УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО ВКЛАДЫША МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЧАШКИ ИЛИ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ЧАШКИ ДЛЯ ЭКСПРЕСС-МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНОСА ПОЛИЭТИЛЕНА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДУЛЯ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА В ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Устройство относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии, эндопротезированию тазобедренного сустава, экспериментальной медицине, биомеханике.
Эксплуатационные характеристики эндопротезов в значительной степени зависят от свойств конструкционных материалов. Особую опасность представляют продукты износа эндопротезов. Постоянно возрастающие и все более высокие требования современной ортопедии и социальные аспекты, заставляют различные фирмы-производители разрабатывать и выпускать новые низкофрикционные эндопротезы с минимальным износом в узлах трения. Данная проблема связана с тем, что увеличивающиеся число молодых пациентов, нуждающихся в тотальном замещении тазобедренного сустава, диктует необходимость удлинения жизненного цикла протезов с тем, чтобы избежать ревизионной имплантации по причине износа материала [Загородгний Н.В. Низкофрикционные эндопротезы в хирургии тазобедренного сустава / Н.В. Загородний, С.А. Калашников, Х.М. Магомедов // Вестник РУДН - 2002 - №2, - С. 52-60].
Износ полиэтилена чашки или вкладыша металлической чашки эндопротеза тазобедренного сустава сопровождается развитием асептической нестабильности компонентов эндопротеза тазобедренного сустава, и чем раньше и быстрее изнашивается полиэтилен, тем быстрее развивается асептическая нестабильность компонентов эндопротеза [Истомин С.Ю. Прогнозирование и диагностика нестабильности после тотального эндопротезирования при деформирующем остеоартрозе тазобедренного сустава: дисс… канд. мед. наук. - Челябинск, 2009; Кавалерский Г.М., Мурылев В.Ю., Петров Н.В., Силин Л.Л., Рукин Я.А. Асептическое расшатывание эндопротеза тазобедренного сустава. - М.: Медицина, 2011. - 191 с; Кузнецов И.В. Диагностика и профилактика развития ранней нестабильности бесцементных эндопротезов тазобедренного сустава: дисс… канд. мед. наук. - Тюмень, 2009; Николенко В.К., Буряченко Б.П., Давыдов Д.В., Николенко М.В. Эндопротезирование при ранениях, повреждениях и заболеваниях тазобедренного сустава. - М.: ОАО Изд-во «Медицина», 2009. - 356 с.; Руцкий А.В. К проблеме эндопротезирования крупных суставов / А.В. Руцкий, А.П. Маслов, А.В. Руцкий, А.П. Маслов // Медицинские новости. - 2005. - №12. - С. 73-76.; Тихилов Р.М. Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / Р.М. Тихилов, В.М. Шаповалов. - СПб.: РНИИТО им. Р.Р. Вредена, 2008. - 301 с.]
Однако, в доступной нам литературе мы не нашли работ, посвященных обоснованию экспресс-моделирования износа полиэтилена экспериментального модуля эндопротеза тазобедренного сустава в динамических условиях, с учетом фиксации полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки специальным устройством, позволяющим изменять угол горизонтальной инклинации.
Близкое решение данной проблемы можно найти в работе [Ягников С.А., Митин В.Н., Гаврюшенко Н.С. Исследование пары трения эндопротезов тазобедренного сустава для собак, представленных на отечественном рынке. «Ветеринар». 2001, 4, 20-24]. Авторы Исследованию были подвергнуты 5 неразъемных эндопротезов с металл - металлической парой трения (CoCrMo/CoCrMo) по типу К.М. Сиваша Государственного экспериментального предприятия Центрального института травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова (ГЭП «ЦИТО») и пять разъемных эндопротезов с металлополимерной парой трения (головка - CoCrMo/вертлужный компонент - высокомолекулярный полиэтилен) Швейцарской фирмы MATHYS Определение коэффициента трения проводили на универсальной испытательной машине Zwick 1464 (фото 3). При испытании использовали два датчика: датчик силы (шкала 1 кН - 1000 Н) и датчик крутящих моментов (шкала 5 Нм). Образцы закрепляли в трехкулачковые зажимы. Осевая нагрузка в узле трения составила 300 Н, что соответствует величине средней вертикальной составляющей реакции опоры тазовой конечности собаки весом 40-45 кг. Для приближения условий испытаний к реальным в пары трения эндопротезов добавляли синовиальную жидкость из суставов здоровых доноров. Скорость вращения в эксперименте - 1 Гц (один оборот в секунду). Программировали от 50 до 150 оборотов в испытательной машине, что соответствует сроку службы эндопротеза при замещении тазобедренного сустава = от 3 до 6 лет.
Наиболее близкое решение проблемы отображено в рекомендациях «Протезы тазобедренных суставов. Лабораторная оценка степени износа трущихся поверхностей. Основные рекомендации. Р 42-610-02». Рекомендации разработаны Всероссийским научно-исследовательским и испытательным институтом медицинской техники (ВНИИИМТ). Разработчики: А.И. Жабин; Т.И. Носкова, д.м.н.; Н.С. Гаврюшенко, д.т.н.; В.И. Захарова; Л.Н.Образцова; А.А. Курзин, к.т.н.
Настоящие рекомендации разработаны на основе международного технического отчета ИСО/ТО 9326-89 "Частичные и полные протезы тазобедренных суставов. Рекомендации по лабораторной оценке изменения формы опорных поверхностей", выпущенного техническим комитетом ТК 150 ИСО "Имплантаты для хирургии". УТВЕРЖДЕНЫ Министерством здравоохранения Российской Федерации 27 февраля 2002 г. Дата введения: 1 марта 2002 г. В п 4. (общие рекомендации по определению износа)
Однако в описании методики не говорится, каким образом ориентированы продольная ось головки и ось шейки ножки модуля по отношению к плоскости входа в чашку модуля эндопротеза, не указывается способ фиксации полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки для экспресс-моделирования износа полиэтилена. Следуя описанию методики, пространственное соотношение компонентов модуля эндопротеза может отличаться от данных показателей морфометрии нормального тазобедренного сустава, в результате чего полученные данные по износу полиэтиленового вкладыша или полиэтиленовой чашки могут варьировать.
Технический результат - обеспечение фиксации полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки для экспресс-моделирования износа полиэтилена экспериментального модуля эндопротеза тазобедренного сустава в динамических условиях.
Технический результат обеспечивается тем, что устройство, имеет с одного конца дно со сквозными отверстиями по периферии и одно отверстие в центре, а на внешней стороне стенок цилиндра имеются градуировка от 0 до 360° и отверстия для фиксации полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки, при этом, цилиндр присоединен дном к горизонтальной поверхности станины, имеющей одно отверстие для фиксации цилиндра и один выступ для фиксации чашки под углом 10°, 20° или 30° в горизонтальной плоскости, а на боковых поверхностях станина имеет градуировку от 0 до 40° и отверстия для винтов, фиксирующих держатель станины, который крепится в отверстиях станины на нижней ее поверхности.
Полезная модель поясняется фигурами
На фиг. 1 представлен цилиндр (вид сбоку): 1 - градуировка от 0° до 360°.
На фиг. 2 представлен цилиндр (вид сверху): 2 - дно цилиндра; 3 - сквозное отверстие.
На фиг. 3 представлен цилиндр (вид снизу): 4 - отверстия для соединения с фиксирующим выступом на горизонтальной поверхности станины;
На фиг. 4 представлена станина (вид спереди) 5 - градуировка станины; 6 - фиксирующий выступ;
На фиг. 5 представлена станина (вид сверху) 5 - фиксирующий выступ;
На фиг. 6 представлена станина (вид снизу) 7 - отверстия для винтов, фиксирующих держатель станины;
На фиг. 7 представлен держатель для станины;
На фиг. 8 изображен фиксирующий винт;
На фиг. 9 изображен винт для фиксации полиэтиленового вкладыша;
На фиг. 10 представлена станина с держателем 6 - станина; 8 - держатель для станины;
На фиг. 11 представлено устройство в сборе (вид сбоку): 8 - держатель для станины; 9 - станина; 10 - цилиндр
На фиг. 12 представлено устройство в сборе (вид сверху): 9 - станина; 10 - цилиндр; 11 - полиэтиленовый вкладыш.
Устройство работает следующим образом: присоединяем цилиндр к станине и придаем ему нейтральное положение в горизонтальной плоскости. Нейтрального положения цилиндра в горизонтальной плоскости мы достигаем путем установки нулевой отметки градуировки, имеющейся на стенке цилиндра (фиг. 1) относительно нулевой метки, имеющейся на горизонтальной плоскости станины (фиг. 4, 5, 6). При этом, имеющийся фиксирующий выступ на горизонтальной поверхности станины (фиг 4, 5), должен войти в одно из отверстий, расположенных по периферии дна цилиндра (фиг. 3). Затем в цилиндр, соединенный со станиной (фиг. 11) устанавливаем полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовую чашку (фиг. 12) и фиксируем специальными винтами (фиг. 9) через отверстия в стенках цилиндра. При необходимости отклонения цилиндра в горизонтальной плоскости на определенный угол по часовой или против часовой стрелки, мы смещаем цилиндр кверху от станины настолько, чтобы фиксирующий выступ станины вышел из отверстия дна цилиндра, после чего цилиндр поворачиваем по часовой или против часовой стрелки на необходимый угол, отмечаемый смещением и установлением нулевой отметки цилиндра относительно нулевой отметки станины (фиг 11). Соответственно с цилиндром вращается на необходимый угол фиксированная в нем полиэтиленовая чашка или полиэтиленовый вкладыш металлической чашки (фиг. 12). Перед испытанием мы закрепляем цилиндр в станине при помощи фиксирующего винта (фиг 8). Затем присоединяем к станине (фиг. 4) ее держатель (фиг. 7) путем введения соответствующего конца держателя в фиксирующее отверстие станины, обозначенное нулем (фиг. 10). Затем держатель устройства закрепляем в фиксирующем узле испытательной машины. При таком положении держателя в станине цилиндр находится в строго вертикальном положении, или перпендикулярно горизонтальной плоскости фиксирующего узла испытательной машины. При необходимости отклонения цилиндра во фронтальной (или саггитальной) плоскости на определенный угол мы переставляем держатель в отверстие станины, обозначенное необходимым градусом (фиг. 6) и закрепляем устройство в фиксирующем узле испытательной машины.
Таким образом, техническое решение позволяет не только фиксировать полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовую чашку для экспресс-моделирования износа полиэтилена, но и изменять положение испытываемых устройств в трех плоскостях на заданный угол для экспресс-моделирования износа полиэтилена в при различных углах горизонтальной инклинации, чем успешно достигается технический результат изобретения.
Экспериментальный пример
В лабораторных условиях головку эндопротеза тазобедренного сустава крепим к фиксатору, один конец которого изготовлен в виде конуса и соответствует конусу посадочного ложа головки эндопротеза. Далее полученную конструкцию, включающую головку и фиксатор устанавливаем в модуль эндопротеза тазобедренного сустава. Затем присоединяем цилиндр к станине и придаем ему нейтральное положение в горизонтальной плоскости. Нейтрального положения цилиндра в горизонтальной плоскости мы достигаем путем установки нулевой отметки градуировки, имеющейся на стенке цилиндра (фиг. 1) относительно нулевой метки, имеющейся на горизонтальной плоскости станины (фиг. 4, 5, 6). При этом, имеющийся фиксирующий выступ на горизонтальной поверхности станины (фиг 4, 5), должен войти в одно из отверстий, расположенных по периферии дна цилиндра (фиг. 3). Затем в цилиндр, соединенный со станиной (фиг. 11) устанавливаем полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовую чашку (фиг. 12) и фиксируем специальными винтами (фиг. 9) через отверстия в стенках цилиндра. Экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава фиксируем в устройстве таким образом, чтобы головка находилась в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки модуля эндопротеза. Устройство с полиэтиленовым вкладышем металлической чашки устанавливаем так, чтобы продольная ось головки и ось шейки ножки модуля эндопротеза были перпендикулярны к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки модуля эндопротеза (фиг. 5). Далее отклоненяем цилиндр в горизонтальной плоскости на определенный угол по часовой стрелке, цилиндр смещается кверху от станины настолько, чтобы фиксирующий выступ станины вышел из отверстия дна цилиндра, после чего цилиндр поворачиваем на угол 10°, затем на угол 20°, и на угол 30°. С цилиндром вращается на необходимый угол фиксированный в нем полиэтиленовый вкладыш металлической чашки, позволяя тем самым осуществляется моделирование наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава, при отклонении на 10° - 1-й степени, при отклонении на 20 и 30° - наружная ротационная контрактура 2 и 3 степени, соответственно. После установки головки и полиэтиленового вкладыша металлической чашки под углами 10, 20 и 30° проводим экспресс-моделирование износа полиэтиленового вкладыша или полиэтиленовой чашки модуля эндопротеза. После проведения экспресс-моделирования исследуем износ полиэтиленового вкладыша чашки или полиэтиленовой чашки экспериментального модуля эндопротеза тазобедренного сустава.