Эндопротез сустава

Эндопротез сустава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УВЛИК Ж,, 1813426 А1 (я)5 А 61 F 2/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: ",:..: на !!:! w ! ": ì f " l . Д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873924/14 (22) 31.08.90 (46) 07,05,93. Бюл. ¹ 17 (71) Ленинградский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им, P.Р, Вредена (72) H!Â, Корнилов, В.Ф . Канер, В.И. Карпцов, И.B. Дамаскин, И.В. Михайлов, К,А. Новоселов и E,Н, Лещева (56) 1. Заявка Великобритании N 1390494, кл. А 61 F1/24,,1975..

2. Заявка Великобритании ¹ 1485681, кл. А 61 F1/24,,1977.

3. Elchler L,Functional bicondylarknee, endoprosthesis Model Е.S„Aesculap, 1986, ¹

6, с, 6-9. (54) ЭНДОПРОТЕЗ СУСТАВА (57) Использование: в медицине, а именно в травматологии, Сущность: на каждом из стержней 1 установлена упругая опорная шайба 8, втулка 9 из материала, обладающего эффектом памяти формы с переменной в радиальном направлении пористостью и центрирующий элемент 7 в виде полусферических пластмассовых наконечников с продольными ребрами жесткости. Опорная шайба 8 выполнена в виде конуса с вершиной, направленной в сторону шарнира 6, и имеет сквозные отверстия. Положительный эффект; улучшаются условия эксплуатации, снижается травматизация стенок костномозгового канала. 3 ил.

1813426

Изобретение относится к травматологии, а именно к эндопротезам суставов, предназначенных для восстановления функции суставов конечностей. Изобретение может быть использовано для протезирования суставов, образованйых длинными трубчатыми костями (напрймер коленного, локтевого) или суставов, у которых одна из суставных поверхностей образована мета. физом длинной трубчатой кости (например плечевой, тазобедренный, голеностопный), пораженных в результате травмы или заболевания (первичный или посттравматический деформирующий артроз, ревматоидный полиартрит, асептический нек роз).

Цель изобретения — создать эндопротез сустава, фиксация ножки которого, выполненной в виде стержня, в костномозговом канале не приводила бы к снижению, прочности кости, обеспечивая в то же время прочную связь стержня с костью, образующей стенки костномозгового канала, и допускала бы возможность легкой замены эндопротеэа при минимальной травматичности операции, Поставленная цель достигается тем, что в эндопротезе сустава, на каждом из стержней (ножках) установлена упругая опорная шайба и втулка, выполненная из материала, обладающего эффектом памяти формы с переменной в радиальном направлении пористостью, имеющей воэможность контакта с одной стороны с опорной шайбой, а с другой стороны — с центрирующим элементом ножки.

Возможен вариант, при котором опорная шайба выполнена в виде конуса, у которого вершина направлена в сторону шарнира и имеет сквозные отверстия, Предварительно путем соответствующей термомеханической обработки втулке иэ материала с эффектом памяти формы придаются такие размеры и форма, чтобы она могла быть свободно надета на стержень и введена вместе с ним в костномозговой канал. После имплантации эндопротеза под действием нагрева до температуры конечности (37 градусов (.(ельсия) втулка расширяется, изменяет свою форму, восстанавливая свои исходные размеры, и заполняет объем костномозгового канала, прилегая с требуемым давлением к его стенкам и к поверхности стержня. Опорная шайба ограничивает расширение материала втулки в сторону шарнира; Центрирующий элемент ограничивает расширение материала втулки вглубь костномозгового канала.

Наличие переменной в радиальном направлении пористости, помимо улучшения демпферирующих свойств эндопротеза и снижения внутрикостного давления, способствует равномерному распределению давления, оказываемого со стороны втулки на кость, вследствие чего предотвращается возможность растрескивания кости во время операции, а также рассасывание костной ткани в зоне черезмерного давления на нее ножки, Кроме того, пористость на наружной поверхности втулки позволяет костной ткани прорастать в поры материала втулки, увеличивая прочность фиксации ножки протеза, В то же время благодаря пористости материала в зоне отверстия при обжатии им стержня (ножки) происходит холодная диффузионная сварка этих элементов, обеспечивая их жесткое надежное соединение.

Предлагаемый эндопротез после имп2О лантации может быть легко извлечен из костномозгового канала, Для этого его достаточно охладить до температуры пластической деформации материала втулки, после чего она легко удаляется не повреждая стенки костномозгового кайала.

На фиг. 1 изображен эндопротез в исходном состоянии после имплантации; на фиг.2.— заготовка втулки эндопротеза, показанного на фиг. 1; на фиг, 3 — эндопротез в

30 конечном имплантированном состоянии.

Предлагаемый эндопротез рассматривается применительно к коленному суставу, хотя он может быть использован при протезировании различных суставов, у которых

35 хотя бы одна из суставных поверхностей образована длинной трубчатой костью.

Эндопротез содер>кит две ножки в виде стержней 1 (фиг. 1), например, конической формы, один из которых фиксируется в кос40 тномозговом канале 2 бедренной кости 3, а другой — в костномоэговом канале 4 большеберцовой кости 5, Стержни соединены друг с другом подвижно разъемным шарниром 6, имеющим известную конструкцию, описанную, например, Eichler 1 . Functional

Ысопбу!аг knee endoprosthesis, Model ES.

Aesculap. 1986, % 6, р. 6 — 9, Стержни 1 могут быть выполнены за одно целое с соответствующими разъемными частями шарнира 6.

50 Очевидно, что в случае использования предлагаемого эндопротеза для тазобедренного или плечевого суставов, он содержит только один стержень, вводимый в костномоэговой канал соответствующей длинной трубчатой кости, образующей один из суставных концов, На торцах свободных концов стержней

1 закреплены центрирующие элементы 7 в виде полусферических пластмассовых наконечников с продольными ребрами >кестко1813426 сти. На сопряженном с шарниром 6 конце изготовлены меньше соответствующих накаждогостержня 1 жестко закреплена опор- ружных размеров заготовки 10 (фиг. 2) на ная шайба 8 из упругого материала, напри- 20-25ь, а размеры отверстия втулки должмер высокомолекулярного полиэтилена, ны быть больше на такую же величину разимеющая форму конуса, обращенного вер- 5 меров отверстия заготовки 10. шиной к шарниру 6. Наружный диаметр и Очевидно, что относительные размеры угол конусности этой шайбы 8 выбираются заготовки 10 и втулки 9 (фиг. 7), изменение такими, чтобы. с одной стороны, обеспечить величины пористости по ее поперечному сесвободное введение стержня 1 в костномоз- чению, а также размеры втулки 9 зависят от говой канал 2 или 4, а с другой стороны, 10 физико-химических свойств ее материала и после распрямления шайбы 8 до плоской выбираются такими, чтобы усилие, развиваили близкой к плоской формы, она плотно емое в процессе восстановления формы ма. перекрывала сечение костномозгового ка- териалом втулки 9 в сторону стенки нала. Наличие сквозных отверстий в этой костно-мозгового канала 2 или 4, не превышайбе облегчит введение B костномозговой 15 шало предела прочности соответствующей канал лекарственных препаратов и улучшит кости, обеспечивая в то же время надежное условия диффузии тканевой жидкости. соединение с нею втулки 9, а усилие. дейстСогласно изобретению, фиксация каж- вующее на стержень 1, было как можно дого из стержней t в костномозговом кана- больше для достижения прочной связи втулле осуществляется с помощью втулки 9, 20 ки 9 со стержнем 1. выполненной из материала, обладающего Имплантация предлагаемого эндопроэффектом памяти формы, например, нике- теза осуществляется следующим образом. лида титана, имеющего следующий состав: После обработки костномозговых каналов титан 4,5 мас. „, никель 45,5 мас. . В ка- костей, образующих сустав, эндопротез изчестве материала втулки 9 может быть ис- 25 влекают из стерильной упаковки, ножки энпользован и любой другой сплав, допротеза 1 с надетыми на них втулками9 и восстановление исходной формы которого центрирующими элементами 7 вводят в копроисходит при температуре около 37 С. стномозговые каналы. Эндопротез удер>киВтулка 9 изготавливается из конической вают в необходимом положении 30 — 60 с. 3а заготовки 10, показанной на фиг. 2, Эта за- 30 это время в связи с нагревом втулок 9 о овка имеет для никелида титана, указан- окружающих тканей примерно до 37 С наот ного выше состава, следующие размеры: чинает проявляться эффект памяти формы длина заготовки превышает длину стержня никелида титана, и каждая вт лка 9 у а стремитзагот на — ь средний наружный диаметр ся восстановиться до формы и разм товки больше среднего диаметра кост- 35 своей исходной заготовки 10. показанной еров номозгового канала на 5-7 Д,, средний внут- на фиг, 2, При этом она давит на опорные ренний диаметр заготовки меньше шайбы 8, заставляя последние распрямсреднего диаметра стержня 1 примерно на ляться. При распрямлении шайбы 8 плотно . При этом пористость материала втулки прижимаются по краям к стенкам костно9, например, увеличивается в радиальном на- 40 мозгового канала, как видно из фиг. 3, переправлении от ее внутренней поверхности к крывая сечение костно-мозговых каналов. наружной, например, на 40 — 60, . Так, в слу- Когда длина втулок 9 станет равной длине чае изготовления втулки из никелида титана стержней 1 и дальнейшее расширение никезначения пористости могут изменяться от лида титана в продольном направлении б—,4 до — 80, (средний диаметр пор 45 дет ограничено опорными шайбами 8 и нии уизменяется от 100 до 800 мкм). Изменения центрирующими элементами 7, восстановпористости материала втулки 9 по ее попе- ление формы втулок 9 будет происходить в речному сечению достигается с помощью радиальном направлении — в сторон стенок., традиционных методов порошковой метал- костномозговых каналов и в сторону стержлургии. 50 ней 1 .

Заготовку 10 (фиг. 2) обрабатывают пу- Достигнув своей наружной поверхнотем обжатия в специальном штампе при стью внутренней поверхности стенок кост0 С, уменьшая ее наружные размеры, и уве- номозговых каналов, втулки 9 прижимаются личивая размер ее отверстия так, чтобы она к ним с требуемым усилием, врезаясь порасвободно надевалась на стержень 1 (фиг. 1) 55 ми в кортикальный слой кости, В результате и свободно входила в костномозговой ка- осуществляется надежное соединение втунал. Полученная в результате такой обра- лок с костью. Благодаря высокой пористоботки втулка 9 соответствует изображенной сти материала периферийных частей втулок на фиг, 1. Например, для никелида титана 9давление,оказываемое каждой втулкой на наружные размеры втулки 9 должны быть соответствующую кость распределяется

1813426 ф о о о, о> о дО

OO р Е î о о » 0

0 ОЬ

@о о 0 >

y< a о о о р о о равномерно по внутренней поверхности стенок костно-мозгового канала, поэтому кость не растрескивается и ее прочность не . снижается. При этом за счет пористости материала втулки 9 сохраняется возможность циркуляции тканевой жидкости.

Одновременно происходит уменьшение размеров внутреннего отверстия ка>кдой втулки 9, и она плотно обжимает стержень 1. Ввиду изначально малой пористости материала на внутренней поверхности втулки 9 и большого усилия (30 — 60 кг/кв.мм), развиваемого этим материалом в процессе восстановления формы, при контакте втулки и стержня происходит холодная диффузионная сварка, обеспечивающая жесткое крепление стержня в костномозговом канале. После окончания деформации втулок, практически весь объем костномозгового канала оказывается заполненным пористым материалом (фиг. 3).

По истечению определенного времени после имплантации эндапротеза в поры втулки прорастает костная ткайь, что увеличивает прочность фиксации протеза и предотвращает его асептическое расшатывание.

Удаление эндопротеза, если возникает такая необходимость, осуществляют путем охлаждения стержней до температуры, при которой возникают пластические свойства материала, обладающего эффектом памяти формы, в клинической практике наиболее удобно производить охлаждение орошением конструкции хлорэтилом. После этого втулки уменьшаются по своим наружным размерам на 3-5% и вместе со стержнями свободно отделяются от стенок костномоз5 говых каналов, при этом в отличие от эндопротезов, ножки которых имеют резьбовую нарезку или фиксйруются при помощи цемента, отмечается незначительная травматизация стенок костномозгового канала.

10 Более того, втулки 9 со стержнями 1 остаются пригодными для дальнейшего использования после соответствующей обработки.

Формула изобретения

1. Эндопротез сустава, содержащий два

15. стержня, соединенные последовательно посредством шарнира, и два центрирующих элемента, из которых каждый размещен на ,. свободном конце соответствующего стержня, отличающийся тем, что, с целью

20 улучшения условий эксплуатации, на каждом из стержней установлены упругая опорная шайба и втулка, выполненная из материала. обладающего эффектом памяти формы с переменной в радиальном направ25 лении пористостью и имеющей возможHocTb контакта с одной стороны с опорной шайбой, а с другой стороны — с центрирующим элементом, 2, Эндопротез по и, 1, о т л и ч а ю щ и й30 с я тем, что опорная шайба выполнена в виде конуса, у которого вершина направлена в. сторону шарнира и имеет сквозные отверстия.

1813426

Составитель К.Новоселов

Техред М,Моргентал Корректор О. Густи

Редактор

Заказ 1794 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета

Подписное омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

П роизводственно-издательский комбинат "П ", . У ат атент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101