RU2120257C1

RU2120257C1 - Total endoprosthesis of hip joint

Info

Publication number: RU2120257C1
Application number: RU97113775/14A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Кабаргин; Г.И. Кузнецов; Л.П. Иванова; В.Б. Огородников; К.А. Новоселов; В.С. Сивков; Ф.Ю. Засульский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Санкт-Петербургский институт огнеупоров"
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: traumatology; orthopedics. SUBSTANCE: femoral and acetabular components of hip joint endoprosthesis are made of biologically compatible high-strength corundum ceramics with porous coating of the same material in area of contact between endoprosthesis and spongy bone of external surface of acetabular component and in proximal part of hollow femoral component. EFFECT: longer service life, enhanced reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности, травматолиогии и может быть использовано для эндопротезирования тазобедренного сустава при травмах и заболеваниях. The invention relates to medicine, in particular traumatology and can be used for hip replacement for injuries and diseases.

В настоящее время в медицинской практике при бесцементном эндопротезировании используются модели тотальных эндопротезов тазобедренного сустава, в которых вертлужный компонент выполнен в виде металлической полусферы с дополнительными отверстиями под фиксирующие ленты, на наружной поверхности которой имеется пористое покрытие (керамическое или металлическое), внутри вертлужного компонента установлен полиэтиленовый вкладыш, бедренный компонент выполнен также из металла, в проксимальной интрамодулярной части которого имеется пористое напыление (керамическое или металлическое) и съемная головка (металлическая или керамическая). Currently, in practice of cementless endoprosthetics, models of total hip arthroplasty are used, in which the acetabular component is made in the form of a metal hemisphere with additional holes for fixing tapes, on the outer surface of which there is a porous coating (ceramic or metal), a polyethylene is installed inside the acetabular component insert, the femoral component is also made of metal, in the proximal intramodular part of which there is porosity th sputtering (ceramic or metallic) and a removable head (metal or ceramic).

Известен тотальный металлический эндопротез тазобедренного сустава, вертлужный компонент которого выполнен в виде металлической чашки с двумя фиксирующими выступами, с пористым металлическим покрытием по наружной поверхности и с полиэтиленовым вкладышем внутри, бедренный компонент выполнен в виде металлического интрамедулярного стержня с пористым металлическим покрытием в проксимальной части и съемной металлической головой, принятый нами за прототип (Howmedica, P. C. A. Total Hip System. Orthopedics, Vol. 15, N 2, 1992 p. 138-139). Known total metal endoprosthesis of the hip joint, the acetabular component of which is made in the form of a metal cup with two locking protrusions, with a porous metal coating on the outer surface and with a polyethylene liner inside, the femoral component is made in the form of a metal intramedullary shaft with a porous metal coating in the proximal part and removable the metal head adopted by us for the prototype (Howmedica, PCA Total Hip System. Orthopedics, Vol. 15, N 2, 1992 p. 138-139).

Недостатками известного эндопротеза являются:
1. Повышенный износ полиэтиленового вкладыша, контактирующего с металлической головкой, что сопровождается образованием продуктов износа полиэтилена и их отрицательным действием на окружающие ткани.The disadvantages of the known endoprosthesis are:
1. Increased wear of the polyethylene liner in contact with the metal head, which is accompanied by the formation of polyethylene wear products and their negative effect on the surrounding tissue.

2. Повышенная вероятность расшатывания компонентов эндопротеза по причине малой биосовместимости с костной тканью. После проведения операции наблюдаются случаи, когда пациент вынужден обращаться снова по причине расшатывания металлического эндопротеза и его замене. 2. Increased likelihood of loosening of the components of the endoprosthesis due to low biocompatibility with bone tissue. After the operation, there are cases when the patient is forced to turn again due to loosening of the metal endoprosthesis and its replacement.

3. Слишком большой вес эндопротеза, так как удельный вес титана составляет ≈ 4,5 г/см³ и ≈ 8,5-10 г/см³ для легированных сплавов, что приводит к появлению больших моментов при ходьбе, приводящих к преждевременному расшатыванию бедренного компонента.3. The weight of the endoprosthesis is too large, since the specific gravity of titanium is ≈ 4.5 g / cm ³ and ≈ 8.5-10 g / cm ³ for alloyed alloys, which leads to the appearance of large moments when walking, leading to premature loosening of the femoral component.

Задачей, стоящей перед авторами, являлось - создание конструкции эндопротеза тазобедренного сустава, который обеспечивает повышенный ресурс и надежность его эксплуатации. The task facing the authors was to create a design for the hip joint endoprosthesis, which provides an increased resource and reliability of its operation.

Данная задача решается за чет того, что бедренный и вертлужные компоненты выполнены из биосовместимой высокопрочной корундовой керамики с пористым покрытием из того же материала в области контакта элементов эндопротеза с губчатой костью наружной поверхности вертлужного компонента и в проксимальной части пустотелого бедренного компонента. This problem is solved due to the fact that the femoral and acetabular components are made of biocompatible high strength corundum ceramics with a porous coating of the same material in the contact area of the endoprosthesis elements with the spongy bone of the outer surface of the acetabular component and in the proximal part of the hollow femoral component.

Изготовление всего эндопротеза из биосовместимой высокопрочной корундовой керамики позволяет свести к минимуму износ в месте контакта головки с вертлужным компонентом. Пара трения, образующаяся в этом случае - керамика-керамика обладает высокими антифрикционными свойствами. Исследования по применению керамических эндопротезов коленного сустава (Новоселов К.А. Оперативное лечение дегенеративно-дистрофических заболеваний коленного сустава. Дисс. докт. мед. наук. - С.-Пб., 1994, с. 399, Ермолаев Е.К. Эндопротезирование коленного сустава. Дисс. канд. мед. наук. С.-Пб., 1994, с. 179) показали, что после их эксплуатации в течение 2-3 лет износа керамики в зоне контакта бедренного и большеберцового компонентов не наблюдалось. По трибологическим характеристикам пары трения керамика-керамика является идеальной в среде синовиальной жидкости, присутствующей в суставах. Кроме того, замена металла на керамику и изготовление бедренного компонента пустотелым позволяет в значительной степени уменьшить весовые характеристики эндопротеза, что немаловажно для предотвращения его расшатывания. The manufacture of the entire prosthesis from a biocompatible high-strength corundum ceramics minimizes wear at the point of contact of the head with the acetabular component. The friction pair formed in this case - ceramic-ceramic has high antifriction properties. Studies on the use of ceramic knee joint endoprostheses (K. Novoselov. Surgical treatment of degenerative-dystrophic diseases of the knee joint. Diss. Doctor of Medical Sciences. - S.-Pb., 1994, p. 399, Ermolaev E.K. Knee Endoprosthetics The dissertation of Candidate of Medical Sciences S.-Pb., 1994, p. 179) showed that after their operation within 2-3 years of ceramic wear in the contact zone of the femoral and tibial components was not observed. According to the tribological characteristics of the friction pair, ceramic-ceramic is ideal in the environment of synovial fluid present in the joints. In addition, the replacement of metal with ceramics and the manufacture of the femoral component with a hollow one can significantly reduce the weight characteristics of the endoprosthesis, which is important to prevent it from loosening.

Пористое покрытие, нанесенное на поверхность компонентов эндопротеза, контактирующее с костной тканью, способствует образованию демпферного слоя на границе кость-керамика, релаксирующего все напряжения, возникающие по причине слишком большой разницы по твердости и жесткости керамики и костной ткани. Демпферный слой представляет собой керамический каркас с размером пор 0,4-0,63 мм, проросший костной тканью и по свойствам представляет что-то среднее между костной тканью и керамикой. A porous coating applied to the surface of the components of the endoprosthesis in contact with bone tissue contributes to the formation of a damper layer at the bone-ceramic interface, which relaxes all the stresses that arise due to too large a difference in the hardness and stiffness of the ceramic and bone tissue. The damper layer is a ceramic skeleton with a pore size of 0.4-0.63 mm, sprouted with bone tissue and in terms of properties is something in between the bone tissue and ceramics.

Керамические компоненты не отторгаются костной тканью и обладают высокой биосовместимостью (Interceram N 4, 5, 1996). Ceramic components are not rejected by bone tissue and are highly biocompatible (Interceram N 4, 5, 1996).

Именно изготовление эндопротеза из биосовместимой корундовой керамики, с пористым покрытием из того же материала, что и компоненты эндопротеза, и изготовление бедренного компонента пустотелым позволяет увеличить его ресурс и надежность. It is the manufacture of an endoprosthesis from biocompatible corundum ceramics, with a porous coating of the same material as the components of the endoprosthesis, and the manufacture of the femoral component hollow that allows to increase its resource and reliability.

Сущность предлагаемого изобретения показана на чертеже. The essence of the invention is shown in the drawing.

Тотальный эндопротез тазобедренного сустава состоит из компонентов: вертлужного и бедренного. The total hip joint prosthesis consists of the components: acetabular and femoral.

Вертлужный компонент содержит:
чашку 1 с пористым покрытием 2 и фиксирующими выступами 3.The acetabular component contains:
cup 1 with porous coating 2 and locking tabs 3.

Бедренный компонент содержит:
сферическую пустотелую головку 4;
пустотелую шейку 5;
пустотелую ножку 6 с пористым покрытием 2 в проксимальной зоне.The femoral component contains:
spherical hollow head 4;
hollow neck 5;
hollow leg 6 with a porous coating 2 in the proximal zone.

Тотальный эндопротез тазобедренного сустава используется следующим образом. Осуществляем доступ к тазобедренному суставу и производим его размыкание. Обработав вертлужную впадину полусферическими фрезами и сформировав отверстия под стабилизирующие выступы, производим "вбивание" вертлужного компонента во впадину. Далее сверлами и рашпилями производим обработку костномозгового канала бедренной кости для установки бедренного компонента. После этого устанавливаем в подготовленное костное ложе тест-эндопротез и производим контрольное вправление головки эндопротеза в вертлужный компонент. Далее удаляем тест-эндопротез, "вбиваем" бедренный компонент в подготовленное костное ложе и производим замыкание эндопротеза. Total hip replacement is used as follows. We access the hip joint and open it. After processing the acetabulum with hemispherical milling cutters and forming holes for the stabilizing protrusions, we drive the acetabular component into the cavity. Then we drill and rasp the bone marrow canal of the femur to install the femoral component. After that, we install a test endoprosthesis in the prepared bone bed and make a control reduction of the endoprosthesis head into the acetabular component. Next, we remove the test endoprosthesis, “drive” the femoral component into the prepared bone bed and close the endoprosthesis.

Анализ существующего уровня техники показывает отсутствие аналогов, совокупность признаков которых была бы сходна с совокупностью существенных признаков изобретения. Поэтому заявленное техническое решение отвечает требованиям критерия "новизна". Analysis of the current level of technology shows the absence of analogues, the combination of features of which would be similar to the combination of essential features of the invention. Therefore, the claimed technical solution meets the requirements of the criterion of "novelty."

Объект по изобретению может изготавливаться промышленным способом. При его использовании в медицине оно обеспечивает описанный выше положительный эффект. Поэтому предлагаемое техническое решение удовлетворяет требованиям критерия "промышленной применяемости". The object according to the invention can be manufactured industrially. When used in medicine, it provides the positive effect described above. Therefore, the proposed technical solution meets the requirements of the criterion of "industrial applicability".

Поставленная задача решается промышленным способом, позволяющим максимально использовать свойства керамического материала, поэтому изобретение соответствует требованиям критерия "изобретательского уровня". The problem is solved in an industrial way, allowing the maximum use of the properties of ceramic material, so the invention meets the requirements of the criterion of "inventive step".

Claims

A total hip joint prosthesis consisting of an acetabular and a femoral component, characterized in that both components of the endoprosthesis are made of corundum ceramic with a porous coating of the same material in the area of contact between the endoprosthesis elements and the cancellous bone, and the femoral component is made hollow.