкладыше, салазки и полимерный вкладыш снабжены крыльями, выполненными в соответствии с рельефом свободных суставных поверхностей, а скользящая поверхность вкладыша выполнена в соответствии со скользящей поверхностью салазок на участке их соприкосновения при угле сгиба сустава 3-5^о.This goal is achieved by the fact that the slide is removable due to the execution in the slide from the side of the leg of the cavity that divides the spherical recess in half, and the leg has a protrusion corresponding in shape and size to the cavity with a hemispherical recess fixed in the cavity of the slide. In order to increase the reliability of fixing the slide on the leg in the cavity of the slide, an additional protrusion is made, which is fixed in the hole of the leg protruding in size and shape corresponding to it, and the spherical head is placed in the polymer spherical insert, the slide and the polymer insert are equipped with wings made in accordance with the relief free articular surfaces, and the sliding surface of the liner is made in accordance with the sliding surface of the slide on the site of their contact at an angle of bend of the joint 3-5 ^about .

На фиг.1 изображен эндопротез коленного сустава, общий вид; на фиг.2 то же, вид сзади; на фиг.3 ножка бедренной кости с выступом, в аксонометрии; на фиг. 4 салазки, в аксонометрии; на фиг.5 вид по стрелке А на фиг.4; на фиг.6 палец со сферической головкой, в аксонометрии; на фиг.7 полимерный вкладыш, в аксонометрии. Figure 1 shows an endoprosthesis of the knee joint, General view; figure 2 is the same, rear view; figure 3 leg of the femur with a protrusion, in a perspective view; in FIG. 4 skids, in axonometry; figure 5 is a view along arrow A in figure 4; Fig.6 finger with a spherical head, in a perspective view; in Fig.7 polymer liner, in a perspective view.

Эндопротез коленного сустава состоит из пpоксимальной части, выполненной в виде ножки 1 с салазками 2, выполненными эллипсообразными в основании с переменным радиусом и скошенными краями 3 и имеющими сферическое углубление с пазом 4 и сопряженную с ней дистальную часть, выполненную в виде ножки 5 с опорой 6 и вкладышем 7, скользящим по салазкам 2. Вкладыш 7 снабжен гребнем 8, взаимодействующим со скошенными краями 3. Дистальную и проксимальную часть эндопротеза связывает палец 9, установленный в отверстие 10 вкладыша 7 со сферической головкой 11, установленной в сферическом углублении, составленном из двух полусфер. An endoprosthesis of the knee joint consists of a proximal part made in the form of a leg 1 with a slide 2 made ellipsoid in the base with a variable radius and beveled edges 3 and having a spherical recess with a groove 4 and the distal part mating with it, made in the form of a leg 5 with a support 6 and the insert 7 sliding on the slide 2. The insert 7 is provided with a ridge 8 interacting with the beveled edges 3. The distal and proximal part of the endoprosthesis connects the finger 9 installed in the opening 10 of the insert 7 with the spherical head 11, tanovlenii in a spherical recess made up of two hemispheres.

Салазки 2 закреплены на ножке 1 с возможностью съема и фиксации за счет выполнения в салазках 2 со стороны ножки 1 полости 12 с выступом 13 и полусферой 14 для размещения головки 19. В полости утапливается выступ 15, выполненный за одно целое с ножкой 1, содержащий отверстие 16 для размещения выступа 13, и полусфера 17 для размещения головки 11. Утопленный в полости 12 выступ 15 фиксируется посредством винт-штифта 18. При этом происходит двойная фиксация выступа 15 в полости 12 и выступа 13 в отверстии 16. Такая фиксация салазок 2 на ножке 1 позволяет выполнить головку 11 в виде полной сферы и заключить ее в сферический вкладыш 19, 20. The slide 2 is mounted on the leg 1 with the possibility of removal and fixing due to the execution in the slide 2 from the side of the leg 1 of the cavity 12 with the protrusion 13 and the hemisphere 14 to accommodate the head 19. A protrusion 15 is made in the cavity, made in one piece with the leg 1, containing a hole 16 to accommodate the protrusion 13, and a hemisphere 17 to accommodate the head 11. The protrusion 15 recessed in the cavity 12 is fixed by means of a screw pin 18. This double fixes the protrusion 15 in the cavity 12 and the protrusion 13 in the hole 16. This fixation of the slide 2 on the leg 1 allows you to DCCH 11 in the form of a complete sphere, and enclose it in a spherical bushing 19, 20.

Для исключения препятствия движению эндопротеза и появлению болевых ощущений за счет разрастания свободных суставных поверхностей, например при ревматоидном полиартрите, салазки 2 и вкладыш 7 снабжены крыльями 21, 22, выполненными в соответствии в рельефом суставных поверхностей. To eliminate obstacles to the movement of the endoprosthesis and the appearance of pain due to the growth of free articular surfaces, for example with rheumatoid arthritis, the slide 2 and the insert 7 are equipped with wings 21, 22 made in accordance with the relief of the articular surfaces.

Для уменьшения износа вкладыша 7 на участке 0-4^о, где на него падает максимальная нагрузка весь вес его обладателя, его скользящая поверхность выполнена в соответствии с профилем поверхности салазок 2 при угле сгиба колена 3-5^о. Почему 3-5^о, а не 0^о, т.е. при полностью выпрямленном колене, при котором на вкладыш падает пик нагрузки. Но при выпрямленном суставе скольжения вкладыша 7 по салазкам 2 нет. А вот при угле 3-4^о на сустав приходится не пик нагрузки, но величина, близкая к нему, в этот момент происходит перенос тяжести тела на одну ногу и продолжается скольжение вкладыша 7 по салазкам, т.е. именно на этих углах происходит интенсивное истирание вкладыша 7. Чтобы уменьшить истирание вкладыша 7, следует уменьшить давление при сохраняющейся нагрузке, а уменьшение достигается выполнением поверхности вкладыша в соответствии с профилем салазок на участке 3-4^о.To reduce the wear of the insert 7 in the area ^of 0-4, where it falls on the maximum load the whole weight of its owner, its sliding surface made in accordance with the profile of the slide surface 2 at a knee angle of bend ^of 3-5. Why 3-5 ^o , not 0 ^o , i.e. with a fully straightened knee, in which a peak of load falls on the liner. But with a straightened joint slip of the liner 7 on the slide 2 is not. But at an angle ^of 3-4 to the joint does not have to load peak, but a value close to it, at this moment of gravity transfer occurs in one leg of the insert and continues sliding skid 7, i.e. it is at these angles that the liner 7 is abraded intensively. In order to reduce the liner 7 abrasion, the pressure should be reduced with the load remaining, and the decrease is achieved by making the liner surface in accordance with the profile of the slide on the 3-4 ^o section.

При разгибании эндопротеза от 3-5^о, где профиль вкладыша полностью совпадает с профилем салазок 2 на этом участке, к 0^о профиль салазок изменяется радиус увеличивается и полная опорная поверхность вкладыша 7 разделяется на двое и каждая из опорных скользящих поверхностей постепенно начинает сужаться от середины к краям за счет расширения средней неопорной части вкладыша 7.In extension ^of the endoprosthesis from 3-5, wherein the insert profile coincides with the profile of the slide 2 in this area, ^about 0 to slide profile varies radius increases and the total bearing surface of the liner 7 is divided into two and each of the supporting sliding surfaces gradually begins to taper from the mid to the edges due to the expansion of the middle non-supporting part of the liner 7.

При сгибании эндопротеза от 3-5^о, где профиль вкладыша 7 полностью совпадает с профилем салазок 2 на этом участке, и полном сгибании коленного сустава профиль салазок изменяется радиус уменьшается и полная опорная поверхность постепенно сужается от краев к середине до узкой контактной полосы при полном сгибании.When the endoprosthesis is bent from 3-5 ^° , where the profile of the insert 7 completely coincides with the profile of the sled 2 in this section, and the complete bending of the knee joint, the profile of the sled changes its radius decreases and the full supporting surface gradually narrows from the edges to the middle to a narrow contact strip with full bending .

Таким образом, вся скользящая поверхность вкладыша 7 истирается равномерно по всей скользящей поверхности, что способствует удлинению срока работоспособности эндопротеза. Thus, the entire sliding surface of the insert 7 is rubbed evenly over the entire sliding surface, which helps to extend the life of the endoprosthesis.

Под наркозом, внутренним парапателлярным разрезом вскрывают суставную полость. Подколенник с сухожилиями четырехглавой мышцы выделяют из спаек и вывихивают кнаружи. При ревизии сустава определяют наличие фиброзного сращивания между суставными поверхностями бедренной и большеберцовой кости. Суставные поверхности отделяют друг от друга фиброзную ткань и остатки измененных крестообразных связок иссекают. Достигают достаточного объема движений в суставе. С помощью развертки вскрывают костно-мозговые каналы большеберцовой и бедренной костей, после чего в положении сгибания с помощью шаблона-направителя производят резекцию межмыщелкового пространства сначала бедренной, а затем большебедренной кости на ширину и глубину, необходимую для установки частей эндопротеза. Устанавливают шаблоны дистальной части, а затем проксимальной части, по контуру поверхности которых производят резекцию измененной поверхности бедренной и большеберцовой кости до субхондральных отделов сустава, шаблоны частей удаляют и на их место устанавливают сначала дистальную, а затем проксимальную часть эндопротеза. Фиксация частей в кости стабильная. В опору 6 дистальной части эндопротеза устанавливают вкладыш 7, высота которого обеспечивает необходимый зазор между резерцированными суставными поверхностями, прикрытыми крыльями 21, 22, проксимальной и дистальной частей эндопротеза. Затем вводят палец 9 в отверстие 10 вкладыша 7. Надколенник устанавливают на место и проверяют движение в протезированном суставе. Pану послойно ушивают. Under anesthesia, an internal parapatellar incision opens the joint cavity. The patella with quadriceps tendon is secreted from the adhesions and dislocated outwards. During joint revision, the presence of fibrous fusion between the articular surfaces of the femur and tibia is determined. Joint surfaces separate the fibrous tissue from each other and the remains of the altered cruciate ligaments are excised. Reach a sufficient range of motion in the joint. Using the scan, the bone marrow channels of the tibia and femur are opened, after which, in the position of bending, the intercondylar space of the femur and then the tibia is resected with the help of the guide template to the width and depth necessary to install parts of the endoprosthesis. The templates of the distal part and then the proximal part are installed, along the surface contour of which the resected surface of the femur and tibia is resected to the subchondral parts of the joint, the part templates are removed and the distal and then the proximal part of the endoprosthesis is installed in their place. Fixation of parts in the bone is stable. An insert 7 is installed in the support 6 of the distal endoprosthesis, the height of which provides the necessary clearance between the resected articular surfaces covered by the wings 21, 22, the proximal and distal parts of the endoprosthesis. Then insert the finger 9 into the hole 10 of the insert 7. The patella is put in place and check the movement in the prosthetic joint. The wound is sutured in layers.

Использование во всех взаимоскользящих поверхностях разнородных материалов (пластика и металла) и конструктивные сведения, позволившие снизить давление взаимоскользящих элементов эндопротеза: выполнение профиля вкладыша 7 соответствующим профилю салазок на участке при сгибе колена на 3-4^о позволяет снизить давление взаимотрущихся поверхностей на самом нагруженном при ходьбе участке от 0 до 4^о, а выполнение сферической головки 11 в виде полной сферы снижает давление взаимоскользящих деталей опорного шарнира пальца 9, позволяет уменьшить износ трущихся поверхностей эндопротеза и увеличить его безремонтную работу, но не избежать ремонта-замены износившихся деталей, а изнашиваются вкладыши 7, 19, 20 и требуют замены.Using all vzaimoskolzyaschih surfaces of dissimilar materials (metal and plastics) and constructive details will reduce pressure vzaimoskolzyaschih endoprosthesis elements: performing insert profile corresponding to the profile rails 7 at the site of the bend ^of the knee at 3-4 to reduce the pressure on the surfaces vzaimotruschihsya loaded when walking plot from 0 to 4 ^about , and the implementation of the spherical head 11 in the form of a full sphere reduces the pressure of the sliding parts of the support hinge of the finger 9, reduces wear of the friction surfaces of the endoprosthesis and increase its maintenance-free operation, but do not avoid repair and replacement of worn parts, but the liners 7, 19, 20 wear out and require replacement.

Замена изношенных элементов через определенное время, зависимое от физической активности пациента, производится с минимальным травматизмом. Replacement of worn elements after a certain time, depending on the physical activity of the patient, is done with minimal injuries.

Под наркозом, внутренним парапателлярным разрезом вскрывают суставную полость, отводят надколенник, обнажая эндопротез. Under anesthesia, an internal parapatellar incision, the articular cavity is opened, the patella is removed, exposing the endoprosthesis.

Выводят палец 9 из отверстия 10 вкладыша 7. Далее вкладыш 7 удаляют и на его место ставят новый. The finger 9 is removed from the opening 10 of the insert 7. Next, the insert 7 is removed and a new one is put in its place.

В проксимальной части выворачивают, а затем вынимают винт-штифт 18 и снимают салазки 2 с выступа 15. Произведя замену вкладышей 19, 20 на новые и установив палец 9 в салазках 2, устанавливают салазки 2 на выступе 15 и производят их фиксацию, вводя и заворачивая винт-штифт 18. Вводят палец 9 в отверстие 10 вкладыша 7 и далее, как описано. In the proximal part, they turn out the screw pin 18 and remove the slide 2 from the protrusion 15. After replacing the liners 19, 20 with new ones and installing the pin 9 in the slide 2, install the slide 2 on the protrusion 15 and fix them by inserting and screwing pin screw 18. Insert pin 9 into hole 10 of liner 7 and beyond, as described.

Claims

1. An endoprosthesis of the knee joint containing a proximal part made in the form of a leg with a sled ellipsoid in the base with a variable radius and beveled edges, and having a spherical recess and a distal conjugate in it in the form of a leg with a support and an insert sliding on a slide of variable cross section equipped with a ridge in contact with the beveled edges and connecting both parts of the finger with a spherical head placed with a sufficient recess of the slide, characterized in that, in order to increase operational reliability and reducing trauma when replacing worn parts of the endoprosthesis, a skid by the legs is formed at the cavity plane separating the half spherical recess, and the leg is provided with a protrusion corresponding to the shape and size of the cavity with a hemispherical recess, fixed by the slide cavity.

2. The endoprosthesis according to claim 1, characterized in that, in order to increase the reliability of fixing the slide, a protrusion is made on the leg in the cavity of the slide, which is fixed in the hole in the protrusion corresponding to its size and shape.

3. The endoprosthesis according to claim 1, characterized in that the spherical head of the finger is placed in a polymer liner.

4. The endoprosthesis according to claim 1, characterized in that the sliding surface of the liner is made in accordance with the shape of the sliding surface of the slide on the site of its contact.

5. The endoprosthesis according to claim 1, characterized in that the slide and the polymer liner are provided with wings made in accordance with the relief of the articular surfaces.