RU2262912C2 - Hip joint endoprosthesis pedicle - Google Patents

Hip joint endoprosthesis pedicle Download PDF

Info

Publication number
RU2262912C2
RU2262912C2 RU2003124341/14A RU2003124341A RU2262912C2 RU 2262912 C2 RU2262912 C2 RU 2262912C2 RU 2003124341/14 A RU2003124341/14 A RU 2003124341/14A RU 2003124341 A RU2003124341 A RU 2003124341A RU 2262912 C2 RU2262912 C2 RU 2262912C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
endoprosthesis
plates
collar
pedicle
hip joint
Prior art date
Application number
RU2003124341/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003124341A (en
Inventor
В.М. Попков (RU)
В.М. Попков
С.А. Линник (RU)
С.А. Линник
Л.Н. Лысенок (RU)
Л.Н. Лысенок
Е.А. Ермаков (RU)
Е.А. Ермаков
А.Г. Кравцов (RU)
А.Г. Кравцов
С.В. Хрыпов (RU)
С.В. Хрыпов
Гупта Гаурав (RU)
Гупта Гаурав
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова
Priority to RU2003124341/14A priority Critical patent/RU2262912C2/en
Publication of RU2003124341A publication Critical patent/RU2003124341A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2262912C2 publication Critical patent/RU2262912C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medical engineering.
SUBSTANCE: device has neck and collar members and a rod. Self-jamming inserts manufactured from mesoporous plates of osteocompatible biosital material shaped as pyramid having trapezium-shaped cross-section are fixed on lateral sides of proximal rod part in parallel to endoprosthesis pedicle collar member in slots not more than 2 cm far from the collar member.
EFFECT: high strength and reliability in fixing prosthesis pedicle.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к травматологии и ортопедии, а именно к конструкции ножки эндопротеза тазобедренного сустава, и может быть использовано при оперативном лечении дегенеративно-дистрофических и воспалительных заболеваниях суставов.The invention relates to medicine, in particular to traumatology and orthopedics, in particular to the design of the leg of the hip joint prosthesis, and can be used in surgical treatment of degenerative-dystrophic and inflammatory joint diseases.

Известна конструкция пористого протеза тазобедренного сустава (1). Стержень протеза изготовлен из инертного материала с наличием пор, причем поры имеют сквозную структуру, объём пор заполнен препаратом, стимулирующим регенерацию.A known construction of a porous hip prosthesis (1). The prosthesis shaft is made of an inert material with the presence of pores, the pores having a through structure, the pore volume is filled with a preparation that stimulates regeneration.

Известны конструкции эндопротеза тазобедренного сустава (2, 3). Бедренный и вертлужные компоненты эндопротеза выполнены из биоинертной высокопрочной корундовой керамики.Hip joint prosthesis designs are known (2, 3). The femoral and acetabular components of the implant are made of bioinert high-strength corundum ceramics.

В эндопротезе тазобедренного сустава (4) стержень изготовлен из биосовместимого углепластика (стеклоуглерода).In the hip joint prosthesis (4), the shaft is made of biocompatible carbon fiber (glassy carbon).

В перечисленных аналогах стержень эндопротеза выполнен из инертных материалов, обладающих, по мнению авторов, биосовместимостью. Действия авторов данных патентов направлены на усиление репаративного этапа остеогенеза, так как основываются на способности материалов к прорастанию в костную структуру, но ни биосовместимый углепластик, ни биоинертная высокопрочная керамика не обладают свойством остеосовместимости, обеспечивающим активную репаративную регенерацию не только на 1 этапе остеогенеза, но также и на этапах ремоделирования, т.е. биоматериалы, используемые в аналогах, не обеспечивают сосуществование костной ткани с материалом эндопротеза во всем времени эксплуатации.In the listed analogues, the endoprosthesis shaft is made of inert materials, which, according to the authors, have biocompatibility. The actions of the authors of these patents are aimed at enhancing the reparative stage of osteogenesis, since they are based on the ability of materials to germinate into the bone structure, but neither biocompatible carbon fiber, nor bioinert high-strength ceramics have the property of osteocompatibility, which ensures active reparative regeneration not only at the 1st stage of osteogenesis, but also and at the remodeling stages, i.e. the biomaterials used in the analogues do not ensure the coexistence of bone tissue with the material of the endoprosthesis during the entire period of operation.

Отсутствие свойства остеосовместимости у материалов, используемых в конструкциях аналогов, может приводить к образованию фиброзной капсулы на отдаленных этапах циклического ремоделирования, что впоследствии ведет к нарушению функции изделия (5). Поэтому аналоги не могут выполнять функцию нагруженной биомеханической конструкции во всем интервале эксплуатации, так как протез работает при больших нагрузках и в условиях многоцикловой усталости.The lack of osteocompatibility in materials used in the construction of analogues can lead to the formation of a fibrous capsule at remote stages of cyclic remodeling, which subsequently leads to impaired function of the product (5). Therefore, analogues cannot fulfill the function of a loaded biomechanical structure in the entire operation interval, since the prosthesis works under high loads and in conditions of multi-cycle fatigue.

Существенным недостатком аналогов является отсутствие остеоинтеграции, приводящей к ненадежной фиксации эндопротеза на отдаленных этапах циклического ремоделирования.A significant drawback of analogues is the lack of osseointegration, leading to unreliable fixation of the endoprosthesis at the remote stages of cyclic remodeling.

В статье (6) дан анализ механизма развития нестабильности эндопротезов тазобедренного сустава. Авторы статьи отмечают, что одной из причин потери костной ткани эндопротеза с бесцементной фиксацией является несовместимость материалов имплантата по биомеханическим параметрам, что вызывает интенсивную адаптивную перестройку костной ткани. В ходе этого процесса наблюдается несоответствие между скоростью остеокластической резорбции кости и остеогенезом, что в итоге приводит к остеопении и остеолизу.In article (6), an analysis is given of the mechanism for the development of instability of hip arthroplasty. The authors of the article note that one of the reasons for the loss of bone tissue of the endoprosthesis with cementless fixation is the incompatibility of the implant materials in biomechanical parameters, which causes intensive adaptive reconstruction of bone tissue. During this process, there is a mismatch between the rate of osteoclastic bone resorption and osteogenesis, which ultimately leads to osteopenia and osteolysis.

В качестве прототипа по наиболее близкой технической сущности нами выбран эндопротез тазобедренного сустава (7). Ножка тазобедренного сустава состоит из шейки, воротника и стержня, на боковых поверхностях проксимальной части которого установлено на оболочке 8 пористых пластин с размером пор от 1 до 150 микрон.As a prototype for the closest technical essence, we have chosen an endoprosthesis of the hip joint (7). The leg of the hip joint consists of a neck, collar and rod, on the sides of the proximal part of which 8 porous plates with a pore size of 1 to 150 microns are installed on the shell.

Недостатком конструкции прототипа является крепление пластин на оболочке, что не обеспечивает достаточно прочной фиксации пластин. Недостатком прототипа является также выполнение пористых пластин из металла. Пластины с пористой структурой, используемые в конструкции прототипа, обеспечивают прорастание костной ткани в микронеровности пластин, но только на репаративном этапе, но не на последующих этапах остегенеза, вследствии чего при эксплуатации эндопротеза костные структуры не восполняются, а образуется фиброзная капсула, что нарушает условия остеогенеза в непосредственной зоне примыкания к поверхности эндопротеза, следствием чего является так называемый "отграниченный" остеогенез, приводящий в дальнейшем к ухудшению всех параметров костных структур, что впоследствии приводит к ухудшению функциональных свойств эндопротеза, так называемому его проворачиванию. Авторы патента не учитывали то, что остеоинтеграция обеспечивается не врастанием костной ткани в ходе репаративного этапа в микронеровности поверхности пластин, а образованием прочного соединения материал имплантата - кость на отдаленных этапах циклического ремоделирования.The disadvantage of the design of the prototype is the mounting of the plates on the shell, which does not provide sufficiently strong fixation of the plates. The disadvantage of the prototype is also the implementation of porous plates of metal. Plates with a porous structure used in the design of the prototype provide bone germination in the microroughness of the plates, but only at the reparative stage, but not at the subsequent stages of osteogenesis, as a result of which the bone structures are not replenished during the operation of the endoprosthesis, and a fibrous capsule is formed, which violates the conditions of osteogenesis in the immediate area adjacent to the surface of the endoprosthesis, the consequence of which is the so-called "delimited" osteogenesis, which leads to a further deterioration of all parameters to stnyh structures, which subsequently leads to a deterioration in the functional properties of the implant, so called him from turning. The authors of the patent did not take into account that osseointegration is ensured not by bone tissue ingrowth during the repair phase in the microroughness of the surface of the plates, but by the formation of a strong connection of the implant material - bone at the remote stages of cyclic remodeling.

Задачей изобретения является повышение прочности и надежности фиксации ножки эндопротеза не только на этапе остеогенеза, но также и на этапах циклического ремоделирования за счет образования остеоинтегративного соединения костных структур с имплантируемой конструкцией.The objective of the invention is to increase the strength and reliability of the fixation of the leg of the endoprosthesis, not only at the stage of osteogenesis, but also at the stages of cyclic remodeling due to the formation of osteointegrative connection of bone structures with an implantable structure.

Поставленная задача решается тем, что в ножке эндопротеза, состоящей из шейки, воротника и стержня, на боковых поверхностях проксимальной части стержня параллельно воротнику ножки эндопротеза закреплены в пазах на расстоянии не более 2 см от воротника самозаклинивающиеся вставки из мезопористых пластин остеосовместимого биоситалла.The problem is solved in that in the leg of the endoprosthesis of the neck, collar and shaft, on the lateral surfaces of the proximal part of the shaft parallel to the collar of the shaft of the endoprosthesis are fixed in grooves at a distance of no more than 2 cm from the collar of self-jammed inserts from mesoporous plates of osteocompatible bio-metal.

Пластины биосовместимого биоситалла выполнены в форме усеченной пирамиды, а в сечении имеют форму трапеции.The plates of the biocompatible biositall are made in the form of a truncated pyramid, and in the section they have the shape of a trapezoid.

Остеосовместимый биоситалл является стеклокристаллическим материалом, синтезированным в силикофосфатной системе, содержащей оксиды кальция, магния, цинка, кремния, фосфора, и обладающим бифазной структурой, причем в качестве микрокристаллической фазы в этом материале присутствует синтетический аналог биоминерала костной ткани, карбоксигидроксилатит - даллит. Остеосовместимый биоситалл обладает протекторными свойствами - препятствует тому, что утраченный объем кости займут при регенерации соединительные ткани, тем самым восстанавливается полный объем кости (8).Osteocompatible biositall is a glass-crystalline material synthesized in a silicophosphate system containing oxides of calcium, magnesium, zinc, silicon, phosphorus, and having a biphasic structure, and a synthetic analogue of bone tissue biomineral, carboxyhydroxylate-dallite, is present in this material as a microcrystalline phase. Osteocompatible bio-metal has protective properties - it prevents the lost bone volume from being taken up by the connective tissues during regeneration, thereby restoring the full bone volume (8).

Отличительными существенными признаками заявляемого устройства являются:Distinctive essential features of the claimed device are:

1. Месторасположение пластин - параллельно воротнику эндопротеза и на расстоянии не более 2 см от воротника.1. The location of the plates is parallel to the collar of the endoprosthesis and at a distance of not more than 2 cm from the collar.

2. Форма выполнения пластин - самозаклинивающиеся вставки из пластин, выполненных в форме усеченной пирамиды и в сечении имеющих форму трапеции.2. The form of the plates - self-jamming inserts of plates made in the form of a truncated pyramid and in the shape of a trapezoid.

3. Закрепление пластин - в пазах.3. Fastening the plates - in the grooves.

4. Материал, из которого изготовлены пластины, - остеосовместимый биоситалл с мезопористой структурой.4. The material from which the plates are made is an osteocompatible bio-metal with a mesoporous structure.

Закрепление пластин параллельно воротнику эндопротеза повышает прочность фиксации ножки эндопротеза в момент постановки, так как увеличивает площадь контакта пластин с подготовленным костным ложем.Fixing the plates parallel to the collar of the endoprosthesis increases the strength of fixation of the legs of the endoprosthesis at the time of setting, since it increases the contact area of the plates with the prepared bone bed.

Расположение пазов на расстоянии не более 2 см от воротника также повышает прочность фиксации ножки эндопротеза, так как именно этот участок является зоной действия наименьших напряжений.The location of the grooves at a distance of not more than 2 cm from the collar also increases the strength of the fixation of the leg of the endoprosthesis, since this area is the zone of action of the lowest stresses.

Выполнение вставок из пластин самозаклинивающимися, то есть с углом трения не более 5 и в форме усеченной пирамиды, а в сечении имеющих форму трапеции, а также крепление пластин в пазах обеспечивает надежную фиксацию пластин в ножке эндопротеза без дополнительных фиксирующих элементов клея, заклепок и т.д.The insert inserts from the plates are self-locking, that is, with a friction angle of not more than 5 and in the form of a truncated pyramid, and in the shape of a trapezoid, as well as fixing the plates in the grooves, ensures reliable fixation of the plates in the endoprosthesis leg without additional fixing elements of glue, rivets, etc. d.

Выполнение пластин из остеосовместимого биситалла с мезопористой структурой позволяет добиться прочного соединения материал имплантата - кость не только на репаративном этапе остеогенеза, но и на отдаленных этапах циклического ремоделирования, что исключает возможность появления фиброзной капсулы. Благодаря протекторным свойствам биоситалла утраченный объем кости не могут занять соединительные ткани, тем самым сохраняется во всем объеме остеогенеза остеогенетический потенциал костной ткани.The implementation of plates of osteocompatible bisital with a mesoporous structure allows for a strong connection of the implant material - bone, not only at the reparative stage of osteogenesis, but also at the remote stages of cyclic remodeling, which eliminates the possibility of the appearance of a fibrous capsule. Due to the protective properties of biositall, the lost bone volume cannot be taken up by the connective tissue, thereby preserving the osteogenetic potential of the bone tissue throughout the entire volume of osteogenesis.

Совокупность существенных отличительных признаков заявляемой консирукции является новой и позволяет повысить прочность фиксации эндопротеза не только на репаративном этапе, но также и на последущих этапах остеогенеза за счет обеспечения остеоинтеграции.The set of essential distinguishing features of the claimed consruction is new and allows to increase the strength of fixation of the endoprosthesis not only at the reparative stage, but also at the subsequent stages of osteogenesis due to the provision of osseointegration.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 схематично изображена ножка эндопротеза, а на Фиг.2 разрез по А-А.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows the leg of the prosthesis, and in Fig.2 a section along aa.

Шейка ножки эндопротеза - 1; бедренная кость - 2; воротник - 3 пластины - 4, 5, стержень - 6.Neck of the endoprosthesis leg - 1; femur - 2; collar - 3 plates - 4, 5, shaft - 6.

Стерилизация эндопротеза осуществляется непосредственно перед хирургической операцией вместе с хирургическими инструментами и наличие пластин в конструкции эндопротеза не является препятствием к стерилизации, так как коэффициенты термического расширения биоситалла и сплава титана близки друг другу.Sterilization of the endoprosthesis is carried out immediately before the surgical operation together with surgical instruments and the presence of plates in the design of the endoprosthesis is not an obstacle to sterilization, since the thermal expansion coefficients of the bio-metal and titanium alloy are close to each other.

Перед введением ножки эндопротеза костномозговое пространство обрабатывают рапами, соответствующими по форме применяемой ножки, затем ножку вводят в костномозговое пространство до ее плотного соприкосновения с костью.Before the introduction of the leg of the endoprosthesis, the bone marrow space is treated with brines corresponding to the shape of the leg used, then the leg is introduced into the bone marrow space until it is in firm contact with the bone.

В процессе биодеградации под действием биологических жидкостей (кровь, лимфа) и клеточных воздействий исходная мезопористость остеосовместимых пластин из биоситалла увеличивается и оптимизирует условия ангеогенеза на 1 стадии репаративного остеогенетического процесса.In the process of biodegradation under the influence of biological fluids (blood, lymph) and cellular influences, the initial mesoporosity of osteocompatible plates from bio-metal increases and optimizes the conditions of angeogenesis at the 1st stage of the reparative osteogenetic process.

Ножка эндопротеза выполнена из титанового сплава ВТ-6 (Ti -Al- 4 V).The endoprosthesis leg is made of VT-6 titanium alloy (Ti-Al-4 V).

Заявляемая конструкция по сравнению с прототипом повышает прочность и надежность фиксации ножки эндопротеза в ложе костномозгового канала не только на репаративном этапе остеогенеза, но и на этапах ремоделирования за счет образования остеоинтегративного соединения костных структур сегмента скелета с имплантируемой конструкцией.The claimed design in comparison with the prototype increases the strength and reliability of the fixation of the leg of the endoprosthesis in the bed of the medullary canal not only at the reparative stage of osteogenesis, but also at the stages of remodeling due to the formation of osseointegrative connection of the bone structures of the skeleton segment with the implanted structure.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES

1. RU 2137442 С1, 20.09.99.1. RU 2137442 C1, 09/20/99.

2. RU 2120257 С1, 20.10.98.2. RU 2120257 C1, 10.20.98.

3. RU 02117460 С1, 20.08.98.3. RU 02117460 C1, 08.20.98.

4. SU 1813425 А1, 07.05.93.4. SU 1813425 A1, 05/07/93.

5. Лысенок Л.И. Остеогенез и возможности остеозамещения// Клиническая имплантология и стоматология// 2001, 1-2 (15-15), с.107-111.5. Lysenok L.I. Osteogenesis and the possibility of osteosubstitution // Clinical implantology and dentistry // 2001, 1-2 (15-15), p.107-111.

6. Абросимов В.Г. и др. Триболические механизмы в развитии нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава // Новые направления в пластической и реконструктивной хирургии // 2001, 1, сентябрь, с.65-69.6. Abrosimov V.G. and other Tribological mechanisms in the development of instability of the hip joint endoprosthesis // New directions in plastic and reconstructive surgery // 2001, 1, September, pp. 65-69.

7. Патент США 4888022, 19.12.1965.7. US patent 4888022, 12.19.1965.

8. Орлов В.П. Реконструктивно-восстановительные операции при травмах и заболеваниях позвоночника с использованием стеклокристаллических имплантатов (автореферат диссерт. на соискание степени д.м.н. ) Санкт-Петербург. ВМед.А им. С.М.Кирова, 2002.8. Orlov V.P. Reconstructive surgery for injuries and diseases of the spine using glass-crystal implants (abstract of a thesis for the degree of doctor of medical sciences) St. Petersburg. VM.A them. S.M. Kirova, 2002.

Claims (1)

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава, состоящая из шейки, воротника и стержня, отличающаяся тем, что на стержне параллельно воротнику ножки эндопротеза на расстоянии не более 2 см от воротника закреплены в пазах самозаклинивающиеся вставки из мезопористых пластин остеосовместимого биоситалла в форме усеченной пирамиды, а в сечении имеющих форму трапеции.Hip joint prosthesis leg, consisting of a neck, collar and shaft, characterized in that on the shaft parallel to the collar legs of the endoprosthesis at a distance of not more than 2 cm from the collar, self-locking inserts from mesoporous plates of an osteocompatible biosetal in the form of a truncated pyramid are fixed, trapezoid shape.
RU2003124341/14A 2003-08-04 2003-08-04 Hip joint endoprosthesis pedicle RU2262912C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003124341/14A RU2262912C2 (en) 2003-08-04 2003-08-04 Hip joint endoprosthesis pedicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003124341/14A RU2262912C2 (en) 2003-08-04 2003-08-04 Hip joint endoprosthesis pedicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003124341A RU2003124341A (en) 2005-01-27
RU2262912C2 true RU2262912C2 (en) 2005-10-27

Family

ID=35138842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003124341/14A RU2262912C2 (en) 2003-08-04 2003-08-04 Hip joint endoprosthesis pedicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2262912C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446764C2 (en) * 2010-07-02 2012-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный медико-стоматологический университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ" Method of endoprosthtics of large joints

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446764C2 (en) * 2010-07-02 2012-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный медико-стоматологический университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ" Method of endoprosthtics of large joints

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003124341A (en) 2005-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10213309B2 (en) Tissue integration design for seamless implant fixation
Dimitriou et al. Biomaterial osseointegration enhancement with biophysical stimulation
Ramakrishna et al. Biomedical applications of polymer-composite materials: a review
US20020062154A1 (en) Non-uniform porosity tissue implant
US20050010304A1 (en) Device and method for reconstruction of osseous skeletal defects
Archunan et al. Bone grafts in trauma and orthopaedics
Bose et al. Introduction to biomaterials and devices for bone disorders
Fujibayashi et al. Repair of segmental long bone defect in rabbit femur using bioactive titanium cylindrical mesh cage
Shafaghi et al. A review of materials for managing bone loss in revision total knee arthroplasty
Krishnamurithy A review on hydroxyapatite-based scaffolds as a potential bone graft substitute for bone tissue engineering applications
Lye et al. Bone cements and their potential use in a mandibular endoprosthesis
Willert et al. Osseointegration of Cememted and Noncemented Implants in Artificial Hip Replacement: Long-Term Findings in Man
RU2262912C2 (en) Hip joint endoprosthesis pedicle
Tanner Hard tissue applications of biocomposites
RU178565U1 (en) Joint Endoprosthesis Element
Huang et al. The Clinical Application of Porous Tantalum and Its New Development for Bone Tissue Engineering. Materials 2021, 14, 2647
RU2240744C1 (en) Method for fixing femoral component of hip joint's prosthesis
Wagner et al. Bonit Coating Leads to Macroscopic Bone Ingrowth at 8 Weeks after Primary Total Hip Arthroplasty
RU41972U1 (en) SURFACE ENDOPROTHESIS
Park et al. Hard tissue replacement—II: Joints and teeth
Batta The Use of Hydroxyapatite-coated Collars Enhances Osteointegrated Extra-cortical Bone Formation and Improves Long Term Survival of Distal Femoral Endoprostheses
Bataga et al. Results after Using Bioactive Glass S53P4 in Reconstructive Orthopaedic Surgery-A 36-Month Follow-up Clinical Study
DE MASSIS Biochemical analysis of titanium screws covered with decellularized heterologous bone tissue
RU2684409C2 (en) Composite material for the replacement of bone tissue and endoprosthesis of joints made thereof
Van Lieshout Bone Substitute Materials in Trauma and Orthopedic Surgery–Properties and Use in Clinic

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070805