Спейсер тазобедренного сустава
HIP JOINT SPACER

Изобретение относится к медицине, а именно к оперативной травматологии и ортопедии, и может быть использовано при лечении парапротезной инфекции, в частности инфекционных осложнений, возникших после эндо-протезирования тазобедренного сустава.
Парапротезная инфекция является частым осложнением операций по замене сустава, и может развиваться как в раннем, так и в позднем послеоперационном периодах. Парапротезная инфекция является третьей среди главных причин неудовлетворительных результатов эндопротезирования, серьезной угрозой здоровью пациентов и составляет значительную долю расходов учреждений здравоохранения (Артюх В.А., Божкова С.А. Лечение параэндо-протезной инфекции тазобедренного сустава. Клинические рекомендации. - РНИИТО им. P.P. Вредена. - С-П. - 2013. - С. 7-8).
В настоящее время известны следующие спейсеры тазобедренного сустава, используемые для лечения парапротезной инфекции.
Известны артикулирующие спейсеры, изготавливаемые из костного цемента, импрегнированного антибиотиками, описанные в Руководстве по эндо-протезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена, 2008, - с. 280-283. Недостатком данных спейсеров является то, что количество антибиотика, которое может выделяться из спейсера после его установки, ограничивается только его поверхностью.
В связи с небольшим количеством антибактериального препарата, выделяемого в рану, больным приходится принимать пероральные (или парентеральные) антибактериальные препараты в течение длительного промежутка времени (не менее 4 недель), что сопряжено с рядом побочных эффектов приема антибиотиков (Загородний Н.В. Эндопротезирование тазобедренного сустава. Основы и практика: руководство. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. - с. 684-690). При лечении инфекции в области эндопротеза вокруг очага воспаления
формируется лейкоцитарный вал, который отграничивает область воспаления от окружающих тканей. Это, в свою очередь, способствует уменьшению количества антибиотиков, поступающих в область инфекции, при их пероральном (или парентеральном) приеме (Раны и раневая инфекция / Руководство для врачей под редакцией М.И. Кузина и Б.М. Костюченок. - М. Медицина. - 1990 г., с. 35-45). Эффективность лечения парапротезной инфекции, соответственно, снижается.
Известен артикулирующий спейсер тазобедренного сустава с метадиа-физарной фиксацией, полезная модель РФ №110262. Спейсер выполнен в виде усеченного конуса на срезе крестообразной формы за счет четырех продольно расположенных ребер жесткости. На ребрах сформированы ступенеобразные выступы, а между ребрами расположены продольные желоба, обеспечивающие отток патологического отделяемого из костномозгового канала. Однако, поскольку антибиотик выделяется только с поверхности спейсера, то количество лекарственного средства, поступающего в область воспаления, является недостаточным, что требует дополнительного перорального (или парентерального) приема антибиотиков.
Наиболее близким из известных спейсеров тазобедренного сустава к заявляемому является спейсер тазобедренного сустава, полезная модель РФ №135905. Спейсер изготавливается из костного цемента, имеющего в своем составе антибиотик. Спейсер содержит ножку, шейку и головку, по форме и размерам соответствует удаленному эндопротезу. В теле спейсера, по оси ножки и шейки, сформированы множественные продольные каналы, причем по оси ножки каналы сквозные, а по оси шейки - углубленные в тело головки и ограниченные со стороны ее суставной поверхности. Максимальный выход антибиотика происходит с поверхностных слоев спейсера. Внутренние его массы, за счет плотности структуры костного цемента не участвуют в этом процессе, что ограничивают объем действующего антибиотика в тканях организма. В связи с этим, недостатком данного спейсера также, как и вышеперечисленных спейсеров, является недостаточное количество антибиотика, выделяемого
из самого спейсера. Также недостатком данного спейсера является то, что в костный цемент, из которого он изготавливается, может быть помещен только один вид антибиотика (в связи с возможными химическими реакциями между лекарственными препаратами и снижением прочности костного цемента).
Задача изобретения - повышение эффективности лечения парапротезной инфекции за счет увеличения количества и видов антибиотиков, поступающих в рану, обеспечения заданной скорости и последовательности их введения, уменьшение побочных эффектов применения антибиотиков.
Для решения поставленной задачи в спейсере тазобедренного сустава, состоящем из головки, шейки, ножки, изготовленных из костного цемента с расположенным внутри металлическим стержнем (каркасом), дополнительно введены последовательно соединенные приемо-передатчик, блок управления, шаговый двигатель и коммутатор, три цилиндрические емкости с разными антибиотиками, выход каждой из которых посредством трубки подключен к соответствующему входу коммутатора, причем в каждой емкости имеется поршень, к входу каждой емкости присоединена трубка, выходящая на поверхность спейсера в области нижней части ножки, также введены последовательно соединенные элемент питания и насос, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, второй вход которого соединен с выходом элемента питания, причем выход коммутатора посредством трубки подключен к третьему входу насоса, к выходу которого присоединена трубка, выходящая на поверхность спейсера в области его шейки.
При изучении других известных конструктивно-технических решений в данной области медицины указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена.
На фиг. 1 приведена структурная схема спейсера тазобедренного сустава. На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 - головка
2 - приемопередатчик;
3 - блок управления;
4 - металлический стержень (каркас);
5 - шейка;
6 - элемент питания;
7 - шаговый двигатель;
8 - насос;
9 - коммутатор;
10 - ножка
11 - емкость с первым лекарственным средством;
12 - емкость со вторым лекарственным средством;
13 - емкость с третьим лекарственным средством.
Заявляемый спейсер тазобедренного сустава состоит из головки 1, шейки 5, ножки 10, изготовленных из костного цемента с расположенным внутри металлическим стержнем (каркасом) 4. Также внутри спейсера расположены последовательно соединенные приемо-передатчик 2, блок управления 3, шаговый двигатель 7 и коммутатор 9, три цилиндрические емкости с разными антибиотиками 11, 12, 13, выход каждой из которых посредством трубки подключен к соответствующему входу коммутатора 9, в каждой емкости имеется поршень, а к входу каждой емкости присоединена трубка, выходящая на поверхность спейсера в области нижней части ножки 10. Также внутри спейсера располагаются последовательно соединенные элемент питания 6 и насос 8, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления 3, второй вход которого соединен с выходом элемента питания 6, причем выход коммутатора 9 посредством трубки подключен к третьему входу насоса 8, к выходу которого присоединена трубка, выходящая на поверхность спейсера в области его шейки 5.
Составные части заявляемого спейсера тазобедренного сустава могут быть реализованы следующим образом.
Головка 1, шейка 5 и ножка 10 изготавливаются из типового костного цемента, применяемого в травматологии и ортопедии. Металлический стержень
4 может быть выполнен в виде металлического стержня, изогнутого соответственно профилю спейсера или в виде каркаса, т.е. неподвижно соединенных (например, сваренных) между собой металлических стержней. Изготовление спейсера возможно путем застывания костного цемента в силиконовой форме, повторяющей форму эндопротеза или модели спейсера.
Приемопередатчик 2 может быть реализован в виде типового модуля Bluetooth, например модуль Sesub-pan-t2541 Bluetooth 4.0 LE. Блок управления 3 может быть реализован на базе микро-контроллера, например, Arduino. В качестве элементов питания 6 могут быть использованы серебряно-цинковые или Ni-Cd аккумуляторы. Шаговый двигатель 7 может быть реализован в виде типового микродвигателя, например, OEM 10 или аналогичного. Насос 8 может быть реализован в виде миродвигателя, например, QX-5A, соединенного с миниатюрным поршневым насосом. Коммутатор 9 может быть реализован в виде коммутатора, который используется в системах для внутривенных вливаний, например фирмы BBRAUN, изготовленный в уменьшенном размере. Емкости с лекарственными средствами 11, 12, 13 могут быть изготовлены из полипропилена, применяемого при изготовлении одноразовых шприцев, поршни - из каучука.
Таким образом, реализация заявляемого спейсера не вызывает сомнений, так как для его изготовления используются типовые материалы, применяемые в травматологии и ортопедии и радиоэлектронике.
Спейсер используют следующим образом.
При развитии парапротезной инфекции перед операцией проводится микробиологическое исследование отделяемого из раны с целью определения наибольшей чувствительности «высеянных» микроорганизмов к антибиотикам. Перед изготовлением спейсера (в силиконовой форме) емкости для антибиотиков заполняют наиболее эффективными лекарственными средствами согласно результатам посева. Возможно добавление антибиотика также и в костный цемент.
После установки спейсера связь между персональным компьютером и блоком управления 3 осуществляется посредством радиосвязи с использованием приемопередатчика 2. Из блока управления 3 подается команда на шаговый двигатель 7, который осуществляет переключение коммутатора 9 для введения первого лекарственного средства из емкости 11. Также из блока управления подается команда на насос 8, задающая скорость введения первого лекарственного средства из емкости 11. При этом первое лекарственное средство через отверстие в области шейки 5 спейсера поступает в рану. По мере выделения первого лекарственного средства в рану емкость 11 заполняется содержимым костно-мозгового канала. Продолжительность введения первого лекарственного средства задается автоматически исходя из скорости его введения. После того, как первое лекарственное средство полностью выделится в рану, из персонального компьютера (автоматически, через промежуток времени, равный продолжительности действия первого лекарственного средства) поступает команда на переключение коммутатора 9 к следующей емкости со вторым лекарственным средством 12.
Выделение второго и третьего лекарственного средства из соответствующих емкостей 12 и 13 осуществляется аналогично выделению первого лекарственного средства.
Таким образом, предлагаемый спейсер позволяет последовательно вводить несколько наиболее эффективных антибиотиков в рану. При этом скорость и последовательность их введения может регулироваться врачом в зависимости от клинической картины, состояния раны и других факторов. Последовательное введение антибиотиков позволяет обеспечить необходимую их концентрацию в ране, что способствует усилению бактерицидного и/или бактериостатического эффекта антибиотиков.
Вокруг очага воспаления формируется лейкоцитарный вал, который препятствует проникновению антибиотиков, поступающих в рану из спейсера, в окружающие мягкие ткани, и, соответственно, в кровоток, таким образом, уменьшается количество побочных эффектов антибиотиков.
Техническим результатом изобретения является:
- повышение эффективности лечения парапротезной инфекции за счет увеличения количества и видов антибиотиков, поступающих в рану с необходимыми скоростью и последовательностью их введения;
- уменьшение побочных явлений антибиотикотерапии за счет местного введения лекарственных средств и, соответственно, отсутствия или уменьшения количества перорально или парентерально вводимых антибиотиков.