Эндопротез тазобедренного сустава

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии. Изобретение обеспечивает улучшение исходов лечения за счет оптимизации трибологических и биомеханических характеристик устройства и увеличении срока его работы. Эндопротез содержит впадину, головку, шейку, ножку, прокладку, состоящую из подвижных элементов, размещенных в пространстве между поверхностью головки и дном впадины, удерживаемую в этом пространстве, как и головка во впадине, фланцем, закрепленным на торце впадины. Элементы прокладки в виде колец с плоскими контактирующими поверхностями, параллельными торцу впадины, уложены друг на друга. Наружные поверхности колец конгруэнтны внутренней поверхности впадины, внутренние - поверхности головки. Элемент, расположенный между полюсами головки и впадины, имеет форму вогнуто-выпуклого мениска со сферическими, концентрически расположенными поверхностями, верхняя, выпуклая из которых конгруэнтна внутренней поверхности впадины, нижняя, вогнутая в центральной части - головке, а плоские края ее сопряжены с плоскостью смежной кольцевидной прокладки. Все элементы установлены с зазорами, допускающими возможность их качательных перемещений между поверхностями головки и впадины, между собой, а также вращательных движений вокруг собственной оси. Материал колец и мениска отличен от материала, из которого изготовлены головка и впадина. 1 ил.

 

Изобретение относится к области медицины и используется в травматологии-ортопедии для замещения патологически измененного тазобедренного сустава.

Известны эндопротезы тазобедренного сустава, в конструкцию которых, с целью повышения их долговечности, вводят различные, в том числе и жесткие прокладки, размещая их в пространстве между головкой и впадиной, в расчете на уменьшение трения между ними. Так, например, в эндопротезе тазобедренного сустава [1] прокладкой служат шарики, расположенные в цилиндрических углублениях, выполненных на поверхности головки. Однако при больших амплитудах движений в суставе не исключена вероятность выпадения шариков из углублений, а также их заклинивание в острых углах углублений.

В эндопротезе тазобедренного сустава [2] в качестве прокладки между головкой и впадиной также использованы шарики, но в этом устройстве они заключены в сепарирующую обойму. К числу недостатков этого устройства можно отнести износ обоймы, а также внутренней поверхности впадины в местах вращения шариков, т.к. при максимально совершаемых сгибательно-разгибательных движениях шарики, удерживаемые обоймой, совершают свои перемещения, практически, по одним и тем же траекториям.

Наиболее близким, по своему техническому решению, заявляемому является эндопротез тазобедренного сустава [3], в котором в качестве прокладки в пространстве между поверхностями головки и впадины размещены свободно перемещающиеся шарики двух типоразмеров, неполностью заполняющие это пространство. Более крупные шарики выполняют функцию опорных, а мелкие - играют роль сепарирующих. Свободно и беспорядочно перемещающиеся шарики при движениях в суставе удерживаются в пространстве между головкой и впадиной кольцом, закрепленным на торце впадины, а головка удерживается фланцем. К недостаткам данного устройства следует отнести то, что свободно перемещающиеся шарики под действием гравитации сосредотачиваются, главным образом, в нижних отделах заполняемой ими полости, что неизбежно приведет к преимущественному износу поверхностей головки и впадины именно в этих отделах.

Жесткий металлический корпус ацетабулярного компонента эндопротеза не соответствует физиологии вертлужной впадины таза, которая под нагрузкой несколько удлиняется, возвращаясь в исходное положение в фазу переноса конечности. Чтобы жесткая впадина эндопротеза работала в резонанс с костью вертлужной впадины таза, в качестве прокладки стали использовать пластичные полиэтиленовые колпачки [4]. Однако полиэтилен, имеющий наибольший (по сравнению с другими материалами, используемыми для изготовления эндопротезов) линейный износ, оказался непригодным для использования в качестве прокладки. Полиэтилен стали рассматривать как причину асептического расшатывания эндопротезов, поэтому от комбинированных пар трения жесткий/эластичный материал вновь обратились к парам трения металл/металл [5].

Сущность изобретения является совокупностью существенных признаков, достаточных для достижения искомого технического результата, конкретно: улучшения исходов лечения за счет оптимизации трибологических и биомеханических характеристик устройства и увеличения срока его работы.

Эта сущность заключается в том, что эндопротез тазобедренного сустава содержит впадину, головку, шейку, ножку, и прокладку, состоящую из подвижных элементов, размещенных в пространстве между поверхностью головки и дном впадины. Прокладка удерживается в этом пространстве, как и головка во впадине, фланцем, закрепленным на торце впадины. Элементы прокладки в виде колец с плоскими контактирующими поверхностями, параллельными торцу впадины, уложены друг на друга, наружные поверхности колец конгруэнтны внутренней поверхности впадины, внутренние - поверхности головки. Элемент, расположенный между полюсами головки и впадины, имеет форму вогнуто-выпуклого мениска со сферическими, концентрически расположенными поверхностями, верхняя, выпуклая из которых конгруэнтна внутренней поверхности впадины, нижняя, вогнутая в центральной части - головке, а плоские края ее сопряжены с плоскостью смежной кольцевидной прокладки. Все элементы установлены с зазорами, допускающими возможность их качательных перемещений между поверхностями головки и впадины, между собой, а также вращательных движений вокруг собственной оси. При этом материал колец и мениска отличен от материала, из которого изготовлены головка и впадина.

Выполнение прокладки из элементов в форме колец и мениска, расположенных своими контактирующими плоскостями параллельно торцу впадины, с наружными поверхностями, конгруэнтными внутренней поверхности впадины и внутренними поверхностями, конгруэнтными поверхности головки, установленных с зазорами между дном впадины и поверхностью головки, а также между собой, обеспечивает адекватное восприятие как статических, так и знакопеременных динамических нагрузок на головку, вне зависимости от фазы шага и положения шейки. Под воздействием нагрузок происходит перемещение колец таким образом, что конфигурация прокладки принимает несколько удлиненную форму, допускаемую шириной зазоров. Таким образом, получаем работу прокладки в резонанс с костью вертлужной впадины таза. Полость сустава не герметизирована и в ней постоянно содержится проникающая тканевая жидкость. Эта жидкость перетекает из участков с сузившимися зазорами, в участки с расширившимися с противоположной стороны зазорами. Происходит демпфирование разнонаправленных, знакопеременных нагрузок, воспринимаемых головкой.

Подбор пар трения с оптимальными трибологическими характеристиками (минимальный коэффициент трения при минимальном линейном износе каждого из них) обеспечивает долговечность работы эндопротеза.

На иллюстрации (см. чертеж) изображена проксимальная часть эндопротеза тазобедренного сустава, включающая головку с впадиной и субкапитальный отдел шейки (продольное сечение).

Эндопротез содержит головку 1, которая установлена во впадине 2. Между ними размещена прокладка, выполненная из элементов в виде колец 3, обращенных друг к другу своими плоскими поверхностями, которые расположены параллельно торцу впадины 2. Наружные поверхности колец 3 конгруэнтны поверхности впадины 2, а их внутренние поверхности - поверхности головки 1. Элемент прокладки, расположенный между полюсами головки 1 и впадины 2, выполнен в форме вогнуто-выпуклого мениска 4. Плоские края нижней поверхности мениска сопрягаются с плоской поверхностью лежащего ниже кольцевидного элемента и параллельны торцу впадины. Выпуклая сторона мениска 4 конгруэнтна внутренней поверхности впадины 2, а вогнутая - поверхности головки 1. Между смежными кольцами 3 и мениском 4, между кольцами 3, мениском 4 и головкой 1 имеются зазоры, образующие суставную полость и достаточные для осуществления качательных движений колец 3 и мениска 4 между поверхностями головки 1 и впадины 2, а также их вращательных движений вокруг собственной оси. Головка 1 и элементы 3, 4 прокладки удерживаются во впадине 2 закрепленным на торце этой впадины фланцем 5 с отбортовкой 6 вокруг его центрального отверстия. Субкапитальная часть шейки показана позицией 7.

Устройство работает следующим образом.

Одним из известных хирургических доступов проникают к области тазобедренного сустава, иссекая рубцово-измененные мягкие ткани и капсулу. Резецируют головку и шейку бедра. Заготавливают ложа в костной ткани: в диафизе бедра под ножку протеза, а в вертлужной впадине таза - под впадину протеза. В ложа последовательно вводят ножку и впадину протеза, закрепляя их там. Послойно ушивают рану. Дальнейшее ведение типичное для больных, перенесших операцию эндопротезирования тазобедренного сустава.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №1648445, А61F 2/32, БИ 1991, №18.

2. Патент РФ №2138226, А61F 2/32, БИ 1999, №27.

3. Патент РФ №2207084, А61F 2/32, БИПМ 2003, №18.

4. Фокин В.А. Идеи Споторно и их развитие сегодня// Margo Anterior №3-4/2003. Бюл. AO/FSIF и МАТИС МЕДИКАЛ, с.1-5.

5. Фокин В.А. Пары трения для тотальных эндопротезев тазобедренного сустава и проблема износа // Margo Anterior №4/2000. Бюл. AO/FSIF и МАТИС МЕДИКАЛ, с.1-4, с.5.

Эндопротез тазобедренного сустава, содержащий впадину, головку, шейку, ножку, прокладку, состоящую из подвижных элементов, размещенных в пространстве между поверхностью головки и дном впадины, удерживаемую в этом пространстве, как и головка во впадине, фланцем, закрепленным на торце впадины, отличающийся тем, что элементы прокладки в виде колец с плоскими контактирующими поверхностями, параллельными торцу впадины, уложены друг на друга, наружные поверхности колец конгруэнтны внутренней поверхности впадины, внутренние - поверхности головки, а элемент, расположенный между полюсами головки и впадины, имеет форму вогнуто-выпуклого мениска со сферическими концентрически расположенными поверхностями, верхняя, выпуклая, из которых конгруэнтна внутренней поверхности впадины, нижняя, вогнутая в центральной части - головке, а плоские края ее сопряжены с плоскостью смежной кольцевидной прокладки, все элементы установлены с зазорами, допускающими возможность их качательных перемещений между поверхностями головки и впадины, между собой, а также вращательных движений вокруг собственной оси, при этом материал колец и мениска отличен от материала, из которого изготовлены головка и впадина.