Эндопротез коленного сустава для замены по меньшей мере частей коленного сустава

Группа изобретений относится к медицине. Предлагается эндопротез коленного сустава с бедренным компонентом, имеющим две мыщелковых поверхности для закрепления в дистальной части бедренной кости, и большеберцовым компонентом для закрепления в проксимальной части большой берцовой кости и со скользящими поверхностями между обоими компонентами. Весь бедренный компонент, или по меньшей мере его мыщелковые поверхности, состоит из плотноспеченной керамики для сочленения с большеберцовым компонентом. Большеберцовый компонент включает в себя плато большой берцовой кости из плотноспеченной керамики, содержащее медиальную сферическую чашку на своей верхней стороне, обращенной к бедренному компоненту. Медиальная сферическая чашка является неотъемлемой частью плато большой берцовой кости и выполнена с ним в виде одной детали. Поверхность сочленения медиального мыщелка бедренной кости также выполнена сферической и вместе с медиальной сферической чашкой составляет конгруэнтный шаровидный сустав. Латерально рядом с медиальной сферической чашкой расположена выполненная в переднезаднем направлении из множества радиусов и не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости чашка, обеспечивающая вращение бедренного компонента, которая является подвижным вкладышем относительно плато большой берцовой кости. Вышеуказанный большеберцовый компонент эндопротеза коленного сустава включает в себя плато большой берцовой кости из плотноспеченной керамики, содержащее медиальную сферическую чашку, являющуюся неотъемлемой частью плато большой берцовой кости и выполненную с ним в виде одной детали, и рядом с медиальной сферической чашкой расположена выполненная в переднезаднем направлении из множества радиусов и не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости чашка, обеспечивающая вращение бедренного компонента, которая является подвижным вкладышем относительно плато большой берцовой кости. Изобретения позволяют при оптимальных параметрах моделирования анатомических и кинематических параметров естественного коленного сустава обеспечить наименьший износ, в частности за счет подходящей комбинации материалов и уменьшения поверхностей, создающих условия для износа. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретения относится к эндопротезу коленного сустава с бедренным компонентом, имеющим две мыщелковых поверхности для закрепления в дистальной части бедренной кости, и большеберцовым компонентом для закрепления в проксимальной части большой берцовой кости и со скользящими поверхностями между обоими компонентами.

В общем, изобретение касается улучшения эндопротеза коленного сустава для замены по меньшей мере частей коленного сустава. Эндопротез коленного сустава для частичной или, соответственно, полной замены коленного сустава обычно состоит из бедренного компонента для закрепления в дистальной части бедренной кости, и большеберцового компонента для закрепления в проксимальной части большой берцовой кости, причем большеберцовый компонент сустава содержит вкладыш или менисковый компонент для сочленения с бедренным компонентом.

В US 6,013,103 описан эндопротез коленного сустава, в котором поверхность большеберцового компонента выполнена плоской и допускает перемещение менискового компонента в этой плоскости, причем менисковый компонент имеет как медиальную, так и латеральную мыщелковую поверхность. Медиальный мыщелок бедренного компонента и медиальная чашка менискового компонента, также имеют сферическую форму. В результате такого строения менисковый компонент имеет три плоскости скольжения - медиальный мыщелок, латеральный мыщелок и поверхность большеберцового компонента/нижняя сторона менискового компонента.

Практика показала, что хотя эндопротезы коленного сустава такой конструкции в анатомическом и кинематическом отношении могут быть достаточно хорошо смоделированы, наличие трех поверхностей трения и неоптимально материально-технически подогнанные друг к другу скользящие поверхности имеют повышенный износ материала по отношению к жестко установленным частям мениска и связанный с ним увеличенный риск ослабления элементов протеза.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать такой эндопротез коленного сустава, чтобы при оптимальных параметрах моделирования анатомических и кинематических параметров естественного коленного сустава, он имел наименьший износ, в частности за счет подходящей комбинации материалов и уменьшения поверхностей, создающих условия для износа.

Согласно настоящему изобретению, эта задача решается таким образом, что все бедренные компоненты, или по меньшей мере их мыщелковые поверхности, предназначенные для сочленения с большеберцовыми компонентами, выполняются из плотно-спеченной керамики, что большеберцовый компонент содержит плато большой берцовой кости из плотно-спеченной керамики, которое содержит медиальную сферическую чашку на своей верхней стороне, обращенной к бедренному компоненту, причем медиальная сферическая чашка является неотъемлемой частью плато большеберцовой кости и выполнена с ним в виде одной детали, а поверхность сочленения медиального мыщелка бедренной кости также выполнена сферической и вместе с медиальной сферической чашкой составляет конгруэнтный шаровидный сустав, а латерально рядом с медиальной сферической чашкой расположена выполненная в передне-заднем направлении из множества радиусов и не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости чашка, обеспечивающая вращение бедренного компонента, которая либо выполнена в виде одной детали вместе с плато большеберцовой кости, либо является подвижным вкладышем относительно плато большеберцовой кости. Таким образом достигается уменьшение поверхностей, создающих условия для износа и обеспечивается наименьший износ(истирание) сустава.

Предпочтительно, плато большой берцовой кости на своей нижней поверхности, обращенной к проксимальной части большой берцовой кости, имеет стержень (6) для закрепления. Наиболее предпочтительно, стержень состоит из плотно-спеченной керамики и выполнен с плато большой берцовой кости в виде одной детали. Стержень может иметь не круглое поперечное сечение и, за счет этого, закреплен в естественной большой берцовой кости без возможности вращения.

Предпочтительно, вкладыш состоит из UHMWPE (сверхвысокомолекулярный полиэтилен), PEEK (полиэфирэфиркетон), PAEK (полиарилэфиркетон) или композитов или из плотно-спеченной керамики или полиэтилена.

Вкладыш может быть подвижным в пазу в плато большой берцовой кости, что обеспечивает вращение бедренного компонента. Паз, предпочтительно, выполнен в передне-заднем направлении прямолинейным или с радиусом искривления, определяющим вращение бедренной кости.

Вращение бедренной кости ограничивает внутреннее и внешнее вращение максимально 15-ю градусами.

Для стабилизации сустава в положении вытяжения (разгибания), чашка или вкладыш в переднем направлении предпочтительно имеет возвышение.

Мыщелковая поверхность (1b), вставленная в чашку, предпочтительно помимо движения сгибания также допускает и поступательное движение в передне-заднем направлении.

Согласно изобретению большеберцовый компонент эндопротеза коленного сустава отличается тем, что большеберцовый компонент содержит плато большой берцовой кости из плотно-спеченной керамики, которое содержит медиальную сферическую чашку, которая является неотъемлемой частью плато большеберцовой кости и рядом с медиальной сферической чашкой расположена выполненная в передне-заднем направлении из множества радиусов и не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости чашка, обеспечивающая вращение бедренного компонента, которая либо выполнена в виде одной детали вместе с плато большеберцовой кости, либо является подвижным вкладышем относительно плато большеберцовой кости.

Таким образом, изобретение относится к эндопротезу коленного сустава с большеберцовым компонентом, с бедренным компонентом имеющим две мыщелковых поверхности, и всего одним менисковым компонентом, расположенным между латеральным мыщелком бедренной кости и большеберцовым компонентом, который на своей верхней стороне имеет чашку для приёма и размещения латеральных поверхностей мыщелка бедренного компонента, и который на своей нижней стороне имеет механизм закрепления для прочного, но разъемного соединения с берцовым компонентом, причем медиальная чашка является неотъемлемой частью плато большой берцовой кости и медиальная чашка имеет сферическую геометрию и совместно с сферической геометрией медиального мыщелка бедренного компонента составляет конгруэнтный шаровидный сустав, причем большеберцовый компонент с медиальной чашкой является единой конструкцией (моноблоком) и изготовлен, предпочтительно, из керамического материала и сочленен с бедренным компонентом, также изготовленным из керамики. Модульный латеральный менисковый компонент фиксированный или подвижный (

-fixed- oder -mobile-) предпочтительно изготавливается из UHMWPE и также сочленяется с керамическим бедренным мыщелком.

За счет того, что медиальная чашка выполнена как неотъемлемая часть керамического плато большой берцовой кости и имеет сферическую структуру, такой медиальный шаровой сустав обеспечивает максимально возможную конгруэнтность за счет пары скольжения керамика/керамика по сравнению с сочленением типа керамика/керамика в эндопротезировании тазобедренных суставов, и обещает минимальное истирание. Латерально, создающая возможность вращения, не конгруэнтная мыщелку бедренной кости чашка вкладыша, соединенного с большеберцовым компонентом или подвижного относительно большеберцового компонента, обеспечивает, по большей степени, схожую с естественным коленным суставам кинематику, причем вкладыш изготовлен из UHMWPE, РЕЕК, РАЕК или сочетаний различных материалов, как, например, керамики и полиэтилена.

Фигура 1 показывает эндопротез коленного сустава, согласно изобретению, с бедренным компонентом 1, состоящим из двух мыщелковых поверхностей 1а или 1b для закрепления в дистальной части бедренной кости, и большеберцовый компонент 2 для закрепления в проксимальной части большой берцовой кости. Большеберцовый компонент состоит из плато большой берцовой кости, на обращенной к большой берцовой кости нижней стороне которого расположен стержень 6 для закрепления. На верхней стороне, т.е. на стороне плато большой берцовой кости, обращенной к бедренному компоненту 1, согласно изобретению, расположена медиальная чашка 7, являющаяся неотъемлемой частью керамического плато большой берцовой кости. Эта медиальная чашка 7 имеет сферическую форму. Как бедренный компонент 1, так и большеберцовый компонент 2 выполнены из плотно-спеченный керамики, т.е. являются керамическими деталями. Таким образом, обеспечивается скользящее соединение сустава по типу керамика/керамика, которое практически не приводит к истиранию сустава даже при его продолжительном использовании. Латерально рядом с медиальной сферической чашкой 7 расположена выполненная в передне-заднем направлении из множества радиусов и, таким образом, не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости чашка 8. Эта чашка 8 может быть чашкой, жестко соединенной с большеберцовым компонентом 2, или подвижным относительно большеберцового компонента 2 вкладышем, имея, по большей степени, схожую с естественным коленным суставам кинематику. Подвижный вкладыш предпочтительно состоит из UHMWPE, PEEK, PAEK или композитов или из материала керамики или полиэтилена.

Фигура 1 показывает вариант исполнение чашки 8, которая подвижна в пазу 9 в большеберцовом компоненте 2. Этот паз 9 может быть выполнен в передне-заднем направлении прямолинейным или с радиусом искривления, определяющим вращение бедренной кости, причем вращение бедренной кости ограничивает внутреннее и внешнее вращение примерно 15-ю градусами (не показано). Радиус искривления варьируется в зависимости от соответствующего размера бедренного компонента.

На фигуре 2 изображен большеберцовый компонент 2 с фигуры 1, как вид сверху на плато большой берцовой кости, обращенному к бедренному компоненту 1. На нем хорошо видна медиальная чашка 7, имеющая сферическую форму. Рядом с медиальной чашкой 7 расположена не конгруэнтная мыщелку бедренной кости чашка 8, которая может быть как прочно соединена с плато большой берцовой кости (не показано), так и быть подвижной в пазу 9 плато большой берцовой кости.

Фигура 3 показывает разрез вдоль линии 3-3 на фигуре 2. Не конгруэнтная в передне-заднем направлении с мыщелком бедренной кости 1b чашка 8, прочно закреплена на плато большой берцовой кости или подвижно установлена в пазу 9, в то время как мыщелковая поверхность 1а конгруэнтно сочленена в сферической медиальной чашке 7.

На фигуре 4 показан разрез вдоль линии 4-4 на фигуре 3. Мыщелковая поверхность 1а конгруэнтно сочленена в сферической медиальной чашке 7. Для стабилизации сустава в положении вытяжения (разгибания) чашка 7 имеет возвышение 10.

Фигура 5 показывает разрез вдоль линии 5-5 на фигуре 3. Мыщелковая поверхность 1b сочленена в чашке 8 и помимо движения сгибания также допускает и поступательное движение в передне-заднем направлении. Фигура 5 показывает два возможных положения, а также ход поступательного движения мыщелковой поверхности 1b.

Обозначения на Фигурах:

1. Бедренный компонент,

1а - мыщелковые поверхности

2. Большеберцовый компонент

3. Линия 3-3

4. Линия 4-4

5. Линия 5-5

6. Стержень (Штифт)

7. Медиальная чашка

8. Конгруэнтная чашка

9. Паз

10. Возвышение

11. Плато большой берцовой кости

1. Эндопротез коленного сустава с бедренным компонентом (1), имеющим две мыщелковые поверхности (1а, 1b) для закрепления в дистальной части бедренной кости, и большеберцовым компонентом (2) для закрепления в проксимальной части большой берцовой кости и со скользящими поверхностями между обоими компонентами (1, 2), отличающийся тем, что весь бедренный компонент (1), или по меньшей мере его мыщелковые поверхности (1а, 1b), состоит из плотноспеченной керамики для сочленения с большеберцовым компонентом (2), что большеберцовый компонент (2) включает в себя плато большой берцовой кости из плотноспеченной керамики, содержащее медиальную сферическую чашку (7) на своей верхней стороне, обращенной к бедренному компоненту (1), причем медиальная сферическая чашка (7) является неотъемлемой частью плато большой берцовой кости и выполнена с ним в виде одной детали, а поверхность сочленения медиального мыщелка бедренной кости (1а) также выполнена сферической и вместе с медиальной сферической чашкой (7) составляет конгруэнтный шаровидный сустав, а латерально рядом с медиальной сферической чашкой (7) расположена выполненная в переднезаднем направлении из множества радиусов и не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости (1b) чашка (8), обеспечивающая вращение бедренного компонента (1), которая является подвижным вкладышем относительно плато большой берцовой кости.

2. Эндопротез коленного сустава по п. 1, отличающийся тем, что плато большой берцовой кости на своей нижней поверхности, обращенной к проксимальной части большой берцовой кости, имеет стержень (6) для закрепления.

3. Эндопротез коленного сустава по п. 1, отличающийся тем, что вкладыш состоит из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), полиэфирэфиркетона (PEEK), полиарилэфиркетона (PAEK) или композитов или из плотноспеченной керамики или полиэтилена.

4. Эндопротез коленного сустава по п. 1, отличающийся тем, что вкладыш является подвижным в пазу (9) в плато большой берцовой кости.

5. Эндопротез коленного сустава по п. 4, отличающийся тем, что паз (9) выполнен в переднезаднем направлении прямолинейным или с радиусом искривления, определяющим вращение бедренной кости.

6. Эндопротез коленного сустава по п. 5, отличающийся тем, что вращение бедренной кости ограничивает внутреннее и внешнее вращение максимально 15-ю градусами.

7. Эндопротез коленного сустава по п. 1, отличающийся тем, что чашка (7) или вкладыш в переднем направлении имеет возвышение (10).

8. Эндопротез коленного сустава по п. 1, отличающийся тем, что мыщелковая поверхность (1b) может быть вставлена в чашку (8) и может допускать помимо движения сгибания также и поступательное движение в переднезаднем направлении.

9. Большеберцовый компонент эндопротеза коленного сустава по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что большеберцовый компонент (2) включает в себя плато большой берцовой кости из плотноспеченной керамики, содержащее медиальную сферическую чашку (7), являющуюся неотъемлемой частью плато большой берцовой кости и выполненную с ним в виде одной детали, и рядом с медиальной сферической чашкой (7) расположена выполненная в переднезаднем направлении из множества радиусов и не конгруэнтная с мыщелком бедренной кости чашка (8), обеспечивающая вращение бедренного компонента (1), которая является подвижным вкладышем относительно плато большой берцовой кости.