RU777U1 - Эндопротез тазобедренного сустава - Google Patents

Abstract

Эндопротез тазобедренного сустава, включающий головку, вмонтированную в шейку, выполненную за одно целое с продольным стержнем переменного сечения, имеющим сквозной осевой цилиндрический канал и продольные прорези на боковых поверхностях, отличающийся тем, что стержень снабжен в своей проксимальной части опорной площадкой с наклоном 43 - 46° по отношению к продольной оси стержня и имеет у нижнего края площадки сечение овального профиля при соотношении длин большой и малой осей овала в пределах 2,4 - 2,6, которое постепенно уменьшается и равно единице на протяжении дистальной части стержня, которая составляет половину длины стержня и снабжена симметрично распределенными по окружности кольцевого сечения по меньшей мере двумя парами сквозных продольных прорезей, суммарная площадь которых составляет 0,17 - 0,21 от площади соответствующего кольца без прорезей, а длина составляет 0,44 - 0,46 длины стержня, при этом в проксимальной части стержня выполнены сквозные прорези, ориентированные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и имеющие длину 0,25 - 0,28 длины стержня, причем ось шейки имеет наклон по отношению к продольной оси стержня под углом 125 - 135°.

Description

к заявке l 93018070Я Эндопрогез тазобедренного сустава

Полезная модель относится к области травматологии и ортопедии, а именно к конструкции эндопротеза тазобедренного сустава (ТСБ) а может быть использована при оперативном лечеН1/зи дегенеративно-дистрофических заболеваний и посттравматических повреждений ТБС.

широкое распространение тотального эндопротезирования в 1$1рургическоа практике связано с возуоасностью одновременного восстановления ОВНОВЙЫХ функций ТБВ - ОПОрОСПОСОбНОСТИ и ПОДБИКНОСТИ.

Одним Из актуальных вопросов в эн до протезировании является обеспечение надежной фиксации протеза в костной ткани. Это связано с тем, что между металлом и костью биологической связи нет, есть механическая, которая заниючается в прочном обрастании металла фиброзной прослойкой (капсулой). При максимальном ппотйоы соедиззн1.1И, отсутствии движения тонкая фиброзная капсула в дальнейшем перерастает в костную ткань. Если имеется подвигйость, то происходит постоянное раздражение капсулы, которая увеличивается в объеме и ослабляет связь металла с костью.

Известен эндопротез ковсгрукцю K.J.Сяваша (шрургия, №6, 1965, с. II2-II7), ноша которого выполнена в виде гладкого конического округлой фориы стержня, в котором сделаны окна; При имплантации канал для ножки формируют а на логичные развертка ми, после чего HoiitKa кренится путем механачесюго вколачивания в костномоЕГовой канал, это чревато такими осложнениями, как растраскивание бедренной йо:стй, ослабленной предварительным рассверливанием костномозгового канала разверткой. Возможноеоь расслаивания кос та и сложность определения удара затрудняют максимально плотную посадку эндопротеза. Ножка кони ческой формы

2

полностью да заподйяет цилиндра чески и костношзговой канал бедренной кости. Наибодее ппошная посадка определяется в верхней ее част), что вызывает й5аятН1 швые лоперечйд 1е движен ш и приводит к ослаблению протеза. Кроме того, гладкая полированная ножка имеет продольный поршневой ход, что вызывает увеличение внутри костного давления и вследствие этого появление болей, для снятг-зя которых выполняют деко1 ерессИ13йые отверстия в стенке бедренной юсти. Однако ввиду того, что в области окон ножки, которые предназначены для врастания кости, стенка довольно тонкая, нередко происходит перелом нокки, что требует проведения широких трепанаций при ее удалении и резко ослабляет кость,

Известен такжеШдопротез ТСБ по а.с. № 1424829, кл. А 6IP 2728, содержащий головку, соединенную через шейку о норкой, представляющей собой конический стержень, снабженный дродольны1-.;и ребра1«1И и имеющий продольный канал, заканчивающийся на проксимальном конце резьбовым отверстием, В ножке мещу ребрами выполнены окна, сообща 101Д)1еся с продольным каналом. Ножка фиксируется в бедренной кости цементом, мэтор ш задолйяют подготовленный под нее костномозговой канал и продольный канал ножки. Наличие продольного осевого канала устраняет повышение в ну три костного давления при установке ножки и в процессе эксплуатации эндопротеза.

Недостатком эндопротеза является фиксация его в косом пациента с цемента, оказывающего токсичное действие не человечвский организм, Клиййчесски действие цедента проявляется в резком снижении артериального давления и угнетении сердечной деятельности. Bo3i«l0жны также случаи индивидуальной непере но с и мое ой цемента. Следует учитывать аэкае то обстоятельство, что твердый

6 - к потере ее элаои- чности и ругости и, как оледопвие, способное BOcnp HiliviaTb без последствий полную нагрузку, что в конечном счете приводит к нарушению биомйханичшокого равновесия скелета.

Известен такше искусственный ТБС для бзсцементного креппения по а.с. йо I449I22, кл. А 6IP 2у32, принятый в качестве прототипа предлагаемого устройС Ева. Устройство-про то т&1п содержит головку, Б1 аонтйрОБанную в шейку, переходную часть и окончатый конический стержень. В переходной части передняя и задняя плоскости выполнены параллельными и замыкаются поверхностями с закругленными углами со стороны большого вертепа, а в середине выполнено отверстие цилиндрической формы, равное по диаметру и высоте наибольшему поперечному сечению конического стершя, в котором размещены овальные окна с закругленными краями в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а внутри стераня выполнен осевой канал, открытый а1Изу и заканчивающийся резьбовым отверстием на проксимальном конце. При этом овальные окна в нижней трети конического стержня размещены только в сагиттальной плоскости. Сквозной канал внутри конического стержня предупреждает возникновение поршневого эффекта и обеспечивает внутрикостную геомциркуляцию. Овальные окна, размещенные в двух перпендикулфныхплоскостях на всем протяжении конического стержня преднашачены для повышения его устойчивости как во фронтальной, так и в сагиттальной плоскостях.

Недостатком устройства-прототипа является ограниченная область примененияпредпочтительно для протезированная суставов с широким костнолзозговымкана ом, на которые ii рассчитана массивная проксимальная часть стержня. В остальных случаях для применения протеза необходимо широкое рассверливание проксимального

ослабляющее ее. При уменьшении пербх;)дной части стержень теряет

СВОЙ прочностные характеристики ввиду знач-ггельного объема полостей 3 своей верхней части. Симметричная коническая форма стеркня скруглым сечением снигвает стабильность его фиксации из-за возможности ротацйИ. Кроме того, конструкция не обеспечивает изоэластичности Н01кки по отношению к кости ввиду того, что ди стальная час и. стержня имеет большую жесткость по сравнению с вышележащими участками, т.к. на ней выполнена только одна пара окон в саг11ттальноа Пг.оскости. противоречит основному условию биомеханического равновесия аежду нагрузкой эндопротеза и костной структурой, согласно которому быть обеспечена плавная лередзчз сил со стержня на кость при пос2впенном сношении напряжения в дистальном направлении вплоть до нуля.

Задачей полезной модели является создание эндопротеза ТБС, стержень которого, обладая достаточной прочностью, быд бы в то же время изоэластичен по отношению к кхти, в которую он вставляется и допускал бы возможность надежной установки в костномозговой канал без нарушения кортикального слоя кости, что повышает надежность фиксации эндопротеза и увеличивает сроки его эксплуатации.

Для решения поставленной задачи в эядопротезе ТБС, включающем головку бедра, вмонтированную в шейку, выполненную заодно целое с продольный стержнем переменного сечения, имеющим сквозной осевой цилиндрическийшнал и продольные прорези Набоковых поверхностях, скржень снабжен в своей проксимальной части опорной площадкой с наклоном ()° по отношению к продольной оси стержня и имеет у нижнего края площадки сечение овального жрш соотношении длин большой И малой осей в пределах (2,4--2,б), которое постепенно уменьшается и равно единице в дистальной части

.,,.

мешрйчно распр еде пенными по окруашостй кодьцевого сеченая по меньшей мере двумя парами сквозных продольных прорезей, сушарная площадь которых сосгавдяеш (0,174),21) oi площади соответствующего кольца без прорезей, а длина составляет (0,44-0,46) длины стеркня, при этом в верхней части стержня выполнены сквозные прорези в двух взаимно перпендикулярных п л ос костя хИ длину (0,254),28) длины стерасня. Профиль отеркня во фрвнтальной плоскости образован одной прямолинейной стенкой, параллельной продольной оси стержня, и второй стан кой, имеющей изгиб со стороны шейки и головки, угол которого плавно меняекя от 20° у основашя опорной площадки до 3° на расстоянии, равном половине длины стеркня. Ось шейки наклонена под углом (125-135) к продольной оси стеркня.

Изоаластичность стеркня эндопрошеза обеспечивается за счет нлавного уменьшения жесткости его дистадьного конца подвергаюо егося при эксплуатации протеза наиболь 1ей нагрузке, это позволяет улучшить сочетание упругих деформаций кости li протеза, что является необходимым условием для повышения надежноетл фиксации протеза и увелачен;/ш срока его эксплуатации. Неподзииснойть эндопротеза обеспечивается такае за счет уплощения проксимальной части стерйсня, препятствующего его вращения, и наличия продольных прорезей для врастания костной ткани. Выполнение стержня эндопротеза полым исключает повышение внутри костного давления в суставе. Установка протеза не требует проникновению в кортикальный слой кости И является по вовмокйосши щадящей для пациента.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представпены:

на фиг. 3 - сечение Б-Б на фйг. l;

на фйг. и фиг.5 - варианты ориентации прорезей в сечении Вй на фйг. I.

Искусствевннй тазобедренный сустав содержит гойовку I, вмонтированную в шеййу 2, которая плавно расширяется и переходит в опорную площадку 3, предназначенную для опоры на кортйкаоьный контур в основе шейки бедренной кости имппантир ешго в кость продольного стержня 4-, продольная ось которого образует угоП(/ () с поверхностью опорной площадки и угол Л (125-135)° с осью шейки эндопротеза. Профиль стержвя 4 образован одной прямой стенюй 5 и второй изогнутой в проксиш; 1ьной части стерисня 4 стенкой б, изгиб которой характеризуется пнавным изменениеь угла от 20 у основания опорной пйощадки 3 до расстоянии j, равном половине длины L-стержня 4..

В дистальной части стержня стенка б выполнена прямолинейной И параллельной стенке 5. Поперечное сечение стержня имеет форму овала (фиг. 2, фИГ.З) на протяжении половины длины стержня. Цри этом соотношение боаьшой а и малой в осей овала у основания опорной площадки 3 составляет -|- (2,4-2,6), а затем постепенно уменьшается в соо 1 ветствии с изгибом стенки б и равно единице на протяжении половины стержня 4. Стержень 4 имеет сввозное цилиндрическое отверстие 7, симметричное относительно его продольной оси, снабженное резьбой 8 под специальный инструмент (не показан), с понощью которого стержень эндопротеза устанавливают в бедренную кость и извлекают из нее. На боковой поверхности стержня 4- выполнены сквозные продольные прорези 9, 10, При этом прорези 9, распойокенные в проксимааьной части стержня , имеют длину 2 составляет 2 (0,25-0,28) расположены попарно в двух взаимно перпендйкудфныхпйоскостях, как показано на

6 i- V фиг. 2. Прорези 10, выполненные в дистальной части стеркня 4, имеют длину (0,4-44),46) , симметрично распределены по окру кностй кодьцевого сечения и ориенвдрованы относительно взаимно перпендикулярных осей X и У различным образом. На фиг. 4 показаны варианты выполнения дистальной части стержня 4 с тремя парами прорезей. Количество прорезей 10 согласно полезной модели ШЕВТ варьироваться от двух до четырех пар при соблюдении условия о соотношении суммарной площади прорезей в сечении к шющади соответствующего кольца без прорезей в предеаах (0,17-0,21).

Заявленная совокупность признаков является существенной для решения поставленной задачи, не известна из предшествующего уровня техники и не вытекает явным образом из известных решений.

Выбор соотношений размеров эндопротеза сделан из условия максимального приближевйя упругих свойств скркня 4 к упрушм свойствам соответствующих частей бедренной юсти при достаточной его прочности.-В частности, уплощение стержня в верхней части повышает его сопротивление усилиямэ воздействующим со стороны гошвки И шейки, а плавный изгиб боковой стенки обеспечивает постепенное снижение Еесткости в направлении к дистальному концу, Выполневде продольных прорезей по всей длине дистального к онца увеличивает прогиб стержня, который обратно пропорционален жесткое м сечения. Оптимальная жесткость стержня характеризуется со от ноше нием ыежду суммарной площадью отверсамй и площадью кольца без прорезей в пределах (0,17-0.21) И мокет быть обеспечена соответствующим подбором толщины стенок стержйя, количеством о звере щи и Их ширины. Ориентация отверстий по отношению к нагфавлению прикладывае: 10й нагрузки Р такае оказывает влияние на упругие характеристики стержня

жесткость сечения олредепяется известнлш iis теоря } сопротивления материалов соотношением:

су S ЛУ (у д, У),

где; С/ - gcecTKOcTb оечен;/ я;

Е - модуль упругости материала.

Как видно из таблицы, в варианте с треш параш прорезай жесткость оечен.1я может быть снижена в 1,63 раза при располойсен и прорезей перпендикулярно линии приложения нагрузки Р.

Изготовление стержней с внешним диаметром 8, 10, 12, 14, 16, 18. 20 i«, толщиной стенки (1,5-2,5) мм с (2-) парами отверстий. Имеющих различную ориентацию, обеспечивает индивидуальный годбор необход иш го для конкретного пациента типоразмера эндопротеза с учетом антропометрических з рактеристйк и состояния бедренной кости.

аУглы наклона опорной площадки и шейки эндопротеза выбраны .шдя из условий оптишзации нагрушй на яейку резецир ешй коощ,

Эндопротез изгошавлавается из сплава ВТ6, который являекн наиболее распространенным Алатериалом в протезостроении, методом литья или горячей штамповки. Стержень имеет шеррховат о поверхность по 1У классу обработку для более прочного закрепления в юсти. Шейка 2 эндопротеза полируется под посадку головки, которая изготавливается из сплава ВТ6 пли из керамики, например, следующего состава;

(20-40))

2т02- (80-®)fo

(2-5).

Для имплантации протеза форшруяг на остатках резецируешй шейки бедренной кости ложе под опорную площадку стержня, после

чего высверливают костномозговой канал последней на длину, равную длине ногкки, коротким сверлом, закрепленным на гибком тросе, что позволяет сохранить форму канала без ювреадения кортикального сдоя . Далее обрабатьшают рашпилем или разверткой проксимальную часть костномозгового канала, удаляя остатки костной ткааи с мягкой губчатой структурой. %сле проверки костномозгового канала тест-протезом выбирают стержень требуемого размера и требуемой ориентации прорезей, в резьбовой отверстие 8 ввинчивают штуцер специального инструмента и забивают с его помсщью стерксень в костноможговой канал до упора. При этом ввиду достаточной эластичности он изгибается в соответствии о ествстззнной формой костномозгового канала, не повреждая кость. Шсле установкь1 стф жня на конец эго шейки 2 надевают головку I, которую затей вправляют в ацетавпадине.

Индивидуальный подбор эвдоиротеза позволяв сохранить эндостальное кровообращение, уменьшись некроз костной ткани, что способствует быстрой адаптации организма к имплантату.

По ьшеше долговечности и стабильнозти эндолротэза эбесдеч: за9тся благодаря оптишльному сочетаваю упрушх и прочностных характеристик стержня.Наличие сквозного осевого канала дает дополнительные преимущества при введении в его полость гранул гидроксйлаппатита, имеющего высокую биологическую совмесщ юсть с костной тканью. Рыхло введенный гидроксилаппатит стимулирует процесс врастания кости в боковые прорези стержня, что увеличивает ciWy сцепления имплантаю с костью, а далее процесс ш;«рализации распространяется в области, не имеющие прямого контакта с ней и завершается формированием губчатой костной структуры, которая способствует плавной передаче давления от протеза на кость и обратно, В результате существенно со1фащеется период посдеоперациоиной имьшбилизации и снижается вероятность 1юсттрав1«ат ческйх ос ло is нений, позы1дае2ся долговечность эндопротеза. Составитель

/3 to Г.Л.Плоткин

Claims (1)

1. Эндопротез тазобедренного сустава, включающий головку, вмонтированную в шейку, выполненную за одно целое с продольным стержнем переменного сечения, имеющим сквозной осевой цилиндрический канал и продольные прорези на боковых поверхностях, отличающийся тем, что стержень снабжен в своей проксимальной части опорной площадкой с наклоном 43 - 46° по отношению к продольной оси стержня и имеет у нижнего края площадки сечение овального профиля при соотношении длин большой и малой осей овала в пределах 2,4 - 2,6, которое постепенно уменьшается и равно единице на протяжении дистальной части стержня, которая составляет половину длины стержня и снабжена симметрично распределенными по окружности кольцевого сечения по меньшей мере двумя парами сквозных продольных прорезей, суммарная площадь которых составляет 0,17 - 0,21 от площади соответствующего кольца без прорезей, а длина составляет 0,44 - 0,46 длины стержня, при этом в проксимальной части стержня выполнены сквозные прорези, ориентированные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и имеющие длину 0,25 - 0,28 длины стержня, причем ось шейки имеет наклон по отношению к продольной оси стержня под углом 125 - 135°.