ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УСТАНОВКИ ЭНДОПРОТЕЗА СО ВСТАВЛЯЕМОЙ В КОСТНОМОЗГОВОЕ ПРОСТРАНСТВО НОЖКОЙ
INSTRUMENT FOR INSTALLATION OF ENDOPROSTHESIS WITH LEG INSERTED INTO MEDULLARY SPACE

Изобретение относится к инструменту для установки эндопротеза с шейкой и вставляемой в костномозговое пространство ножкой, имеющему зажимное приспособление с фиксирующей вилкой и контропорой, которые предназначены для фиксации эндопротеза в своем сжатом состоянии и для его освобождения в своем разжатом состоянии, и ударное приспособление.
Для соединения эндопротезов с концом трубчатой кости, например бедренной кости, протезы обычно выполняют с так называемой ножкой, вводимой в костномозговое пространство трубчатой кости. Для этого при имплантации протеза необходимо вскрыть костномозговое пространство, очистить его необходимый объем и затем вставить в него ножку протеза. Для обеспечения прочного и надежного закрепления ножки протеза в трубчатой кости создаваемая в ее костномозговом пространстве полость должна по своей конфигурации максимально точно повторять контуры помещаемой в нее ножки протеза. Последующая корректировка положения ножки протеза приводит к появлению уширений в этой полости в костномозговом пространстве и тем самым к снижению прочности и надежности закрепления в нем протеза. В результате создается угроза долговременной стабильности протеза. Сказанное относится, прежде всего, к эндопротезам с бесцементной фиксацией при их имплантации.
В настоящее время известны различные инструменты, которые позволяют имплантировать протез его ножкой в костномозговое пространство. Так, в частности, из ЕР 0852931 В1 известен инструмент для установки протезов, имеющий рукояточную часть с муфтой, на которой можно закреплять рашпиль для создания в костномозговом пространстве полости или ножку устанавливаемого эндопротеза. Рашпиль выполнен в виде фасонного рашпиля и служит для выполнения в костномозговом пространстве полости с конфигурацией, соответствующей контурам вставляемой в нее ножки эндопротеза. После выполнения полости в костномозговом пространстве рашпиль можно снять с рукояточной части и присоединить к ней ножку эндопротеза. В этом случае рукояточная часть выполняет функцию инструмента для установки эндопротеза. Аналогичный инструмент для установки эндопротеза известен из ЕР 0956824 В1. Рукояточная часть такого инструмента имеет дистанционно управляемую быстродействующую (быстроразъемную) муфту, которой на рукояточной части закрепляется рашпиль, соответственно ножка устанавливаемого протеза. Помимо этого, рукояточная часть имеет на своем заднем, дальнем от муфты конце расширенную в виде шляпки часть. Такая шляпка служит головкой для нанесения по ней ударов при забивании эндопротеза. Тем самым эндопротез при тугой посадке его ножки в костномозговом пространстве можно молотком забить в его окончательное положение.
Недостаток известных инструментов для установки эндопротезов состоит в том, что изменения положения ножки эндопротеза в процессе его установки, прежде всего при корректировке его положения, приводят к расширению полости в костномозговом пространстве и тем самым к снижению прочности и надежности фиксации в нем ножки эндопротеза. Подобный отрицательный эффект проявляется, главным образом, в том случае, когда положение эндопротеза начинают корректировать уже в процессе его забивания в костномозговое пространство. При этом не исключена также возможность невольного нанесения ударов молотком по головке с неоптимального из-за затрудненного доступа к ней направления. Все эти факторы приводят не только к установке ножки протеза, а вместе с ней и самого протеза в неправильное положение относительно кости, но и к снижению прочности и надежности его фиксации в костномозговом пространстве, а тем самым и к возникновению опасности его преждевременного разбалтывания.
В основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать инструмент для установки эндопротеза указанного в начале описания типа, каковой инструмент позволял бы упростить установку эндопротеза с его надежным помещением в точно заданное положение.
Указанная задача решается согласно изобретению с помощью инструмента для установки эндопротеза с отличительными признаками, представленными в независимом пункте формулы изобретения. Различные предпочтительные варианты выполнения предлагаемого в изобретении инструмента для установки эндопротеза приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению в предлагаемом в нем инструменте для установки эндопротеза с шейкой и вставляемой в костномозговое пространство ножкой, имеющем зажимное приспособление с фиксирующей вилкой и контропорой, которые предназначены для фиксации эндопротеза в своем сжатом состоянии и для его освобождения в своем разжатом состоянии, и ударное приспособление, на зажимном приспособлении постоянно расположена направляющая для ударного элемента, которая ориентирована таким образом, что задаваемый ею путь перемещения ударного элемента направлен на торцовую поверхность находящегося в зажимном приспособлении эндопротеза.
Ниже сначала поясняются некоторые термины, используемые в настоящем описании и в формуле изобретения.
Под "фиксирующей вилкой" подразумевается опорный или базирующий элемент, который выполнен открытым (незамкнутым) с одной своей радиальной стороны для возможности помещения в него или извлечения из него удерживаемого предмета в радиальном направлении. При вставленном в вилку предмете ее разомкнутая часть может, но не обязательно должна закрываться специальным запором.
Под "контропорой" подразумевается предназначенный для передачи сжимающих усилий элемент, который расположен напротив фиксирующей вилки и позволяет зажимать между собой и вилкой эндопротез за его удерживаемую инструментом часть.
Под термином "направляющая" подразумевается устройство, которое задает положение ударного элемента и направление (путь) его перемещения.
Основная идея изобретения состоит в том, чтобы для точного помещения ножки протеза соответствующим инструментом в необходимое положение в костномозговом пространстве сохранять точно заданное положение протеза и при его введении, и при его забивании в костномозговое пространство. Предлагаемый в изобретении инструмент обеспечивает точное направленное перемещение протеза не только на этапе его введения в костномозговое пространство, но и на этапе последующего его забивания в костномозговое пространство. Наличие расположенной на предлагаемом в изобретении инструменте направляющей для ударного элемента позволяет прикладывать ударное усилие к имплантируемому протезу точно заданным образом. Тем самым эффективно предотвращается установка протеза в неправильное положение, что может иметь место из-за неизбежной неточности нанесения ударов по протезу ненаправленно перемещаемым ударным инструментом, например свободно перемещаемым рукой молотком. Особое преимущество, связанное с наличием подобной направляющей для ударного элемента, проявляется, прежде всего, при ограниченной для хирурга доступности места имплантации протеза. Именно при затрудненном доступе к месту имплантации протеза невозможно обеспечить направленное перемещение ударного инструмента строго по линии, являющейся продолжением удерживающего протез инструмента, из-за чего обычно происходит смещение или увод протеза в сторону, приводящий к его неправильному позиционированию в костномозговом пространстве. Предлагаемый же в изобретении инструмент даже в столь сложных условиях позволяет простым и надежным путем обеспечить точное позиционирование протеза при его имплантации.
Направляющую для ударного элемента целесообразно выполнять полностью замкнутой или закрытой с боков, что, однако, не является строго обязательным условием. Наиболее же предпочтительно выполнять направляющую в виде трубки. В этом случае направляющая одновременно может выполнять функцию части рукоятки для захвата хирургом своей рукой. Выполнение направляющей для ударного элемента полностью замкнутой или закрытой с боков предотвращает попадание в нее посторонних предметов. Тем самым практически полностью устраняется опасность заедания или застревания ударного элемента в направляющей.
В качестве ударного элемента наиболее предпочтительно использовать вставленный в направляющую толкатель. Подобный толкатель благодаря своей вытянутой в длину форме способен оптимально направленно перемещаться в направляющей, которая в предпочтительном варианте выполнена в виде трубки, внутренний контур которой идентичен наружному профилю толкателя. Стержень толкателя, однако, не только обеспечивает его направленное перемещение в направляющей, но и благодаря своей обусловленной сравнительно большой длиной не столь уж малой массе сам также уже служит ударным элементом. Поэтому дополнительно предусматриваемую при необходимости на конце толкателя головку для нанесения по ней ударов при забивании эндопротеза можно выполнить меньших размеров. В результате инструмент для установки эндопротеза имеет меньшую массу благодаря сравнительно малой массе дополнительных элементов типа указанной головки и лучше сбалансирован с точки зрения технического удобства пользования им благодаря распределенной массе толкателя. Головку для нанесения ударов предпочтительно выполнять в виде ручки-кнопки. Тем самым на толкатель можно нажимать рукой, а также использовать его в качестве головки для нанесения ударов по ее предназначенной для этого расположенной с тыльной стороны поверхности.
Толкатель с его передней, т.е. ближней к эндопротезу, стороны предпочтительно выполнять с закругленным концом. Преимущество выполнения толкателя с закругленным концом перед выполнением толкателя с тупым концом состоит в том, что при ударе толкателя в торцовую поверхность эндопротеза под углом снижается опасность появления на ней зарубок и иных повреждений. Такие зарубки или иные повреждения привели бы к снижению прочности материала протеза в этом месте, следствием чего может стать соответствующее ухудшение устойчивости протеза и тем самым сокращение срока его службы. Преимущество, связанное с выполнением толкателя с закругленным передним концом, проявляется и в том случае, когда воспринимающая удар толкателя торцовая поверхность протеза не является абсолютно ровной.
Как уже отмечалось выше, благодаря оптимальному распределению массы толкателя инструмент для установки эндопротеза хорошо сбалансирован. Для сохранения этого положительно сказывающегося на удобстве пользования инструментом качества и при забивании протеза с использованием толкателя его целесообразно снабжать амортизатором для гашения обратного удара. Такой амортизатор служит для предотвращения или по меньшей мере уменьшения отскока толкателя после удара по протезу. Подобный отскок толкателя создавал бы своего рода эффект отдачи и мог бы привести к возникновению опасности нежелательного изменения положения инструмента для установки эндопротеза. Амортизатор для гашения обратного удара как раз служит для противодействия такому эффекту. Необходимые дополнительные затраты на создание подобного амортизатора для гашения обратного удара крайне малы. Так, в частности, вполне может оказаться достаточным предусмотреть на стержне толкателя фрикционный элемент, создающий между собой и поверхностью направляющей силу трения (фрикционное замыкание), под действием которой будет происходит торможение толкателя. Наиболее целесообразно использовать в этих целях резиновое кольцо круглого сечения, вставляемое в выполненную на стержне толкателя круговую канавку. Подобное кольцо круглого сечения выполняют таких размеров, при которых оно с внутренней стороны выполненной в виде трубки направляющей прилегает к ее стенке.
В предпочтительном варианте толкатель выполнен сегментированным, при этом один его сегмент имеет меньшие размеры в поперечном сечении, чем другой его сегмент. У толкателя, сегмент которого с меньшими размерами в поперечном сечении расположен спереди, если смотреть со стороны зажимного приспособления, уступ в месте перехода к сегменту с большими размерами в поперечном сечении можно выполнить в виде ограничителя хода толкателя, ограничивающего глубину его утапливания в направляющую. Тем самым минимизируется опасность самопроизвольного выскальзывания толкателя из направляющей и его перемещения на слишком большое расстояние в сторону имплантируемого эндопротеза. Образующееся при выполнении толкателя сегментированным ступенчатое сужение его стержня в направлении к его переднему концу позволяет не только создать указанный выше ограничитель хода толкателя, но и облегчить замену кольца круглого сечения со стороны переднего конца толкателя.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения на зажимном приспособлении предусмотрен указатель правильного углового положения эндопротеза в инструменте для его установки. Тем самым в распоряжении хирурга имеется простой в пользовании индикатор фиксации протеза в инструменте в правильной угловой ориентации. Указатель правильного углового положения эндопротеза может иметь самое разнообразное исполнение, а в простейшем случае может быть образован метками. Наиболее же целесообразно выполнять указатели правильного углового положения эндопротеза в виде выступов на зажимном приспособлении, утапливаемых в сжатом состоянии зажимного приспособления в ответные углубления в эндопротезе. Выступы, которые вставляются в соответствующие ответные углубления на эндопротезе только при его установке в правильное угловое положение, обеспечивают простую и эффективную возможность фиксации эндопротеза в инструменте в определенном положении относительно него. В этом случае визуально контролировать правильность фиксации эндопротеза в инструменте не требуется. При этом эндопротез сохраняет в инструменте свою необходимую ориентацию даже в сложных условиях при затрудненном доступе к нему, или же эндопротезу при необходимости можно легко вновь вернуть необходимую ориентацию, даже не глядя на него. Выступ предпочтительно при этом располагать на контропоре и выполнять высотой или длиной, которая примерно на 0,1-1 мм превышает глубину ответного углубления в торце эндопротеза. При таких соотношениях размеров контропора и эндопротез контактируют между собой через выступы, а точнее говоря, через их вершины, упирающиеся в дно ответных углублений. В остальных частях контропоры ее контакт с эндопротезом не требуется, и прежде всего, контропора может не касаться торца эндопротеза. Связанное с этим преимущество нельзя недооценивать постольку, поскольку торец эндопротеза нередко является частью выполняемой с точным соблюдением заданных размеров опорной детали, которая для обеспечения точного позицирования соединительных компонентов протезируемого сустава должна быть в максимально возможной степени защищена от повреждений.
В предпочтительном варианте на фиксирующей вилке выполнено посадочное гнездо под крепежный конус протеза, а точнее говоря, его опорной детали. Во вставленном в такое посадочное гнездо состоянии крепежный конус протеза упирается в фиксирующую вилку своим нижним краем, т.е. большим основанием. Посадочное гнездо при этом не требуется выполнять большой глубины, а обычно вполне достаточно выполнять глубиной менее 2 мм, предпочтительно глубиной менее 1 мм. Такое посадочное гнездо позволяет ограничить площадь воздействия фиксирующей вилки на крепежный конус только его нижней краевой частью. Тем самым чувствительная боковая наружная поверхность крепежного конуса не подвергается никаким воздействиям со стороны фиксирующей вилки. В результате удается предотвратить повреждения наружной боковой поверхности крепежного конуса.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид в плане выполненного по одному из вариантов предлагаемого в изобретении инструмента для установки эндопротеза в сжатом положении,
на фиг.2 - вид в плане изображенного на фиг.1 инструмента для установки эндопротеза в разжатом положении,
на фиг.3 - вид в плане изображенного на фиг.1 инструмента для установки эндопротеза с частичным разрезом,
на фиг.4 - вид спереди фрагмента зажимного приспособления изображенного на фиг.1 инструмента для установки эндопротеза,
на фиг.5 - вид зажимного приспособления с захватываемым эндопротезом с частичным разрезом.
В показанном на чертежах варианте инструмент для установки эндопротеза имеет в целом клещевидную форму с рукояточной (захватываемой рукой) частью сзади и с зажимной частью 20 (называемой ниже зажимным приспособлением) спереди. Обе эти части разделены поворотным (цилиндрическим) шарниром 29. Рукояточная часть состоит из двух стержневидных, обращенных назад рукояток 21, 22. В сжатом положении инструмента эти рукоятки можно неподвижно зафиксировать относительно друг друга фиксатором 24.
На переднем конце инструмента, который целиком обозначен позицией 2, находится зажимное приспособление 20. Такое зажимное приспособление состоит в основном из вилки 25, расположенной на переднем конце губки, соединенной с рукояткой 21. Вилка 25 имеет установочное отверстие, в которое вставляется зажимаемый эндопротез 1. Зажимное приспособление 20 имеет далее контропору на переднем конце образованной рукояткой 22 губки. Эта контропора образована ползунком 26, который поворотно установлен на переднем конце и способен тем самым совершать скользящее перемещение вперед и назад при смыкании и соответственно при размыкании зажимного приспособления 20. Ползунок 26 имеет обращенный к фиксирующей вилке 25 торец с двумя расположенными на ней выступами 28. Эти выступы выполнены в виде штифтов и имеют длину примерно 4 мм. Указанные выступы обращены к фиксирующей вилке 25, а именно в сторону образованного ею установочного отверстия.
Ниже рассмотрена конструкция направляющих в инструменте для установки эндопротеза. Рукоятка 21 в ее задней части выполнена трубчатой. Она имеет проходящее по всей ее длине отверстие 23. Это отверстие выполняет функцию охватывающей направляющей для толкателя 31. Толкатель 31 выполнен в виде ударного инструмента и представляет собой в основном разделенный на два сегмента 34, 35 стержень с закругленным концом 36. На заднем конце толкателя 31 расположена головка в виде ручки-кнопки 32, через которую толкатель приводится в действие хирургом. Толкатель 31, как и остальной инструмент для установки эндопротеза, выполнен из высококачественной стали. Учитывая массу толкателя 31, включая головку в виде ручки-кнопки 32, достаточного ударного воздействия во многих случаях можно достичь, ударяя по головке рукой. При необходимости же создания более высокого ударного воздействия головка в виде ручки-кнопки 32 со своей тыльной стороны снабжена поверхностью 33 для нанесения ударов. По этой поверхности можно наносить удары молотком, существенно повысив таким путем передаваемое закругленным концом 36 на эндопротез ударное воздействие.
На наружной поверхности толкателя 31 в зоне его первого сегмента 34 выполнена круговая канавка 37. В эту канавку вставлено кольцо 38 круглого сечения. Это кольцо выполнено таких размеров, при которых оно не располагается заподлицо с поверхностью стержневого сегмента 34, а выступает над ней настолько, что контактирует с внутренней стенкой направляющего отверстия 23. В результате между этим кольцом круглого сечения и внутренней стенкой направляющего отверстия создается сила трения, противодействующая обратному движению толкателя 31. Тем самым кольцо 38 круглого сечения позволяет практически полностью воспрепятствовать отскоку толкателя 31 после приложения к нему ударной нагрузки и, прежде всего, после ударов молотком по поверхности 33.
Ниже для пояснения принципа работы инструмента для установки эндопротеза сначала кратко рассмотрена конструкция самогó имплантируемого эндопротеза. Под эндопротезом подразумевается диафизарный протез, который образует бедренную часть полного эндопротеза тазобедренного сустава. Такой диафизарный протез состоит в основном из удлиненной изогнутой ножки 10, опорной площадки 11 и отходящей от нее шейки 14. На наружном конце шейки 14 выполнен конус 13. Этот конус служит для установки на него сферической суставной головки эндопротеза. Наружной боковой поверхностью конуса 13, а также его торцом 16 задается при этом положение сферической суставной головки эндопротеза (не показана). Эти поверхности изготовлены с особо высокой точностью и должны быть защищены от повреждений. Ножка 10 служит для ее имплантации в костномозговое пространство (предварительно вскрытой) бедренной кости. Ножка 10 может быть рассчитана на имплантацию с цементной или бесцементной фиксацией. При имплантации именно с бесцементной фиксацией важно обеспечить надежное геометрическое замыкание ножки с окружающей ее структурой в костномозговом пространстве. Изменения направления эндопротеза 1, соответственно его ножки 10 при установке или забивании в костномозговое пространство приводят к появлению уширений в костномозговом пространстве, что ухудшает указанное геометрическое замыкание и тем самым снижает прочность и надежность закрепления эндопротеза в бедренной кости. Для обеспечения точного направленного перемещения эндопротеза 1 при его установке или забивании в костномозговое пространство он должен быть жестко закреплен в инструменте 2. Подобное жесткое закрепление эндопротеза в инструменте обеспечивается зажимным приспособлением 20 описанным ниже образом.
Зажимное приспособление 20 с его фиксирующей вилкой 25 и контропорой 26 предназначено для удерживания эндопротеза 1 за конус 13 его шейки 14. На фиксирующей вилке 25 выполнен круговой уступ, который служит посадочным гнездом 27 для нижнего края 15 конуса 13. Глубина этого посадочного гнезда 27 выбрана такой, чтобы конус 13 утапливался в фиксирующую вилку 25 примерно на 1 мм. Фиксирующая вилка 25 и конус 13 контактируют между собой лишь в его утопленной в фиксирующую вилку части. Эта часть конуса обычно не существенна для соединения с ним сферической суставной головки эндопротеза, поскольку сферические суставные головки в своем надетом на конус 13 положении не заходят столь далеко на него. Остальной своей частью конус 13 находится вне посадочного гнезда 27 и поэтому защищен от повреждений. Контропора 26 взаимодействует с торцом 16 конуса 13. Однако контропора не прилегает непосредственно к торцу 16 конуса, а входит своими выступами 28 в соответствующие углубления 18 в торце 16 конуса 13. Высота выступов 28 при этом несколько больше глубины углублений 18. При создании изобретения было установлено, что выступы 28 оптимально выполнять высотой 4 мм при выполнении углублений 18 глубиной 3 мм. При таких соотношениях указанных размеров выступы 28 своими вершинами упираются в дно углублений 18 без соприкосновения при этом ползунка 26 с самим торцом 16 конуса. Тем самым между ползунком и торцом конуса остается предохранительный зазор шириной 1 мм. При сжатии рукояток 21 и 22 ползунок 26 вместе со своими выступами 28 перемещается вперед (в направлении зажима эндопротеза). При этом выступы 28 ползунка утапливаются в углубления 18 и вдавливают конус 13 его нижним краем 15 в посадочное гнездо 27 в фиксирующей вилке 25. Таким путем эндопротез 1 оказывается жестко закреплен в инструменте для его установки. Угловое положение эндопротеза определяется при этом выступами 28. Тем самым они выполняют также функцию указателей правильного углового положения эндопротеза. После этого хирург может выполнять дальнейшие манипуляции с эндопротезом 1 по его имплантации с возможностью его надежного помещения точно в заданное положение.
На первой стадии имплантации эндопротез 1 его ножкой 10 вводят с помощью инструмента 2 в костномозговое пространство. Благодаря конусности ножки 10 ее обычно без приложения особых усилий удается ввести в костномозговое пространство на глубину от 2/3 до 3/4 ее длины. После этого по мере увеличения тугости посадки ножки 10 протеза в костномозговом пространстве прикладываемое к ней усилие приходится постоянно увеличивать вплоть до того, что для помещения эндопротеза 1 в его окончательное положение возникает необходимость забивать или вколачивать его. Для этого можно и далее использовать предлагаемый в изобретении инструмент без необходимости его снятия с устанавливаемого эндопротеза. С этой целью хирургу требуется задействовать толкатель 31, ударяя по головке в виде ручки-кнопки 32. Положение фиксирующей вилки 25 с контропорой 26 согласовано при этом с положением отверстия 23 таким образом, что при перемещении толкателя по задаваемому этим отверстием пути 30 закругленный конец 36 толкателя упирается в опорную площадку 11 на эндопротезе 1. Передаваемое при этом толкателем 31 импульсное (ударное) усилие непосредственно прикладывается к опорной площадке 11, а тем самым и к ножке 10 без нагружения конуса 13 и шейки 14. Подобная непосредственная передача усилия на ножку позволяет не только защитить конус 13 и шейку 14 эндопротеза 1 от повреждений, но и достичь высокого вгоняющего эндопротез в костномозговое пространство действия даже при нанесении по толкателю 31 сравнительно слабых ударов.
Угол наклона эндопротеза относительно пути 30 перемещения толкателя (угол α) составляет примерно от 20 до 40° (предпочтительно 25°) и выбран с таким расчетом, чтобы при нахождении эндопротеза 1 в положении, в котором для его забивания необходимо приложение наибольших усилий, путь 30 направленного перемещения толкателя располагался примерно перпендикулярно к поверхности резекции кости. Тем самым на этом требующем приложения особо высоких усилий участке обеспечивается передача усилий с оптимальным передаточным отношением.
Предлагаемый в изобретении инструмент для установки эндопротеза позволяет зажимать его точно по положению и углу и прецизионно вводить в таком точно заданном положении в костномозговое пространство. Необходимое дозабивание эндопротеза в его постоянное окончательное положение также возможно с помощью предлагаемого в изобретении инструмента, при этом благодаря направленному перемещению толкателя 31 обеспечивается приложение импульсных усилий от наносимых по нему ударов в оптимальном месте на опорной площадке 11 эндопротеза 1. Чувствительный же конус 13 эндопротеза 1 при этом защищен от восприятия ударных нагрузок. Для забивания эндопротеза можно задействовать встроенный толкатель 31 без смены инструмента. При необходимости эндопротез дополнительно можно дозабивать в окончательное положение, ударяя молотком по поверхности 33 на заднем конце толкателя 31.