МЕДИЦИНСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ
MEDICAL DEVICE AND METHOD

Изобретение относится к приемнику и соответствующему сопрягаемому с ним элементу. В частности, изобретение относится к ортопедическим суставным протезам, предназначенным для замены поврежденных или утративших функцию шаровидных суставов.
В обычных условиях элементы шарнирного соединения, шар и гнездо, относят к жестким элементам с заданными при проектировании и изготовлении геометрическими размерами. На практике, после установки в теле пациента, оба элемента подвергаются деформации либо вследствие механических воздействий в процессе функционирования, либо в результате временных механических воздействий при установке. В зависимости от характеристик протезных материалов и силы воздействия на компоненты протеза деформацию компонентов рассматривают как временную или как постоянную. В описании изобретения представлен инновационный метод анализа и сведения к минимуму последствий деформаций.
Сопрягаемые компоненты шарнирного соединения принято рассматривать как неполные сферы. Поскольку в принципе шарнирного соединения заложено максимальное обеспечение жидкой пленочной смазкой, то эти сферы, как правило, изготовлены с высокой геометрической точностью и высоким качеством поверхностной шлифовки, а их относительные размеры таковы, что между ними существует лишь небольшое расстояние, которое обычно называют зазором. Благодаря зазору обеспечен приток соответствующей жидкой смазки и снижено вращательное трение в шарнирном соединении при его движениях.
Величина оптимального зазора невелика и составляет менее 0,5% диаметра шаровой опорной поверхности. При сильном уменьшении зазора проникновение смазки затруднено, что ведет к повышению вращательного трения опорной поверхности. Увеличенный момент трения, прилагаемый в зоне крепления устройства к кости, приводит к преждевременному выходу устройства из строя в результате ингибирования врастания в кость и ослабления крепления устройства. Слишком большое увеличение зазора приводит к нарушению функции смазки из-за уменьшения площади контакта между компонентами шарнирной пары и ухудшения распространения смазочного материала по участку контакта опорных поверхностей.
Используемый в медицине компонент-чашка обычно имеет полусферическую наружную поверхность, вводимую в соприкосновение с подготовленной вертлужной впадиной тела, и внутреннюю, возможно, неполную сферу, содержащую опорную поверхность чашки. На приспособлении для прессовой посадки вертлужную впадину обычно подготавливают согласно соответствующей сферической поверхности с помощью сферических рассверливающих инструментов. Сферическая подготовленная поверхность имеет меньший диаметр, чем внешняя поверхность чашки, поэтому, когда компонент-чашку с усилием помещают на свое место, на указанный компонент действуют силы сжатия со стороны подготовленной поверхности вертлужной впадины, которые оказывают на него давление, изменяющее его форму. Эти силы оказывают воздействие либо равномерно по всему открытому диаметру чашки, либо неравномерно, в зависимости от характера вертлужной впадины. Следовательно, деформация компонента-чашки под воздействием указанных сил приводит к уменьшению его эффективного размера, а при неравномерном воздействии лишает опорную поверхность устройства надлежащей степени сферичности, обеспечивающей поддержание необходимых смазочных свойств.
Кроме того, на компонент-чашку действуют силы вследствие весовой нагрузки. Они, в свою очередь, либо уменьшают общий диаметр опорной поверхности чашки, либо лишают устройство необходимой степени сферичности, что приводит к ухудшению опорных свойств.
Указанные деформации, как правило, имеют величину в пределах 0,5% диаметра опорной поверхности и, следовательно, оказывают влияние на рабочие свойства опорной поверхности, так как изменяют момент трения, создаваемый опорной поверхностью при эксплуатации.
Форма компонента-головки также подвергается изменениям при установке. Если головка имеет незначительное поперечное сечение и необходима прессовая посадка ее на подготовленную бедренную кость, независимо от того, обработана цементированием поверхность бедренных компонентов или не обработана, то любые отклонения в подготовке бедренной кости от разработанных спецификаций приведут к асимметричной внутренней нагрузке на головку. Это, в свою очередь, приведет к деформации первоначально круглого компонента. Это, в свою очередь, приведет к искажению сферической поверхности головки, также приводя к ухудшению свойств опорной поверхности.
Задача изобретения заключается в устранении указанных проблем.
Варианты осуществления изобретения предоставляют хирургу содержащие чашку и головку устройства, имеющие соответствующие зазоры, рассчитанные на испытываемые деформации. Таким образом, преимущество изобретения заключается в уменьшении последствий деформаций, возникающих при установке и эксплуатации устройства.
В соответствии с первым аспектом изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первая часть имеет несферическую поверхность.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет сферическую поверхность.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первая часть имеет асимметричную поверхность.
Наличие у первой части асимметричной поверхности исключает вращательную симметрию указанной поверхности относительно оси, пересекающей приемник.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет симметричную поверхность.
Наличие у первой части симметричной поверхности обеспечивает вращательную симметрию указанной поверхности относительно оси, пересекающей приемник.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первая и вторая части являются прерывистыми.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем, по меньшей мере, одной из указанных первой и второй частей придана форма, компенсирующая деформации приемника в процессе эксплуатации.
В соответствии с пятым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с приемником в процессе эксплуатации, причем первая часть имеет несферическую поверхность.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет сферическую поверхность.
В соответствии с шестым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с приемником в процессе эксплуатации, причем первая часть имеет асимметричную поверхность.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет симметричную поверхность.
В соответствии с седьмым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с приемником в процессе эксплуатации, причем указанные первая и вторая части имеют прерывистые поверхности.
В соответствии с восьмым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее соприкосновение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с приемником в процессе эксплуатации, при этом, по меньшей мере, одной из указанных первой и второй частей придана форма, компенсирующая деформации сопрягаемого элемента и/или приемника в процессе эксплуатации.
В соответствии с первыми восемью аспектами изобретения второй части придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с сопрягаемым элементом при нормальной эксплуатации. При экстремальных перемещениях возможно кратковременное соприкосновение второй части с сопрягаемым элементом.
Термин «деформация» означает в ряде случаев «искажение или изменение формы приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «устранение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «предотвращение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «уменьшение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «минимизация деформации приемника».
В соответствии с девятым аспектом изобретения предложена система, состоящая из приемника в соответствии с любым с первого по четвертый аспекты, в сочетании с сопрягаемым элементом в соответствии с любым с пятого по восьмой аспекты изобретения.
Устройства и системы в соответствии с любым из первых девяти аспектов изобретения обеспечивают непосредственное соприкосновение опорных поверхностей. То есть, в некоторых вариантах изобретения зазор между опорными поверхностями не предусмотрен. В этих случаях устройства изготовлены из материалов с очень низким коэффициентом трения.
В соответствии с десятым аспектом изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первая часть имеет несферическую поверхность, которой придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом в процессе эксплуатации.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет сферическую поверхность.
В соответствии с одиннадцатым аспектом изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первая часть имеет асимметричную поверхность, которой придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
Наличие у первой части асимметричной поверхности исключает вращательную симметрию указанной поверхности относительно оси, пересекающей приемник.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет симметричную поверхность.
Наличие у первой части симметричной поверхности обеспечивает вращательную симметрию указанной поверхности относительно оси, пересекающей приемник.
Согласно двенадцатому аспекту изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первая и вторая части являются прерывистыми, при этом первой части придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
Согласно тринадцатому аспекту изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с сопрягаемым элементом в процессе эксплуатации, причем первой части придана форма, компенсирующая деформацию приемника, при этом первой части придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
Термин «деформация» означает в ряде случаев «отклонение от формы или искажение формы приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «устранение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «предотвращение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «уменьшение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «минимизация деформации приемника».
В соответствии с четырнадцатым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с приемником в процессе эксплуатации, причем указанная первая часть имеет несферическую поверхность, которой придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет сферическую поверхность.
В соответствии с пятнадцатым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с приемником в процессе эксплуатации, причем указанная первая часть имеет ассиметричную поверхность, которой придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
Согласно некоторым вариантам изобретения, указанная первая часть имеет симметричную поверхность.
В соответствии с шестнадцатым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с приемником в процессе эксплуатации, причем первая и вторая части являются прерывистыми, при этом первой части придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
В соответствии с семнадцатым аспектом изобретения предложен сопрягаемый элемент, предназначенный для вмещения в приемник, содержащий:
первую часть, которой придана форма, обеспечивающая ее сопряжение с приемником в процессе эксплуатации;
вторую часть, которой придана форма, обеспечивающая отсутствие сопряжения с приемником в процессе эксплуатации, причем, по меньшей мере, одной из указанных первой и второй частей придана форма, компенсирующая деформации сопрягаемого элемента и/или приемника в процессе эксплуатации, при этом первой части придана форма, обеспечивающая возможность протекания текучей среды между приемником и сопрягаемым с ним элементом.
В соответствии с аспектами с десятого по семнадцатый изобретения, указанной второй части придана форма, обеспечивающая отсутствие соприкосновения с сопрягаемым элементом при нормальной эксплуатации. При экстремальных перемещениях возможно кратковременное соприкосновение второй части с сопрягаемым элементом.
Термин «деформация» означает в ряде случаев «отклонение от формы или искажение формы приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «устранение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «предотвращение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «уменьшение деформации приемника».
Термин «компенсация» означает в ряде случаев «минимизация деформации приемника».
В соответствии с восемнадцатым аспектом изобретения предложена система, состоящая из приемника в соответствии с любым из аспектов с десятого по тринадцатый изобретения, в сочетании с сопрягаемым элементом в соответствии с любым из аспектов с четырнадцатого по семнадцатый изобретения.
Устройства и системы, в соответствии с любым из аспектов с десятого по восемнадцатый изобретения, обеспечивают поступление и/или протекание текучей среды в зазор, образованный между приемником и сопрягаемым с ним элементом в процессе эксплуатации, например, при артикуляции бедренного протеза. Как вариант, указанная текучая среда представляет собой смазку. Как вариант, предусмотрена текучая среда синтетического, или естественного происхождения. Как вариант, предусмотрена телесная жидкость, или синовиальная жидкость.
Согласно девятнадцатому аспекту изобретения предложен приемник для вмещения сопрягаемого с ним элемента, содержащий сопрягаемую поверхность, ограниченную эллипсоидом с разными осями или вытянутым эллипсоидом.
Согласно двадцатому аспекту изобретения предложен приемник в виде чашки, имеющий внешнюю первую часть и внутреннюю вторую часть, причем указанные первая и вторая части имеют различные радиусы.
Согласно одному из вариантов изобретения, соотношение радиусов первой и второй частей задано отношением R1/R2, причем значение R1/R2 лежит в диапазоне от 0,995310 до 0,999999.
Как вариант, значение R1/R2 лежит в диапазоне от 0,996603 до 0,999199.
Согласно одному из вариантов изобретения, центры R1 и R2 удалены друг от друга на расстояние Х1, измеряемое вдоль торцевой кромки чашки, причем значение Х1 лежит в диапазоне от 178 до 416.
Как вариант, значение Х1 лежит в диапазоне от 208 до 312.
Согласно одному из вариантов изобретения, центры R1 и R2 удалены друг от друга на расстояние Z1, измеряемое вдоль оси чашки, причем значение Z1 лежит в диапазоне от 156 до 312.
Как вариант, значение Z1 лежит в диапазоне от 178 до 250.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный приемник представляет собой гнездо.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный приемник представляет собой чашку.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный приемник представляет собой полусферу.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный приемник представляет собой часть полусферы.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный приемник представляет собой вставку.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, в котором первая часть является опорной поверхностью.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, в котором сопрягаемая поверхность является опорной поверхностью.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный сопрягаемый элемент является подвижным элементом.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный сопрягаемый элемент представляет собой шар.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом указанный сопрягаемый элемент представляет собой головку.
В изобретении заявлен приемник или сопрягаемый с ним элемент в соответствии с любым из аспектов изобретения, при этом, по меньшей мере, один из указанных компонентов, приемник или сопрягаемый с ним элемент, изготовлен, по меньшей мере частично, из материала, выбранного из группы, включающей металл, металлический сплав, керамику, пластмассу и их комбинации.
В соответствии с двадцать первым аспектом изобретения предложена система, состоящая из приемника в соответствии с любым релевантным аспектом изобретения, в комбинации с сопрягаемым элементом в соответствии с любым релевантным аспектом изобретения.
Согласно двадцать второму аспекту изобретения предложена чашка для вмещения головки, причем указанная чашка имеет сопрягаемую поверхность, определяемую уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mi>i</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mi>l</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mi>j</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mi>m</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mi>k</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mi>n</mi></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
х - ось, соответствующая направлению максимального изменения формы чашки;
y - ось, параллельная торцевой кромке чашки и перпендикулярная x;
z перпендикулярна как х, так и у;
а - радиус по оси х;
b - радиус по оси y;
с - радиус по оси z;
а>b и а>с; и значения
i, j, k, I, m, n больше или равны 1.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере, одно из значений i, j, k, I, m или n является целым числом.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере, одно из значений i, j, k, I, m, n является нецелым числом.
Согласно двадцать третьему аспекту изобретения предложена чашка для вмещения головки, причем указанная чашка содержит сопрягаемую поверхность, определяемую уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mi>i</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mi>l</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mi>j</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mi>m</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mi>k</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mi>n</mi></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
где:
x - ось, соответствующая направлению максимального изменения формы чашки;
y - ось, параллельная торцевой кромке чашки и перпендикулярная x;
z перпендикулярна как х, так и y;
а - радиус по оси х;
b - радиус по оси у;
с - радиус по оси z;
a>b и а>с;
значение b/а лежит в диапазоне от 0,9900 до 0,9998;
значение с/а лежит в диапазоне от 0,9900 до 0,9998;
значение b/с лежит в диапазоне от 1,0100 до 0,9900, и значения
I, j, k, I, m, n больше или равны 1.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере одно из значений i, j, k, I, m или n является целым числом.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере одно из значений i, j, k, I, m, n является нецелым числом.
Согласно двадцать четвертому аспекту изобретения предложена чашка для вмещения головки, причем указанная чашка содержит сопрягаемую поверхность, определяемую уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mrow><mn>2</mn><mi>i</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
где:
x - ось, соответствующая направлению максимального изменения формы чашки;
y - ось, параллельная торцевой кромке чашки и перпендикулярная x;
z перпендикулярна как х, так и y;
а - радиус по оси х;
b - радиус по оси у;
с - радиус по оси z;
a>b и а>с;
значение b/а лежит в диапазоне от 0,9900 до 0,9998;
значение с/а лежит в диапазоне от 0,9900 до 0,9998;
значение b/с лежит в диапазоне от 1,0100 до 0,9900.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, значение b/а лежит в диапазоне от 0,997601918 до 0,9998, значение с/а лежит в диапазоне от 0,996522782 до 0,998919568, и значение b/с лежит в диапазоне от 0,999879822 до 1,002286127.
Ось, соответствующая направлению максимального изменения формы чашки, как вариант, проходит параллельно торцевой кромке чашки через подвздошную кость и через седалищную кость. Ось, как вариант, проходит, по существу, вдоль линии между передней нижней подвздошной остью и седалищным бугром.
Согласно двадцать пятому аспекту изобретения предложена сопрягаемая с чашкой головка, имеющая сопрягаемую поверхность, определяемую уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mi>i</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mi>l</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mi>j</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mi>m</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mi>k</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mi>n</mi></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
где:
z проходит вдоль оси шейки, или близко к оси шейки, к которой крепится головка, по направлению к чашке при нормальной эксплуатации;
x перпендикулярна z и лежит в плоскости, проходящей через z, а также через
точку соприкосновения между головкой и чашкой;
у перпендикулярна как х, так и z;
а - радиус по оси х;
b - радиус по оси у;
с - радиус по оси z;
a>b и а>с; и значения
i, j, k, I, m, n больше или равны 1.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере одно из значений i, j, k, I, m или n является целым числом.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере одно из значений i, j, k, I, m, n является нецелым числом.
В соответствии с двадцать шестым аспектом изобретения предложена сопрягаемая с чашкой головка, имеющая сопрягаемую поверхность, определяемую уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mi>i</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mi>l</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mi>j</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mi>m</mi></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mi>k</mi></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mi>n</mi></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
где:
z проходит вдоль оси шейки, или близко к оси шейки, к которой крепится головка, по направлению к чашке при нормальной эксплуатации;
x перпендикулярна z и лежит в плоскости, проходящей через z, а также через точку соприкосновения между головкой и чашкой;
y перпендикулярна как х, так и z;
а - радиус по оси х;
b - радиус по оси y;
с - радиус по оси z;
a<b и а<с;
значение b/а лежит в диапазоне от 1,0100 до 1,0002;
значение с/а лежит в диапазоне от 1,0100 до 1,0002;
значение b/с лежит в диапазоне от 1,010 до 0,9900, и значения i, j, k, I, m, n больше или равны 1.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере, одно из значений i, j, k, I, m или n является целым числом.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения по меньшей мере, одно из значений i, j, k, I, m, n является нецелым числом.
В соответствии с двадцать седьмым аспектом изобретения предложена сопрягаемая с чашкой головка, имеющая сопрягаемую поверхность, определяемую уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mrow><mn>2</mn><mi>i</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
где:
z проходит вдоль оси шейки, или близко к оси шейки, к которой крепится головка, по направлению к чашке при нормальной эксплуатации;
x перпендикулярна z и лежит в плоскости, проходящей через z, а также через точку соприкосновения между головкой и чашкой;
у перпендикулярна как х, так и z;
а - радиус по оси х;
b - радиус по оси у;
с - радиус по оси z;
a<b и а<с;
значение b/а лежит в диапазоне от 1,0100 до 1,0002; значение с/а лежит в диапазоне от 1,0100 до 1,0002, и значение b/с лежит в диапазоне от 1,010 до 0,9900.
В соответствии с двадцать восьмым аспектом изобретения предложена система в соответствии с любым из аспектов с двадцать второго по двадцать четвертый аспект изобретения в комбинации с головкой в соответствии с любым из аспектов с двадцать пятого по двадцать седьмой аспект изобретения.
Далее со ссылками на приложенные чертежи раскрыты примеры изобретения, при этом:
на фиг.1а показан заявленный компонент-чашка, соответствующий одному из вариантов изобретения;
фиг.1b - другой вид компонента-чашки, показанного на фиг.1а;
на фиг.2а показан заявленный компонент-чашка, соответствующий еще одному варианту изобретения;
фиг.2b - другой вид компонента-чашки, показанного на фиг.2а;
фиг.3 - вид в разрезе компонента-чашки, показанного на фиг.1а и 1b;
фиг.4 - вид в разрезе компонента-чашки, показанного на фиг.2а и 2b;
фиг.5 - вид в разрезе компонента-чашки, показанного на фиг.2а и 2b;
на фиг.6 показана вертлужная впадина;
на фиг.7 показан компонент-чашка, изображенный на фиг.1а и 1b, имплантированный в вертлужную впадину;
на фиг.8 показан компонент-чашка, изображенный на фиг.2а и 2b, имплантированный в вертлужную впадину;
фиг.9 - схематическое изображение заявленного компонента-чашки в соответствии с одним из вариантов изобретения;
фиг.10 - схематическое изображение заявленного компонента-головки в соответствии с одним из вариантов изобретения;
на фиг.11 показан компонент-чашка в соответствии с одним из вариантов изобретения, имплантированный в вертлужную впадину,
и на фиг.12 схематически изображены два типа деформации, соответствующие имплантированному устройству, показанному на фиг.11.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения, компонент-чашка имеет рабочую опорную область в той зоне чашки, где наиболее вероятны контакты. Эта верхняя часть чашки показана как «первая часть» на фиг.1а, 1b, 2а и 2b. Рабочая опорная область или первая часть в представленном на фиг.2а и 2b варианте больше рабочей опорной области или первой части варианта, показанного на фиг.1а и 1b. Рабочая опорная область характеризуется своим собственным диаметральным показателем. Рабочая опорная область имеет, по существу, круговые или эллиптические очертания, или иную аналогичную форму, предусмотренную для нормальной рабочей области чашки.
Область, окружающую рабочую область и представленную как «вторая часть» на фиг.1а, 1b, 2а и 2b, тщательным удаляют, чтобы избежать контакта окружающей области с головкой даже при наличии асимметричной деформации чашки под воздействием физиологической нагрузки. Для этого окружающую область формуют путем извлечения из нее материала, причем наибольший объем материала удаляют из нижней части чашки, так что объем материала, удаляемого из этой ослабляемой части чашки, сводят к минимуму по мере приближения к верхней части чашки, как показано на видах в разрезе на фиг.3-5. Поэтому чашку рассматривают как асимметричную по отношению к своей центральной линии, если центральная линия определена как линия, проходящая через центр рабочей сферы опорной поверхности перпендикулярно торцевой кромке чашки. Как вариант, после удаления, область имеет, по существу, форму сферы и другой диаметр, но не лежит на центральной линии рабочей опорной области. Расстояние между центральной линией чашки и центральной линией большей из областей, из которых удалили материал, как вариант, лежит в диапазоне от 0,05 мм до 0,15 мм. Кроме того, центры двух сферических зон, как вариант, расположены в разных плоскостях по отношению к плоскости, перпендикулярной оси чашки. Диапазон расстояний между указанными центрами лежит в пределах 0,05 мм до 0,15 мм.
На фиг.3 представлен вид в разрезе чашки с точно выдержанными размерами, при этом внутренняя форма чашки состоит из двух пересекающихся неполных сфер, радиусы которых R1 и R2, соответственно, и центры которых разделены расстоянием Х1 по оси х и расстоянием Z1 по оси z.
На фиг.3 значения Х1 и Z1 увеличены по отношению к заданному масштабу для наглядности представления разделения центров R1 и R2. Кроме того, значения R1, R2, Х1 и Х2 подобраны для наглядного представления того, что площадь первой неполной сферы радиуса R1 может быть значительно меньше, чем площадь неполной сферы радиусом R2. Действительно, отношение площадей этих двух сфер не ограничено представленной конструкцией, и предусмотрено как равенство, так и неравенство их между собой.
На фиг.4 показана точно такая же конструкция, что и на фиг.3, но значения R1, R2, Х1 и Z1 скорректированы для иллюстрации приведенного выше утверждения таким образом, что плошадь неполной сферы радиуса R1 значительно превосходит по величине плошадь неполной сферы радиуса R2.
На фиг.5 показана точно такая же конструкция, что и на фиг.3 и 4, но с такими относительными значениями R1, R2, Х1 и Z1, что центры двух неполных сфер оказываются лежащими на той же центральной линии, что и внешняя поверхность чашки. Для этого достаточно, чтобы значение Х1 не превышало толщину нарисованной линии.
На фиг.6 показана вертлужная впадина, где видны особенности анатомического строения подвздошной кости и седалищной кости.
На фиг.7 показан компонент-чашка, изображенный на фиг.1а и 1b, имплантированный в вертлужную впадину и указана ось сжатия, проходящая через подвздошную кость и седалищную кость.
На фиг.8 показан компонент-чашка, изображенный на фиг.2а и 2b, имплантированный в вертлужную впадину и указана ось сжатия, проходящая через подвздошную кость и седалищную кость.
В соответствии с некоторыми вариантами изобретения, внутреннюю опорную поверхность рассматривают как эллипсоид с разными полуосями или вытянутый эллипсоид, с геометрическими характеристиками, определяемыми уравнением:
<mrow><mfrac><mrow><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>b</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>z</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>c</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
где в соответствии с фиг.9:
x - ось, соответствующая направлению максимального изменения формы чашки, как правило, параллельная торцевой кромке чашки и проходящая через подвздошную и седалищную кость;
y - ось, параллельная торцевой кромке чашки и перпендикулярная х; z перпендикулярна как x, так и у;
а = радиусу по оси x, b=радиусу по оси у, и с = радиусу по оси z;
a>b и а>с;
значение b/а лежит в диапазоне от 0,9900 до 0,9998;
значение с/а лежит в диапазоне от 0,9900 до 0,9998, и
значение b/с лежит в диапазоне от 1,0100 до 0,9900.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения материал удаляют из головки таким образом, что необходимая компенсация деформации чашки в зазоре обеспечена эллипсоидной формой головки. В этом случае, геометрические размеры, как вариант, определены вышеуказанным уравнением, но в соответствии с фиг.10: а<b и а<с;
значение b/а лежит в диапазоне от 1,0100 до 1,0002;
значение с/а лежит в диапазоне от 1,0100 до 1,0002, и
значение b/с лежит в диапазоне от 1,010 до 0,9900.
На фиг.11 показан компонент-чашка в соответствии с одним из вариантов изобретения, имплантированный в вертлужную впадину. В дополнение к главной оси сжатия, проходящей через подвздошную кость и седалищную кость, показана также ось сжатия, проходящая через лобковую кость. На фиг.12 схематически изображены два возможных типа деформации, соответствующих имплантированному компоненту, показанному на фиг.11, и происходящих по двум осям сжатия, показанным на фиг.11.