Эндопротез тазобедренного сустава

Эндопротез тазобедренного сустава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии, и может быть использовано для эндопротезирования тазобедренного сустава.

После установки искусственного сустава в процессе его эксплуатации со временем происходит износ компонентов пары трения, в связи с чем, происходит смещение центра вращения в суставе, уменьшение длины конечности. При полном износе компонентов пары трения (наиболее часто изнашивается вкладыш) начинается трение головки эндопротеза о внутреннюю поверхность вертлужного компонента, что требует повторного оперативного вмешательства - ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава.

Известны эндопротезы с так называемой альтернативной парой трения керамика-керамика, керамика-полиэтилен, например, фирмы DePuyCorail®HipSystem.

(http://emea.depuysynthes.com/hcp/hip/products/qs/corail-hip-system-emea, дата обращения 17.03.2015 г.), обладающие хорошими трибологическими свойствами.

Недостатками эндопротезов с парой трения керамика-керамика являются: повышенная жесткость пары керамика-керамика, склонность к разрушению, в том числе самопроизвольному при нарушении технологии имплантации, а также хрупкость (колкость), соответственно, недопустимость импиджмента между краем вкладыша и шейкой эндопротеза.

Недостатком эндопротезов с парой трения керамика-полиэтилен является то, что появление керамического дебриса приводит к катастрофически нарастающему износу пары трения, повышенному образованию продуктов разрушения с индукцией процессов остеолиза в костных ложах имплантатов и фиброзирования в мягких тканях. При ревизионных операциях отдельной проблемой является невозможность полного удаления остатков керамических частиц от первичного эндопротеза, повышающих износ уже ревизионной пары трения. Недостатком данных эндопротезов также является их высокая стоимость (Ортопедия: национальное руководство / под. ред. С.П. Миронова, Г.П. Котельникова. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - С. 220-224. Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена, 2008. - С. 43-45).

Известны эндопротезы тазобедренного сустава, содержащие между вертлужным компонентом и головкой эндопротеза различные элементы (шарики), например, патенты РФ 2290137, 2207084. Недостатком данных эндопротезов является то, что по мере стирания шариков при больших амплитудах движений возможно выпадение шариков из углублений, а также заклинивание шариков в острых углах углублений, что будет препятствовать вращению, блокируя движение в суставе.

Наиболее близким из известных эндопротезов тазобедренного сустава к заявляемому является эндопротез фирмы Zimmer с вертлужным компонентом Trilogy (Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. Р.М. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена, 2008. - с. 63-64). Данный эндопротез содержит пару трения металл-полиэтилен. Недостатком эндопротеза является то, что при функционировании эндопротеза происходит износ (стирание) полиэтиленового вкладыша в месте наибольшей нагрузки (при незначительном стирании оставшейся части вкладыша), что приводит к укорочению конечности, изменению центра ротации в суставе, см., например, рентгенограмму на фигуре 6, что в свою очередь приводит к ограничению движений в суставе, нарушению функции конечности. При достижении полного стирания начинается трение металлической головки эндопротеза о металлический вертлужный компонент, что сопровождается попаданием металлического дебриса в окружающие ткани, способствует развитию остеолиза и требует ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава. Указанный фактор является основной причиной ограниченного срока службы эндопротеза.

В том случае, если вкладыш имеет антилюксационный козырек, при вывихах в суставе после операции, например, при неправильном ориентировании компонентов эндопротеза, также отсутствует возможность неинвазивной ориентации антилюксационного козырька таким образом, чтобы он препятствовал вывиху.

Задача изобретения - повышение срока службы эндопротеза тазобедренного сустава, а при наличии в его составе антилюксационного козырька -предотвращение вывихов в суставе.

Для решения поставленной задачи в известном эндопротезе тазобедренного сустава, состоящем из вертлужного компонента в виде полусферы со стопорным кольцом, полиэтиленового вкладыша с ободком, сферической головки, шейки и ножки эндопротеза, дополнительно в плоской части вертлужного компонента с его внешней стороны имеются перпендикулярные ей несквозные равноудаленные друг от друга отверстия, в ободке полиэтиленового вкладыша с нижней его стороны имеется несквозное отверстие с резьбой в нижней его части, в которую ввинчено запорное кольцо, внутри этого отверстия вдоль его оси находится металлический цилиндрический фиксатор T-образного сечения и сверху него пружина, причем в свободном состоянии пружины нижняя часть металлического цилиндрического фиксатора находится внутри одного из отверстий вертлужного компонента.

Задача изобретения достигается за счет обеспечения возможности неинвазивного поворота вкладыша на определенный угол, с целью перемещения в зону наибольшей нагрузки наименее изношенной части вкладыша, и, соответственно наиболее изношенной его части - в зону наименьшей нагрузки.

При изучении других известных конструктивно-технических решений в данной области медицины указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена.

На фиг. 1 приведена структурная схема вертлужного компонента эндопротеза (вкладыш не показан) в масштабе 3:1, на фиг. 2 - полиэтиленовый вкладыш (фиксатор не показан), масштаб 3:1, на фиг. 3 - фрагмент ободка полиэтиленового вкладыша (разрез в месте расположения несквозного отверстия), фрагмент вертлужного компонента эндопротеза (разрез в месте расположения одного из несквозных отверстий), масштаб 3:1, на фиг. 4 - запорное кольцо, масштаб 5:1, на фиг. 5 - схема поворота вкладыша, наглядное изображение (объемный рисунок), масштаб 2:1, на фиг. 6 - схема эндопротеза тазобедренного сустава с неизношенным вкладышем, на фиг. 7 - рентгенограмма тазобедренного сустава, соответствующая ей схема эндопротеза тазобедренного сустава с изношенным вкладышем.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - вертлужный компонент эндопротеза;

2 - резьба вертлужного компонента эндопротеза;

3 - несквозное отверстие;

4 - стопорное кольцо;

5 - усики стопорного кольца;

6 - паз стопорного кольца.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

7 - полиэтиленовый вкладыш;

8 - ободок полиэтиленового вкладыша;

9 - несквозное отверстие;

10 - резьба несквозного отверстия вкладыша (запорное кольцо не показано).

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:

1 - вертлужный компонент эндопротеза;

3 - несквозное отверстие;

8 - ободок полиэтиленового вкладыша;

11 - цилиндрический фиксатор T-образного сечения;

12 - пружина;

13 - запорное кольцо.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения:

13 - запорное кольцо;

14 - резьба запорного кольца;

15 - паз для отвертки.

На фиг. 5 приняты следующие обозначения:

1 - вертлужный компонент эндопротеза;

7 - полиэтиленовый вкладыш;

10 - цилиндрический фиксатор T-образного сечения;

16 -магнит;

На фиг. 6 приняты следующие обозначения:

17 - тазовая кость;

18 - бедренная кость;

19 - головка эндопротеза тазобедренного сустава;

20 - неизношенный (новый) полиэтиленовый вкладыш.

На фиг. 7 приняты следующие обозначения:

17 - тазовая кость;

18 - бедренная кость;

19 - головка эндопротеза тазобедренного сустава;

21 - изношенный полиэтиленовый вкладыш.

Заявляемый эндопротез тазобедренного сустава состоит из сферической головки, шейки и ножки эндопротеза (на фигурах не показаны), вертлужного компонента 1, который представляет собой полусферу, в нижней части которой имеется отверстие с резьбой вертлужного компонента эндопротеза 2. В плоской части вертлужного компонента 1 с его внешней стороны имеются перпендикулярные ей несквозные равноудаленные друг от друга отверстия 3. С внутренней поверхности полусферы имеется паз стопорного кольца 6, в котором располагается стопорное кольцо 4. Усики стопорного кольца 5 располагаются в специальном вырезе с наружной поверхности полусферы (см. фиг. 1).

В вертлужный компонент эндопротеза 1 устанавливается полиэтиленовый вкладыш 7, в ободке 8 которого с нижней стороны имеется несквозное отверстие 9 с резьбой в нижней его части 10 (см. фиг. 2). В резьбу несквозного отверстия вкладыша 9 ввинчено запорное кольцо 13, имеющее снаружи резьбу запорного кольца 14. Внутри несквозного отверстия 9 вкладыша 7 вдоль его оси находится металлический цилиндрический фиксатор T-образного сечения 11 и сверху него пружина 12, причем в свободном состоянии пружины 12 нижняя часть металлического цилиндрического фиксатора T-образного сечения 11 находится внутри одного из несквозных отверстий вертлужного компонента 3. (см. фиг. 1, 4).

Принцип работы заявляемого эндопротеза заключается в следующем.

Одним из известных способов осуществляется доступ к тазобедренному суставу, например, передне-латеральным. В процессе операции после удаления головки бедренной кости осуществляется обработка вертлужной впадины стандартными развертками. Устанавливается вертлужный компонент эндопротеза 1 методом «press-fit». В него устанавливается вкладыш 7 следующим образом. Выступающая снизу часть вкладыша 7 устанавливается в центральное отверстие вертлужного компонента эндопротеза 1. Затем при помощи специального направителя (импактора), устанавливающегося во вкладыш 7, производится забивание вкладыша 7 в вертлужный компонент эндопротеза 1. Усики стопорного кольца 5 при этом расходятся в разные стороны, вместе с этим происходит расширение стопорного кольца 4. После того, как вкладыш установлен, запорное кольцо 4 попадает в специальный паз вкладыша 7, происходит смыкание усиков стопорного кольца 5, по которому проверяется правильность установки вкладыша 7 (см. фиг. 3, положение 1). Затем вкладыш 7 плавно поворачивается до момента, когда одно из несквозных отверстий 3 вертлужного компонента совпадет с несквозным отверстием 9 в нижней части вкладыша, при этом пружина 13 вытолкнет металлический цилиндрический фиксатор 11 и зафиксирует вкладыш 7. (см. фиг. 2, положение 2). Далее производится обработка бедренного канала специальными развертками, установка бедренного компонента, головки, послойное ушивание раны.

Выше отмечено, что в процессе эксплуатации эндопротеза в зоне наибольшей нагрузки происходит изнашивание полиэтиленового вкладыша, что приводит к изменению длины конечности, центра ротации в суставе, см., например, рентгенограмму на фигуре 7.

При достижении определенной степени износа вкладыша 7 для восстановления нормального центра ротации и длины конечности, а также предотвращения полного износа вкладыша 7 производится следующее.

В положении больного на здоровом боку при расслабленных мышцах оперированной нижней конечности с незначительной тракцией по оси конечности (чтобы головка эндопротеза не упиралась во вкладыш и не препятствовала повороту) под рентгенологическим контролем при помощи магнита 16 производится поворот вкладыша 7 на определенный угол, чтобы в зону наибольшей нагрузки «переместить» наименее изношенную часть вкладыша, и, соответственно «переместить» наиболее изношенную часть в зону наименьшей нагрузки. Принцип действия заключается в том, что магнит 16 первоначально подносится к поверхности тела в проекции вертлужного компонента эндопротеза 1. Поскольку компоненты эндопротеза выполнены из парамагнетиков, а цилиндрический фиксатор T-образного сечения 11 из ферромагнетиков, то вследствие притяжения последнего к магниту 16 он выходит из несквозного отверстия 3 вертлужного компонента 1, вследствие чего у вкладыша появляется возможность вращения вокруг оси О (см. фиг. 5). Затем при вращении магнита 16 по окружности (на фиг. 6 показано стрелкой) вместе с ним происходит и поворот вкладыша 7. При повороте на определенный запланированный угол при удалении магнита цилиндрический фиксатор T-образного сечения 11 снова выталкивается пружиной 12 в одно из несквозных отверстий 3. Для контроля его положения выполняется рентгенографическое исследование.

В том случае, если вкладыш 7 имеет антилюксационный козырек, при вывихах в суставе после операции, например, при неправильном ориентировании компонентов эндопротеза, также аналогичным способом можно неинвазивно повернуть вкладыш 7 и расположить антилюксационный козырек таким образом, чтобы он препятствовал вывиху.

Практика ревизионных эндопротезирований показывает, что наименее изнашиваемая часть вкладыша (подлежащая повороту) обычно изнашивается на 10-20%, поэтому в результате использования заявляемого изобретения срок службы эндопротеза тазобедренного сустава повысится на 80-90%.

Составные части заявляемого устройства эндопротеза тазобедренного сустава могут быть реализованы следующим образом.

Вертлужный компонент эндопротеза 1 представляет собой типовой вертлужный компонент эндопротеза, выполненный в виде полусферы с различным покрытием для врастания костной ткани, например с плазменным напылением. В вертлужном компоненте эндопротеза возможно наличие дополнительных отверстий для дополнительной фиксации его винтами. Материалом для изготовления может служить, любой сплав, применяемый для изготовления эндопротезов, например, CoCrMo.

Стопорное кольцо 4 может быть выполнено из пружинной стали.

Полиэтиленовый вкладыш 7 может быть выполнен из так называемого «cross-link» полиэтилена, обычно применяемого для изготовления вкладышей.

Цилиндрический фиксатор T-образного сечения 11 может быть выполнен из медицинской стали, обладающей ферромагнитными свойствами.

Пружина 12 может быть выполнена из пружинной стали.

Запорное кольцо 13 может быть выполнено из того же материала, что и вертлужный компонент эндопротеза.

Магнит 16 может быть представлен любым видом магнита.

Таким образом, реализация заявляемого эндопротеза не вызывает сомнений, так как для его изготовления используются типовые материалы и детали, применяемые в эндопротезирований.

Техническим результатом настоящего изобретения является:

увеличение срока службы эндопротеза. При наличии антилюксационного козырька - обеспечение возможности предотвращения вывихов в суставе.

Эндопротез тазобедренного сустава, состоящий из вертлужного компонента в виде полусферы со стопорным кольцом, полиэтиленового вкладыша с ободком, сферической головки, шейки и ножки эндопротеза, отличающийся тем, что в плоской части вертлужного компонента с его внешней стороны имеются перпендикулярные ей несквозные равноудаленные друг от друга отверстия, в ободке полиэтиленового вкладыша с нижней его стороны имеется несквозное отверстие с резьбой в нижней его части, в которую ввинчено запорное кольцо, внутри этого отверстия вдоль его оси находится металлический цилиндрический фиксатор из ферромагнита для возможности взаимодействия с магнитом, поднесенным к поверхности тела, имеющий Т-образное сечение и сверху него пружина, причем в свободном состоянии пружины нижняя часть металлического цилиндрического фиксатора находится внутри одного из отверстий вертлужного компонента, причем все элементы эндопротеза кроме упомянутого фиксатора выполнены из парамагнетиков.