Эндопротез тазобедренного сустава

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии. Изобретение обеспечивает улучшение исходов лечения за счет повышения долговечности устройства благодаря улучшению системы смазывания трущихся элементов и оптимизации биомеханических качеств эндопротеза. Эндопротез содержит впадину, головку, шейку, ножку, прокладку, состоящую из подвижных элементов, отделенных друг от друга зазорами, размещенную между поверхностью головки и дном впадины, и гофрированный чехол из упругого материала, герметизирующий полость сустава, заполненную смазочной жидкостью. Элементы прокладки выполнены в виде колец уложены друг на друга плоскими контактирующими между собой поверхностями, параллельными торцу впадины. Наружные поверхности колец конгруэнтны внутренней поверхности впадины, внутренние поверхности - поверхности головки. Элемент прокладки, расположенный между полюсами головки и впадины, выполнен в виде вогнуто-выпуклого мениска со сферическими, концентрически расположенными поверхностями, верхняя, выпуклая поверхность этого элемента, конгруэнтна внутренней поверхности впадины, а вогнутая в средней части, нижняя поверхность - поверхности головки. Плоские нижние края мениска сопряжены с плоскими краями нижележащего кольцевидного элемента. Зазоры допускают возможность качательных перемещений элементов прокладки между поверхностями головки и впадины, между собой, а также вращательных движений вокруг собственной оси. Элементы прокладки и головка удерживаются во впадине фланцем с отбортовкой, закрепленным на торце впадины через герметизирующую прокладку. Гофрированный чехол закреплен по краю отбортовки и на бурте шейки. Полость чехла, заполненная смазочной жидкостью, через отверстия в отбортовке фланца соединяется с полостью сустава, образованной капиллярными зазорами. 1 ил.

 

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

Известны различные конструкции эндопротезов тазобедренного сустава, в которых для уменьшения износа трущихся поверхностей головки и впадины используют смазочную жидкость. В эндопротезах тазобедренного сустава [1, 2] смазочная жидкость, депонированная в емкостях базального отдела шейки, посредством плунжера подается к суставной щели по каналам, выполненным в шейке и головке. Оба устройства под базальными отделами шейки имеют амортизаторы, демпфирующие осевые нагрузки на головку в опорную фазу шага, а в одном из этих устройств [2], кроме того, имеется амортизирующая прокладка, размещенная между двумя сферическими, концентрически расположенными чашами впадины.

Известно, что жесткий металлический корпус ацетабулярного компонента противоречит физиологии вертлужной впадины таза. В процессе нагрузки впадина несколько удлиняется и возвращается в исходное положение в фазу переноса конечности, т.е. жесткая впадина не работает в резонанс с костью вертлужной впадины таза. Поэтому в эндопротезах тазобедренного сустава стали использовать пластичные полиэтиленовые прокладки [3]. Однако по сравнению с другими материалами, используемыми для изготовления эндопротезов, полиэтилен имеет максимальный линейный износ [4]. Поэтому четко наметилась тенденция отказа от комбинированных пар трения жесткий/эластичный материал, в пользу пар трения металл/металл, что уменьшило количество наблюдавшихся случаев асептического расшатывания эндопротезов. От концентрического расположения чаш с амортизирующей прокладкой между ними, также нельзя ожидать дифференцированного распределения нагрузок на впадину в зависимости от положения шейки бедра, начиная от момента перехода к опорной фазе шага и дальнейшего ее углового перемещения до момента перехода к фазе переноса. Кроме того, амортизирующая прокладка подвержена гистерезису и недостаточно долговечна.

Наиболее близким по своему техническому решению заявляемому является эндопротез тазобедренного сустава [5]. Устройство содержит впадину, головку, отделенную от впадины прокладкой, шейку, вертельный отдел и ножку. Прокладка выполнена двухслойной. Первый слой, закрепленный на дне впадины, изготовлен из упругоэластичного материала микропористой структуры, а второй слой, закрепленный на первом, выполнен в форме полигональных пластин из трибологически устойчивого материала, разделенных между собой капиллярными щелями. Поверхности пластин, прилегающие к первому слою прокладки, конгруэнтны его поверхности, а прилегающие к головке - конгруэнтны поверхности последней. Между внутренним краем торца впадины и буртом шейки размещен, закрепленный на них, упругоэластичный чехол, образующий герметичную полость, заполненную смазочной жидкостью и сообщающуюся через микропоры первого слоя прокладки с капиллярными щелями, разделяющими пластины. Через эти щели смазочная жидкость поступает к трущимся поверхностям.

Поверхностный слой прокладки, выполненный из полигональных пластин, разделенных между собой капиллярными зазорами, обеспечивает более дифференцированное восприятие и гашение знакопеременных нагрузок, воздействующих на головку при любой фазе шага и при любом положении шейки, а наличие капиллярных щелей обеспечивает равномерное распределение жидкости по всей поверхности головки. Однако в данном устройстве упругоэластичный материал микропористой структуры, выстилающий впадину, подвержен гистерезису с достаточно быстрым понижением функциональных качеств и износом.

Сущность изобретения заключается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения искомого технического результата, а именно: улучшения исходов лечения за счет повышения долговечности устройства благодаря улучшению системы смазывания трущихся элементов и оптимизации биомеханических качеств эндопротеза.

Эта сущность заключается в том, что эндопротез тазобедренного сустава содержит впадину, головку, шейку, ножку, прокладку, состоящую из подвижных элементов, отделенных друг от друга зазорами, размещенную между поверхностью головки и дном впадины, и гофрированный чехол из упругого материала, герметизирующий полость сустава, заполненную смазочной жидкостью. Элементы прокладки выполнены в виде колец, уложены друг на друга плоскими контактирующими между собой поверхностями, параллельными торцу впадины. Наружные поверхности колец конгруэнтны внутренней поверхности впадины, внутренние - поверхности головки, а элемент прокладки, расположенный между полюсами головки и впадины, выполнен в виде вогнуто-выпуклого мениска со сферическими, концентрически расположенными поверхностями. Верхняя, выпуклая поверхность этого элемента, конгруэнтна внутренней поверхности впадины, а вогнутая в средней части, нижняя поверхность - поверхности головки. Плоские нижние края мениска сопряжены с плоскими краями нижележащего кольцевидного элемента. Зазоры допускают возможность качательных перемещений элементов прокладки между поверхностями головки и впадины, между собой, а также вращательных движений вокруг собственной оси. При этом элементы прокладки и головка удерживаются во впадине фланцем с отбортовкой, закрепленным на торце впадины через герметизирующую прокладку. Гофрированный чехол закреплен по краю отбортовки и на бурте шейки. Полость чехла, заполненная смазочной жидкостью, через отверстия в отбортовке фланца соединяется с полостью сустава, образованной зазорами.

Наличие прокладки, выполненной из элементов в форме колец и мениска, расположенных своими плоскостями параллельно торцу впадины, с наружными поверхностями, конгруэнтными внутренней поверхности впадины и внутренними поверхностями, конгруэнтными головке, установленными с зазорами между дном впадины и поверхностью головки, а также между собой, обеспечивает адекватное восприятие знакопеременных динамических нагрузок на головку вне зависимости от фазы шага и положения шейки, а также статических нагрузок.

Наличие зазоров между контактирующими плоскими поверхностями колец и мениска, а также между ними и поверхностями головки и впадины, образующими суставную полость, заполненную смазочной жидкостью, обеспечивает оптимальные условия для равномерного смазывания всех контактирующих, взаимодействующих поверхностей.

Наличие зазоров, заполненных смазочной жидкостью, обеспечивает качательную подвижность и демпфирование воспринимаемых головкой знакопеременных нагрузок на головку за счет перераспределения жидкости из сблизившихся между собой участков элементов прокладки, а также между ними и поверхностями головки и впадины, в участки с расширившимися с противоположной стороны зазорами. При этом под воздействием головки происходит перемещение колец, приводящее к изменению конфигурации прокладки, которая принимает несколько удлиненную форму, допускаемую шириной зазоров, и работая, таким образом, в резонанс с костью вертлужной впадины таза.

Наличие упругого гофрированного чехла с полостью, заполненной смазочной жидкостью и соединяющейся через отверстия в отбортовке фланца с полостью сустава, обеспечивает герметичность системы смазки и сохранение смазочной жидкости, а также ее циркуляцию при движениях в суставе, вызывающих изменения объема полости чехла.

На чертеже изображена проксимальная часть эндопротеза тазобедренного сустава, включающая головку, впадину и субкапитальный отдел шейки (продольное сечение).

Устройство содержит головку 1, установленную во впадине 2. Между ними размещена прокладка, выполненная из элементов в виде обращенных друг к другу своими плоскими поверхностями колец 3, причем эти поверхности расположены параллельно торцу впадины 2. Наружные поверхности колец 3 конгруэнтны внутренней поверхности впадины 2, а внутренние поверхности - поверхности головки 1. Элемент прокладки, расположенный между полюсами головки 1 и впадины 2, имеет форму вогнуто-выпуклого мениска 4, нижние края которого сопрягаются с плоскостью колец, параллельной торцу впадины. Выпуклая сторона мениска 4 конгруэнтна внутренней поверхности впадины 2, а нижняя, вогнутая в средней части, - поверхности головки 1. Плоские края нижней поверхности мениска 4 контактируют с плоскостью нижележащего кольцевидного элемента 3. Между мениском 4 и головкой 1, между кольцами 3, мениском и впадиной 2 имеются зазоры, 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 через герметизирующую прокладку 5, фланцем 6 с отбортовкой 7 вокруг его центрального отверстия. По краю отбортовки 7 и бурта 8 шейки 9 закреплен гофрированный чехол 10 конической формы, изготовленный из упругого материала. В отбортовке 7 выполнены отверстия 11, соединяющие полость чехла 10 с полостью сустава, образованную зазорами, окружающими элементы прокладки. Полости заполнены смазочной жидкостью.

Устройство используют следующим образом.

Одним из известных хирургических доступов подходят 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. Послойно ушивают рану. Дальнейшее ведение - типичное для больных, перенесших операцию эндопротезирования тазобедренного сустава.

Источники информации

1. Патент РФ №245688, А61F 2/32, БИМП 2005, №4.

2. Патент РФ №2245689, А61F 2/32, БИПМ 2005, №4.

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

4. 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.

5. Патент РФ №2198624, А61F 2/32, БИПМ 2003, №5.

Эндопротез тазобедренного сустава, содержащий впадину, головку, шейку, ножку, прокладку, состоящую из подвижных элементов, отделенных друг от друга зазорами, размещенную между поверхностью головки и дном впадины, и гофрированный чехол из упругого материала, герметизирующий полость сустава, заполненную смазочной жидкостью, отличающийся тем, что элементы прокладки выполнены в виде колец, уложены друг на друга плоскими контактирующими между собой поверхностями, параллельными торцу впадины, наружные поверхности колец конгруэнтны внутренней поверхности впадины, внутренние поверхности - поверхности головки, а элемент прокладки, расположенный между полюсами головки и впадины, выполнен в виде вогнуто-выпуклого мениска со сферическими концентрически расположенными поверхностями, верхняя, выпуклая, поверхность этого элемента конгруэнтна внутренней поверхности впадины, а вогнутая в средней части нижняя поверхность - поверхности головки, плоские нижние края мениска сопряжены с плоскими краями нижележащего кольцевидного элемента, зазоры допускают возможность качательных перемещений элементов прокладки между поверхностями головки и впадины, между собой, а также вращательных движений вокруг собственной оси, при этом элементы прокладки и головка удерживаются во впадине фланцем с отбортовкой, закрепленным на торце впадины через герметизирующую прокладку, гофрированный чехол закреплен по краю отбортовки и на бурте шейки, а полость чехла, заполненная смазочной жидкостью, через отверстия в отбортовке фланца соединяется с полостью сустава, образованной зазорами.