СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НАРУЖНОЙ РОТАЦИОННОЙ КОНТРАКТУРЫ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ МОДУЛЕ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
METHOD FOR MECHANICAL SIMULATION OF EXTERNAL ROTATION CONTRACTURE OF HIP JOINT IN EXPERIMENT MODULE OF HIP IMPLANT

Способ относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии, эндопротезированию тазобедренного сустава, экспериментальной медицине, биомеханике.
У больных коксартрозом (КА) в большинстве случаев имеется наружная ротационная контрактура (НРК) тазобедренного сустава (ТБС) разной степени выраженности, сочетающаяся со сгибательно-аддукционной контрактурой [Колесник А.И. Новые технологические решения и профилактика осложнений в эндопротезировании тазобедренного сустава: дис.… д-ра мед. наук: 14.00.22 / А.И. Колесник. - Курск, 2002. - 295 с.; Ахтямов, И.Ф. Ошибки и осложнения эндопротезирования тазобедренного сустава: рук. для врачей / И.Ф. Ахтямов, И.И. Кузьмин. - Казань: Центр оперативной печати, 2006. - 328 с.; Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб., 2008. - 324 с.].
Имеется ряд работ с информацией о НРК при различных формах КА и методиках оперативного устранения ее [Колесник А.И. Новые технологические решения и профилактика осложнений в эндопротезировании тазобедренного сустава: дис.… д-ра мед. наук: 14.00.22/ А.И. Колесник. - Курск, 2002. - 295 с.]. О необходимости интраоперационного устранения НРК ТБС при эндопротезировании больных коксартрозом пишут многие авторы [Колесник, А.И. Новые технологические решения и профилактика осложнений в эндопротезировании тазобедренного сустава: дис.… д-ра мед. наук: 14.00.22 / А.И. Колесник. - Курск, 2002. - 295 с.; Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб., 2008. - 324 с.; Методика транспозиции группы мышц наружных ротаторов бедра при эндопротезировании больных коксартрозом с наружной ротационной контрактурой тазобедренного сустава / И.М. Солодилов, С.Г. Сизых, М.Ф. Латиф, С.П. Севрюкова, Л.С. Афанасьева // Молодежная наука и современность: Материалы 75-й юбилейной итог. Всерос. науч. конф. студентов и молодых ученых с междунар. участием, посвящ. 75-летию КГМУ (Курск, 20-21 апр. 2010 г.). - Курск, 2010. - Ч.1. - С.153-154; Методика транспозиции группы мышц наружных ротаторов бедра при эндопротезировании больных коксартрозом с наружной ротационной контрактурой тазобедренного сустава / А.И. Колесник, А.И. Бежин, В.Н. Мишустин, И.М. Солодилов, С.Г. Сизых, М.Ф. Латиф, С.П. Севрюкова // Сб. тез. IX съезда травматологов ортопедов (Саратов, 15-17 сент. 2010 г.). - Саратов, 2010 г. - Т.1. - С.417-418; Анализ результатов анатомо-хирургического моделирования и устранения наружной ротационной контрактуры тазобедренного сустава / И.М. Солодилов, С.Г. Сизых, Е.В. Колобаева, С.А. Кравченко, А.В. Алпеев, С.В. Гонеев, Е.В. Корнева, Д.А. Михайлов // Молодежная наука и современность: Материалы 77-й Всерос. науч. конф. студентов и молодых ученых (Курск, 18-19 апр. 2012 г.). - Курск, 2012. - Ч.1. - С.241].
У пациентов с коксартрозом клинически и рентгенологически выделяют 3 степени наружной ротационной контрактуры тазобедренного сустава [Колесник, А.И. Новые технологические решения и профилактика осложнений в эндопротезировании тазобедренного сустава: дис.… д-ра мед. наук: 14.00.22 / А.И. Колесник. - Курск, 2002. - 295 с.].
Наличие НРК у лиц, страдающих коксартрозом, ухудшает биомеханику тазобедренного сустава, в связи с чем многие авторы рекомендуют интраоперационное устранение НРК ТБС для восстановления мышечного «баланса» ТБС и улучшения результатов эндопротезирования, более качественного восстановления функции ТБС [Колесник А.И. Новые технологические решения и профилактика осложнений в эндопротезировании тазобедренного сустава: дис.… д-ра мед. наук: 14.00.22 / А.И. Колесник. - Курск, 2002. - 295 с.; Ахтямов, И.Ф. Ошибки и осложнения эндопротезирования тазобедренного сустава: рук. для врачей / И.Ф. Ахтямов, И.И. Кузьмин. - Казань: Центр оперативной печати, 2006. - 328 с.; Руководство по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб., 2008. - 324 с.].
Сохранение НРК при эндопротезировании больных КА вызывает нарушение распределения сил трения в модуле эндопротеза ТБС, что приводит к неравномерному износу трущихся поверхностей компонентов эндопротеза, следствием чего является раннее изнашивание и нестабильность компонентов эндопротеза, ухудшает ранние и отдаленные результаты эндопротезирования больных КА [Патент RU 2139004, C1 6 A61B 17/56. Изобретения (заявки и патенты). - 1999. - №28. - С.8.; Патент RU № 2423942 C1 A61B 17/56 от 20.07.2011. Бюл. №20 от 20.07.2011 г.; Патент № 2423908, 20.07.2011].
Однако в доступной нам литературе мы не нашли работ, посвященных экспериментальному обоснованию интраоперационного устранения НРК ТБС при эндопротезировании больных коксартрозом.
Близкое решение данной проблемы можно найти в работе Ягникова С.А. [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]. Исследованию были подвергнуты 5 неразъемных эндопротезов с металл-металлической парой трения (CoCrMo/СоСrМо) по типу К.М. Сиваша, Государственного экспериментального предприятия Центрального института травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова (ГЭП «ПИТО») и пять разъемных эндопротезов с металлополимерной парой трения (головка - СоСrМо/вертлужный компонент - высокомолекулярный полиэтилен) Швейцарской фирмы MATHYS Определение коэффициента трения проводили на универсальной испытательной машине Zwick 1464. 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 составляла 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 ГОСТ Р ИСО 9326-2005 Имплантаты для хирургии. Эндопротезы тазобедренного сустава частичные и тотальные. Лабораторные оценки изменения формы опорных поверхностей [Национальный стандарт российской федерации, имплантаты для хирургии, эндопротезы тазобедренного сустава частичные и тотальные лабораторные оценки изменения формы опорных поверхностей], а также в «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) «основные рекомендации. Р 42-610-02» предлагается: «Полный протез тазобедренного сустава (эндопротез) состоит из ацетабулярного компонента, замещающего вертлужную впадину, и бедренного компонента, замещающего проксимальную часть бедренной кости. Опорные поверхности этих компонентов в области взаимного контакта изменяются в процессе эксплуатации или испытаний». В п. 5.1.(приготовление образцов) «Основные рекомендации. Ρ 42-610-02» указано, что «После изготовления и контроля характеристик испытательные образцы помещают в испытательную установку, добавляют смазку и начинают циклически подавать нагрузку. Одновременно начинают регистрировать силу трения». «Обычно проводят порядка 250000 нагрузочных циклов».
Технический результат - разработать эффективный способ механического моделирования наружной ротационной контрактуры тазобедренного сустава в экспериментальном модуле эндопротеза тазобедренного сустава.
Технический результат достигается следующим путем: используют экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава, состоящий из головки, фиксированной на держателе, полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки и устройства для фиксации чашки, при этом головка состоит из керамики или металлических сплавов и имеет шероховатую поверхность, а устройство для фиксации чашки позволяет менять положение полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки, далее в ходе эксперимента головку на держателе устанавливают в одном из двух цанговых патронов универсальной испытательной машины, а устройство с полиэтиленовым вкладышем металлической чашки или полиэтиленовой чашкой устанавливают в другом цанговом патроне универсальной испытательной машины таким образом, чтобы головка была полностью погружена в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовую чашку, после этого головку модуля устанавливают в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке так, чтобы продольная ось головки была отклонена по отношению к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или в полиэтиленовую чашку на 10 градусов, что соответствует наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава 1-й степени, затем головку модуля устанавливают в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке так, чтобы продольная ось головки была отклонена по отношению к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или в полиэтиленовую чашку на 20 градусов, что соответствует наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава 2-й степени, далее головку модуля устанавливают в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке так, чтобы продольная ось головки была отклонена по отношению к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или в полиэтиленовую чашку на 30 градусов, что соответствует наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава 3-й степени.
Изобретение поясняется следующими фигурами.
На фиг. 1. представлен общий вид устройства до проведения испытания 1 - головка; 2 - ножка модуля; 4 - устройство для фиксации чашки: 4а -цилиндр с градуировкой; 4б - станин.
На фиг. 2. представлен общий вид устройства до проведения испытания (крупный план): 1 - головка; 2 - ножка модуля; 4 - устройство для фиксации чашки: 4а - цилиндр с градуировкой; 4б - станин.
На фиг. 3. представлен общий вид устройства до проведения испытания (вид сверху): 1 - головка; 2 - ножка модуля; 4 - устройство для фиксации чашки: 4а - цилиндр с градуировкой; 4б - станин.
На фиг. 4. представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки при значении УГИ 10°: 5 - значение градуировки станины 10°.
На фиг. 5. представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки при значении УГИ 10° (крупный план): 5 - значение градуировки станины 10°.
На фиг. 6. представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки при значении УГИ 20°: 6 - значение градуировки станины 20°.
На фиг. 7. представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки при значении УГИ 20° (крупный план): 6 - значение градуировки станины 20°.
На фиг. 8. представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки при значении УГИ 30°: 7 - значение градуировки станины 30°.
На фиг. 9. представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки при значении УГИ 30°(крупный план): 7 - значение градуировки станины 30°.
Способ осуществляется следующим образом.
Способ механического моделирования наружной ротационной контрактуры тазобедренного сустава в экспериментальном модуле эндопротеза тазобедренного сустава, характеризующегося тем, что используется экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава, состоящий из следующих компонентов: головки, фиксированной на держателе, полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовая чашка и устройства для фиксации чашки (фиг. 1, 2, 3), при этом головка состоит из керамики или металлических сплавов и имеет шероховатую поверхность. Устройство для фиксации чашки позволяет менять положение полиэтиленового вкладыша металлической чашки или полиэтиленовой чашки. В ходе эксперимента головку на держателе устанавливаем в одном из двух цанговых патронов универсальной испытательной машины, а устройство с полиэтиленовым вкладышем металлической чашки или полиэтиленовой чашкой устанавливаем в другом цанговом патроне универсальной испытательной машины таким образом, чтобы головка была полностью погружена в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовую чашку, после этого головку модуля устанавливают в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке так, чтобы продольная ось головки была отклонена по отношению к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или в полиэтиленовую чашку на 10 градусов, что соответствует наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава 1-й степени (фиг. 4, 5).
В ходе дальнейшего эксперимента, головку модуля устанавливают в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке так, чтобы продольная ось головки была отклонена по отношению к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или в полиэтиленовую чашку на 20 градусов, что соответствует наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава 2-й степени, (фиг. 6, 7). На следующем этапе испытания (фиг. 8, 9) головку модуля устанавливают в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке так, чтобы продольная ось головки была отклонена по отношению к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или в полиэтиленовую чашку на 30 градусов, что соответствует наружной ротационной контрактуре тазобедренного сустава 3-й степени.