СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ АРТРОПЛАСТИКИ ВЕРТЛУЖНОЙ ВПАДИНЫ
METHOD AND DEVICE FOR ARTHROPLASTY OF COTYLOID CAVITY

Ссылка на родственные заявки
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США №61/119,210, поданной 2 декабря 2008 г. и имеющей название "Протез для имплантации в канал подвздошной кости". Содержание указанной заявки в полном объеме включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Настоящее изобретение относится к способам подготовки кости вертлужной впадины для крепления вертлужных имплантатов, в частности к способу подготовки вертлужной впадины с применением невращающихся режущих средств. Кроме того, изобретение относится к способу крепления вертлужных аугментов к каналу подвздошной кости, в ходе которого применяют протяжки и рашпили.
Уровень техники
[0003] В прошлом канал подвздошной кости использовали для крепления к тазовой кости искусственной опорной поверхности вертлужной впадины. Такие протезы, содержащие винтовой стержень, прикрепленный к чашке, на которой имелась суставная поверхность, получили название "кольцевых протезов" и, по существу, представляли собой монолитные металлические элементы. На смену вышеописанным цельнометаллическим кольцевым протезам пришли нецементированные тазобедренные протезы "полиэтилен- на металле" (UPM), также предусматривающие крепление к каналу подвздошной кости.
[0004] Известные в настоящее время вертлужные протезы, для крепления которых используют канал подвздошной кости, не обеспечивают возможности применения модульных инструментов, ограничивают хирурга в выборе действий, выполняемых в ходе операции и/или используемых материалов. Кроме того, известные способы подготовки вертлужной впадины для установки вертлужного протеза, предусматривающего крепление к каналу подвздошной кости, требуют применения поворотных режущих средств, таких как полукруглая фреза, сверло, расширитель или винт.
Раскрытие изобретения
[0005] Задача настоящего изобретения, представленного в данной заявке в нескольких аспектах, заключается в устранении недостатков вышеупомянутых известных решений.
[0006] В соответствии с одним из аспектов изобретения предложен способ подготовки зоны вертлужной впадины для размещения в ней вертлужного имплантата, выполненного с возможностью сцепления по меньшей мере с участком канала подвздошной кости. Указанный способ включает этап, на котором применяют по меньшей мере одно невращающееся средство для удаления костной ткани с целью подготовки поверхности канала подвздошной кости для размещения в нем вертлужного имплантата. Такой имплантат может представлять собой, например, стержневую часть вертлужного протеза или аугмент, способствующий устойчивости вертлужного протеза.
[0007] В соответствии с другими аспектами изобретения предложены хирургические инструменты для подготовки участка канала подвздошной кости. Предложенные хирургические инструменты могут представлять собой протяжки или рашпили, служащие в качестве невращающихся средств для удаления костной ткани подвздошной кости.
[0008] В соответствии с еще одним аспектом изобретения предложен способ осуществления артропластики вертлужной впадины в вертлужной впадине подвздошной кости. Этот способ включает этап определения местоположения канала подвздошной кости. Указанный канал проходит от поверхности подвздошной кости, по существу, в сторону гребня подвздошной кости. На этапе вбивания невращающийся инструмент для удаления костной ткани, центрированный относительно канала подвздошной кости, вбивают таким образом, что он удаляет костную ткань внутри канала подвздошной кости с формированием костной полости. На другом этапе в указанной костной полости закрепляют крепежный имплантат. Далее на крепежный имплантат устанавливают вертлужный имплантат, размещаемый в вертлужной впадине.
[0009] В соответствии с одним вариантом изобретения, на этапе определения местоположения канала подвздошной кости осуществляют канюлирование этого канала.
[0010] В соответствии с одним вариантом на этапе определения местоположения канала на подвздошной кости размещают кондуктор для нахождения канала.
[0011] В соответствии с еще одним вариантом кондуктор для нахождения канала может содержать первый участок, второй участок и центрирующую направляющую. Кроме того, в ходе позиционирования кондуктора для нахождения канала размещают первый участок кондуктора для поиска канала напротив участка вертлужной впадины и размещают второй участок кондуктора для поиска канала напротив участка гребня подвздошной кости, так, что при этом центрирующая направляющая центрирована относительно оси канала подвздошной кости.
[0012] В соответствии с еще одним вариантом может быть предусмотрен этап формирования костной полости, окруженной кортикальным слоем кости.
[0013] В соответствии с другим вариантом на этапе вбивания вбивают несколько невращающихся инструментов для удаления костной ткани.
[0014] В соответствии с еще одним вариантом на этапе вбивания вбивают несколько невращающихся инструментов для удаления костной ткани, имеющих разный размер.
[0015] В соответствии с еще одним вариантом на этапе закрепления крепежного имплантата указанный крепежный имплантат цементируют в полости канала.
[0016] В соответствии с вариантом изобретения вертлужный имплантат представляет собой ацетабулярную чашку.
[0017] В соответствии с другим вариантом изобретения вертлужный компонент представляет собой ацетабулярное кольцо.
[0018] В соответствии с другим аспектом изобретения предложен невращающийся инструмент для удаления костной ткани из канала подвздошной кости. Этот инструмент может содержать поверхность для удаления костной ткани, выполненную с возможностью удаления костной ткани из канала подвздошной кости и формирования в ней костной полости. Для позиционирования поверхности для удаления костной ткани из канала подвздошной кости может быть предусмотрен позиционирующий элемент. При этом взаимное расположение поверхности для удаления костной ткани и позиционирующего элемента может быть таким, что при формировании костной полости в канале подвздошной кости указанная поверхность для удаления костной ткани прилегает к кортикальному слою кости.
[0019] В соответствии с одним вариантом осуществления позиционирующий элемент представляет собой полость, выполненную с возможностью размещения в ней канюли.
[0020] В соответствии с одним вариантом осуществления поверхность для удаления костной ткани выполнена на основе изображения, полученного перед операцией.
[0021] В соответствии с еще одним аспектом поверхность для удаления костной ткани выполнена из нескольких элементов, соединенных друг с другом с образованием сложной формы.
[0022] В соответствии с еще одним вариантом осуществления инструмент для удаления костной ткани содержит несколько модульных съемных поверхностей, причем каждая модульная съемная поверхность выполнена с возможностью независимого крепления к невращающемуся инструменту для удаления костной ткани. При этом костную полость формируют путем комбинации нескольких съемных модульных поверхностей в ходе ряда этапов вбивания.
[0023] Другие примеры использования настоящего изобретения приведены в нижеследующем описании. Следует отметить, что конкретные варианты осуществления изобретения, описанные ниже более подробно, носят иллюстративный характер и не ограничивают объем изобретения.
Краткое описание чертежей
[0024] Прилагаемые чертежи, являющиеся частью описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения, и наряду с описанием служат для пояснения сущности изобретения. На чертежах:
[0025] на Фиг. 1a-1j проиллюстрирован способ подготовки зоны вертлужной впадины в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;
[0026] на Фиг. 2a-j проиллюстрирован способ подготовки зоны вертлужной впадины в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
[0027] на Фиг. 3 показан вид спереди во фронтальной плоскости частично восстановленного тазобедренного сустава, иллюстрирующий зону канала подвздошной кости и предварительно установленный бедренный имплантат;
[0028] на Фиг. 4 показан вид спереди во фронтальной плоскости полностью восстановленного тазобедренного сустава с вертлужным протезом, соответствующим одному из вариантов осуществления изобретения и имплантированным с применением одного или нескольких способов, проиллюстрированных на Фиг. 1a-2j;
[0029] на Фиг. 5а показано несколько примерных вариантов профилей поперечного сечения невращающихся средств для удаления костной ткани подвздошной кости;
[0030] на Фиг. 5b показано несколько примеров различных профилей поперечного сечения канюлированных невращающихся средств для удаления костной ткани подвздошной кости;
[0031] на Фиг. 6 в изометрии показана сужающаяся к дистальному концу конусная протяжка, выполненная в соответствии с некоторыми вариантам осуществления изобретения;
[0032] на Фиг. 7 в изометрии показана протяжка, выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения и имеющая режущие поверхности;
[0033] на Фиг. 8 в изометрии показана сужающаяся к дистальному концу криволинейная конусная протяжка, выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
[0034] на Фиг. 9 в изометрии показана криволинейная конусная протяжка, выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
[0035] на Фиг. 10-13 показаны формы протяжек и рашпилей, выполненных в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
[0036] на Фиг. 14а показан пример аугмента или пробного имплантата анатомической формы, предназначенного для временной или постоянной имплантации в канал подвздошной кости на первой стороне подвздошной кости;
[0037] на Фиг. 14b показан пример протяжки или рашпиля анатомической формы для подготовки канала подвздошной кости на второй стороне подвздошной кости, форма которой отлична от формы первой стороны;
[0038] на Фиг. 15 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа, соответствующего некоторым вариантам осуществления изобретения, в ходе которого применяют расширитель;
[0039] на Фиг. 16. показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа, соответствующего некоторым вариантам осуществления данного изобретения;
[0040] на Фиг. 17 показан кондуктор для ввода стержня для нахождения канала, предусматривающий возможность его использования в системах компьютерной хирургии;
[0041] на Фиг. 18 показан кондуктор для ввода стержня для нахождения канала, выполненный в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
[0042] на Фиг. 19 показан кондуктор для ввода стержня для нахождения канала, выполненный в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
[0043] Последующее описание предпочтительного варианта (вариантов) осуществления изобретения приведено лишь для примера и никоим образом не ограничивает изобретение, его применение или варианты его использования.
[0044] Настоящим изобретением, в частности, предложен способ подготовки зоны вертлужной впадины для размещения в ней вертлужного имплантата, например пористого аугмента или протеза, в соответствии с которым канал подвздошной кости используют в качестве надежной опоры или средства для правильного позиционирования. В соответствии с предлагаемыми изобретением способами канал подвздошной кости является интактным, повторно идентифицируемым анатомическим ориентиром, который могут со сравнительно высокой степенью достоверности использовать для позиционирования и/или установки вертлужного имплантата. В контексте данной заявки под термином ″вертлужный имплантат″ понимается один или несколько из следующих компонентов: пористый металл, пористый аугмент, малопористый аугмент, непористый аугмент, ацетабулярное кольцо, ацетабулярная чашка, вертлужный вкладыш или средства (или элементы средств), выполненные с возможностью имплантации в подвздошную кость или в зону, прилежащую к этой кости, при этом вышеприведенный список не является исчерпывающим. Предлагаемые способы предпочтительно применяют при установке имплантатов, имеющих стержневой участок, выполненный с возможностью вставки в подготовленный канал подвздошной кости с образованием, по существу, ″фундамента″ для наращивания утраченной или аномальной кости. В тех случаях, когда это возможно, предпочтительно использование нецементированных имплантатов, хотя настоящее изобретение предусматривает также возможность использования цементированных вертлужных имплантатов.
[0045] Область применения настоящего изобретения не ограничивается протезированием вертлужной впадины. Изобретение также применимо при артропластике плечевого сустава (например, в случаях травмы).
[0046] На Фиг. 1a-1j проиллюстрирован способ подготовки зоны вертлужной впадины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. На Фиг. 1а, показана вертлужная впадина 12 подвздошной кости 10. В канале 11 подвздошной кости 10 размещают канюлю-каналоискатель 22, которая в данном варианте осуществления представлена в виде направляющего стержня, но также может представлять собой штифт или расширитель, или какой-либо другой направляющий инструмент, проходящий внутрь канала подвздошной кости. Размещение канюли производят с помощью кондуктора 20 для ввода направляющего стержня. Кондуктор для ввода направляющего стержня может иметь рукоятку 24, предназначенную для его удерживания и позиционирующую головку 26, которую помещают в подвздошную впадину 12.
[0047] Кондуктор 20 поворачивают до тех пор, пока направляющий стержень 22 не будет отцентрирован относительно канала 11 подвздошной кости 10. Затем направляющий стержень 22 вводят в канал 11 подвздошной кости, применяя силу удара или снабдив направляющий стержень 22 самосверлящим наконечником 14. Альтернативно кондуктор 20 могут применить для осуществления предварительного сверления канала под направляющий стержень 22, выполняемого на отдельном этапе.
[0048] На фиг. 1b показан этап расширения поверх направляющего стержня 22 с применением канюлированного расширителя 30, перемещаемого по направляющему стержню 22. Если направляющий стержень 22 не применяют, то могут использовать и неканюлированный расширитель (не показан). В таких случаях хирург может просто установить расширитель в нужное положение, выполнить расширение и оставить расширитель внутри канала 11 подвздошной кости. Расширитель 30 имеет режущие поверхности 16, посредством которых производят удаление костной ткани, раскрывая канал 11 подвздошной кости. Для того чтобы учесть индивидуальные особенности различных пациентов могут использовать набор расширителей 30 различного диаметра, при этом расширители могут содержать метки для индикации глубины удаления костной ткани.
[0049] Как показано на Фиг. 1с, по завершении расширения на расширителе 30 могут установить невращающееся средство для удаления материала подвздошной кости, например канюлированную протяжку 44 или рашпиль. Протяжку 44 соединяют или изготавливают заодно целое с рукояткой 40 протяжки, имеющей поверхность 42 для нанесения ударов, что является традиционным для стержневых протяжек, применяемых в ходе операций на бедренных и плечевых суставах. Если направляющие стержни 22 и расширители 30 не применяют (например, в случае остеопорозной кости), то протяжка 44 может быть неканюлированной (на чертежах такая протяжка не показана). Как упомянуто ниже, могут использовать набор протяжек 44 разной формы и размера, что позволяет учитывать индивидуальные особенности пациентов и осуществлять операции в нестандартных случаях, и/или в зонах левой или правой вертлужной впадины.
[0050] Протяжку 44 вбивают в канал 11 подвздошной кости, направляя ее при помощи направляющего стержня 22 и расширителя 30. В общем случае позиционирование протяжки 44 относительно расширителя 30 и стержня 22 в радиальном направлении осуществляют перед вбиванием в направлении 50. Как показано на Фиг. 1е, после вбивания в направлении 50 протяжку 44 извлекают из канала 11 подвздошной кости, приложив к протяжке 44 или ее рукоятке 40 силу извлечения в направлении 52. После извлечения протяжки 44 в подвздошной кости 10 образуется полость 18, предусматривающая возможность размещения в ней соответствующего вертлужного имплантата 60. Как показано на чертежах, имплантат 60 может представлять собой, например, стержень вертлужного протеза или пористый аугмент. Предпочтительно полость 18 формируют в пределах канала 11 подвздошной кости, при этом полость, предпочтительно, ограничена внутренним кортикальным слоем подвздошной кости 10, раскрытым с помощью протяжки 44. Затем в полость 18 вводят имплантат 60 и закрепляют его путем фрикционной посадки или с использованием цемента. Закрепление имплантата 60 в полости 18 могут осуществить при помощи отдельного ударного устройства (не показано) или рукоятки 40 протяжки.
[0051] Далее на имплантат 60 устанавливают вертлужный компонент 80, например ацетабулярное кольцо, чашку 82 или прокладку 84. В некоторых вариантах осуществления изобретения может оказаться желательным использовать в подготовленной зоне вертлужной впадины костный цемент и/или костные трансплантаты 70. Альтернативно или в сочетании с цементом и/или костными трансплантатами 70 для дополнительного крепления вертлужных компонентов 80, 82, 84 в зоне вертлужной впадины могут использовать спонгиозные винты, кортикальные винты, штифты, проволоку или тросы (не показаны).
[0052] На Фиг. 2a-j проиллюстрирован способ подготовки зоны вертлужной впадины в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. На Фиг. 2а показана вертлужная впадина 12 подвздошной кости 10. При помощи кондуктора 20 для ввода направляющего стержня в канале 11 подвздошной кости 10 устанавливают направляющий стержень 22 для нахождения канала. Для того, чтобы учесть индивидуальные особенности пациентов могут предусмотреть набор направляющих стержней 22 различного диаметра, при этом на стержнях могут быть нанесены метки, обозначающие глубину удаления костной ткани. Кондуктор для ввода направляющего стержня может иметь рукоятку 24, предназначенную для его удерживания и позиционирующий конец 26, который помещают в подвздошную впадину 12. Кондуктор 20 поворачивают до тех пор, пока направляющий стержень 22 не будет отцентрован относительно канала 11 подвздошной кости 10. Затем направляющий стержень 22 вводят в канал 11 подвздошной кости, применяя силу удара или снабдив направляющий стержень 22 самосверлящим наконечником 14. Альтернативно кондуктор 20 могут использовать для выполнения предварительного сверления под установку направляющего стержня 22, осуществляемого на отдельном этапе. На Фиг. 2b показан этап, на котором снимают кондуктор 20 и оставляют направляющий стержень 22 в месте его установки.
[0053] Как показано на Фиг. 2с, после завершения ввода направляющего стержня на направляющем стержне 22 могут установить невращающееся средство для удаления костной ткани подвздошной кости, например, канюлированную протяжку или рашпиль 44. Протяжка 44 соединена или изготовлена заодно целое с рукояткой 40 протяжки, имеющей поверхность 42 для нанесения ударов, что является традиционным в случае стержневых протяжек, предназначенных для обработки бедренной и плечевой кости. Если направляющий стержень 22 не применяют (например, в случае остеопорозной кости), могут использовать неканюлированную протяжку 44 (не показана). Как упомянуто ниже, могут использовать набор протяжек 44 разной формы и размера, что позволяет учитывать индивидуальные особенности пациентов и осуществлять операции в нестандартных случаях, и/или в зонах левой или правой вертлужной впадины.
[0054] Протяжку 44 вбивают в канал 11 подвздошной кости, направляя ее при помощи направляющего стержня 22. В общем случае, перед осуществлением ударного воздействия в направлении 50 выполняют позиционирование протяжки 44 относительно расширителя 30 и стержня 22 в радиальном направлении. Как показано на Фиг. 2е, после ударного воздействия в направлении 50 протяжку 44 извлекают из канала 11 подвздошной кости, приложив силу 52 извлечения к протяжке 44 или ее рукоятке 40. После извлечения протяжки 44 в подвздошной кости 10 образуется полость 18, предусматривающая возможность размещения в ней заранее подготовленного крепежного имплантата 60. Как показано на чертежах, имплантат 60 может представлять собой, например, стержень вертлужного протеза или пористый аугмент. Предпочтительно полость 18 формируют в пределах канала 11 подвздошной кости подвздошной кости, при этом она предпочтительно ограничена внутренним кортикальным слоем подвздошной кости 10, раскрытым с помощью протяжки 44. Затем имплантат 60 вводят в полость 18 и закрепляют путем фрикционной посадки или цемента. Закрепление имплантата 60 в полости 18 могут осуществить при помощи отдельного ударного устройства (на чертежах не показано) или рукоятки 40 протяжки.
[0055] После этого на имплантат 60 устанавливают вертлужный компонент 80, например ацетабулярное кольцо, чашку 82 или вкладыш 84. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения в подготовленной зоне вертлужной впадины используют костный цемент 70. Альтернативно или в сочетании с цементом 70 для дополнительного крепления вертлужных компонентов 80, 82, 84 в зоне вертлужной впадины могут применять спонгиозные винты, кортикальные винты, штифты, проволоку или тросы (не показаны).
[0056] На Фиг. 3 показан вид спереди во фронтальной плоскости зоны канала подвздошной кости. В данном примере показано состояние кости пациента перед операцией, до имплантации вертлужного протеза в соответствии с предлагаемыми в данном изобретении способами. Установленный ранее протез 86′ бедренной головки соединен с изношенным естественным хрящом вертлужной впадины 12 (то есть осуществлена гемиартропластика). На этом чертеже крепежный участок 15 канала 11 подвздошной кости 10 расположен прямо над протезом 86′ бедренной головки. Размер и форму вертлужного имплантата выбирают на основе предоперационного шаблонирования, принимая во внимание качество прессового соединения с внутренними поверхностями 18 канала 11 подвздошной кости 10.
[0057] На Фиг. 4 показан вид спереди во фронтальной плоскости вертлужного протеза, соответствующего одному из вариантов осуществления изобретения и имплантированному с применением способа, этапы которого проиллюстрированы на Фиг. 1a-2j. После подготовки канала 11 подвздошной кости могут ввести крепежный имплантат 60 и осуществить его прессовую посадку внутри зоны, ограниченной стенками 18 канала 11 подвздошной кости. В примере, показанном на Фиг. 4, имплантат 60 представляет собой пористый аугмент. Затем в зоне 12 вертлужной впадины поверх, сбоку или смежно с участками имплантата 60 наносят первичный цемент и/или мантию 70′ из костного трансплантата. Например, вплотную к аугменту 60 могут разместить средне измельченный костный трансплантат.
[0058] Далее поверх первой мантии 70′ размещают вертлужный компонент 80, например ацетабулярное кольцо (показано на чертеже). Кольцо 80 может содержать один или несколько фланцев 80′, обеспечивающих его устойчивость и, кроме того, по меньшей мере одно отверстие 80′ для введения крепежных винтов или просто служащее для сцепления с костным цементом и/или мантией 70′ костного трансплантата с целью лучшей фиксации кольца. Ацетабулярное кольцо 80 могут снабдить гребнем или выступом, обеспечивающими дополнительную опору для вкладыша 84 и/или слоя 70″ костного цемента, соединяющего вкладыш 84 с кольцом 80.
[0059] К цементированному вертлужному компоненту 80 могут прикрепить один или несколько дополнительных вертлужных компонентов, например вертлужный вкладыш 84 или ацетабулярную чашку. Крепление одного или нескольких дополнительных вертлужных компонентов 84 можно облегчить, используя одну или несколько вторичных мантий 70″ из цемента и/или костного трансплантата, уложенных поверх вертлужного компонента 80. Вместо одной или обеих мантий 70′, 70″ могут использовать одно или несколько других крепежных средств, включающих фрикционную посадку, винты, штифты, шипы, проволоку, костный матрикс (например, минерализованный или деминерализованный), тросы и зажимы, причем данный список не носит ограничительного характера. В проиллюстрированном примере не применяют ацетабулярную чашку, вместо этого вкладыш 84 крепят прямо к кольцу 80. Однако, при необходимости ацетабулярная чашка 82 также может быть установлена между кольцом 80 и вкладышем 84.
[0060] На Фиг. 5а показаны примеры профилей поперечного сечения различных невращающихся средств для удаления костной ткани подвздошной кости. Невращающиеся средства для удаления костной ткани подвздошной кости, например рашпили и протяжки, могут иметь различную геометрическую форму. Например, на протяжении всей длины указанных инструментов форма их поперечного сечения может оставаться неизменной или несколько раз меняться. Поперечные сечения могут иметь контуры в виде многоугольников, например, восьмиугольника 102 и трапеции 102', а также представлять собой криволинейные формы или формы 102" в виде би-сплайновой кривой.
[0061] На Фиг. 5b показаны примеры профилей поперечных сечений канюлированных невращающихся средств для удаления костной ткани подвздошной кости. Если применяют направляющие стержни 22 или расширители 30, то центральное отверстие, проходящее по длине протяжек, могут использовать для позиционирования и направления протяжки в канале 11 подвздошной кости 10. Поперечное сечение этого центрального отверстия может быть любой формой, допускающей экструзию, включая (но не ограничиваясь ими) криволинейные формы, например круги и овалы 104, и многоугольники, например треугольники 104", прямоугольники 104' и шестиугольники 104"'.
[0062] На Фиг. 6 в изометрии показана конусная протяжка, сужающаяся по направлению к дистальному концу и выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Протяжка 110 может быть канюлированной 112 или неканюлированной, и может содержать одну или несколько сходящихся поверхностей 111, которые могут быть плоскими.
[0063] На Фиг. 7 в изометрии показана протяжка, выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения и имеющая режущие поверхности. На этом чертеже показана вертлужная протяжка 110, которая может быть канюлированной 112 или неканюлированной и содержать гладкие поверхности 113, 113′ или режущие поверхности 114, 114′. Режущие поверхности 114, 114′ могут быть любого известного в ортопедии типа.
[0064] На Фиг. 8 в изометрии показана сужающаяся к дистальному концу криволинейная конусная протяжка 110, выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Протяжка 110 может иметь одну или несколько сходящихся поверхностей 115, 116, из которых по меньшей мере одна поверхность искривлена по меньшей мере в одной плоскости.
[0065] На Фиг. 9 в изометрии показана искривленная конусная протяжка 110, выполненная в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Протяжка 110 может иметь сходящиеся поверхности 117, 118, из которых по меньшей мере одна поверхность искривлена в поперечной плоскости.
[0066] На Фиг. 10-13 показаны возможные формы протяжек, рашпилей, аугментов, стержней вертлужных имплантатов и подобных элементов, соответствующих некоторым вариантам осуществления данного изобретения. На этих чертежах показаны нерадиально-симметричные формы 120, 122, 124, 126, дистальный размер 128 которых может быть меньше проксимального размера с целью облегчения их ввода в канал подвздошной кости 10. Формы 120, 122, 124, 126 могут быть эксцентрическими или равномерно экструдированными так, что они имеют одинаковые проксимальные и дистальные размеры 128. Подобную форму 120, 122, 124, 126 может иметь только один отдельный аугмент 122 или же стержень 120, 126 цельного вертлужного имплантата 121, 125. Альтернативно форму 120, 122, 124, 126 может иметь стержень 124, соединяемый с отдельным вертлужным имплантатом 123 при помощи соединительных средств 127, 129. Соединительные средства 127, 129 могут, в частности, представлять собой: цемент, конусы Морзе, прессовые посадки, резьбовые соединительные поверхности, резьбовые соединения ″папа-мама″, отдельные вставленные во втулку винты и подобные элементы. Соединительные средства 129 могут использоваться в других целях, например в качестве средств для прикрепления или выравнивания других хирургических инструментов для подготовки участков зоны вертлужной впадины.
[0067] На Фиг. 14а показан пример пробного имплантата или аугмента 130 анатомической формы для имплантации в канал подвздошной кости на первой стороне подвздошной кости. Аугмент 130 может представлять собой более узкую часть более крупного имплантата 138, показанного пунктирными линиями. Например, аугмент 130 может иметь выполненный заодно целое с ним фланец, служащий в качестве опорного выступа для цементированного компонента, или аугмент 130 может представлять собой стержневую часть ацетабулярной чашки. В варианте, показанном на Фиг. 14а, внешняя поверхность 132 аугмента 130 предпочтительно должна быть выполнена так, чтобы увеличить поверхность контакта между кортикальным слоем кости и/или губчатым веществом кости канала 11 повздошной кости и аугментом 130 после подготовки канала 11 подвздошной кости. Для устранения необходимости цементного крепления предпочтительно, чтобы аугмент 130 был пористым, однако возможно использование аугментов, имеющих поверхность другой структуры. Например, если аугмент 130 предназначен для применения в качестве пробного аугмента во время пробного восстановления сустава, поверхность может иметь гладкую структуру, чтобы облегчить введение и извлечение аугмента.
[0068] На Фиг. 14b показан пример протяжки или рашпиля 134 анатомической формы для подготовки канала 11 подвздошной кости на второй стороне подвздошной кости, которая отличается от первой стороны. Протяжка или рашпиль 134 может иметь метки 140, посредством которых хирург получает информацию, например, о размере и типе инструмента, стороне тела пациента для которой предназначен инструмент, серийном номере, изготовителе и другую подобную информацию. Протяжка или рашпиль 134 могут быть выполнены заодно целое с рукояткой 40, как показано на Фиг. 1с, 1е, 2 с и 2е, или они могут иметь соединительное средство 142, которое позволяет отделить протяжку или рашпиль 134 с рукоятки 40. В случае предварительного обследования пациента с использованием излучения, например, методами компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии или с использованием рентгеновских лучей, хирург может воспользоваться аугментом 130 и протяжкой 134, сделанными на заказ и предназначенными для замещения конкретного костного дефекта.
[0069] На Фиг. 15 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. В частности, на Фиг. 15 представлены этапы способа, проиллюстрированного на Фиг. 1a-1j. Первоначально могут выполнить этап 202, не являющийся обязательным, на котором хирург помещает в канал 11 подвздошной кости 10 направляющий стержень 22 каналоискателя. При использовании направляющего стержня 22 каналоискателя, на этапе 204 на направляющем стержне 22 могут разместить канюлированную расширитель 30. Затем на этапе 206 выполняют необходимое расширение канала 11 подвздошной кости, для того, чтобы раскрыть канал 11 на величину достаточную для обработки канала протяжками. Направляющий стержень 22 или расширитель 30 могут быть оснащены другими хирургическими инструментами, прикрепленным к указанным устройствам или являющимися их продолжением. Этап расширения 206 могут не выполнять или повторить, применяя один или несколько расширителей разного диаметра. После расширения канала 11 подвздошной кости 10 на этапе 206 расширитель 30 могут оставить в канале 11 для применения на этапе 210 протягивания. На этапе 210 осуществляют протягивание канала 11, после чего протяжку 44 извлекают из зоны 12 вертлужной впадины. Вместо протягивания, на этапе 210 могут выполнить удаление костного материала из канала 11 подвздошной кости с помощью других предназначенных для этого невращающихся средств, например, как описано ниже, костную ткань могут удалить, применяя остеотомы или ударные средства. Если хирург применяет направляющий стержень 22 или расширитель 30, то можно использовать канюллированную протяжку, чтобы она могла служить в качестве центрующего средства для выравнивания относительно направляющего стержня или расширителя; в этом случае осуществляют этап 208, на котором перемещают протяжку по направляющему стержню 22 и/или расширителю. Если в ходе операции не применяют направляющий стержень 22 и канюлированный расширитель 30, то необходимость в использовании канюлированной протяжки 44 отсутствует. Дальнейшую подготовку зоны 12 вертлужной впадины, производимую на этапах 212, 214, могут осуществить посредством расширителя, перемещаемого поверх направляющего стержня 22, применяя на различных глубинах расширители большего диаметра, чтобы сформировать в канале 11 подвздошной кости одну или несколько конических выемок (″фасок″), и/или посредством протягивания участков поверхности в зоне 12 вертлужной впадины.
[0070] После формирования подходящей полости 18 в канале 11 подвздошной кости и/или окружающей подвздошной кости 10, ранее введенные инструменты (например, направляющий стержень 22 каналоискателя, расширители 30, протяжки 44), или некоторые из этих инструментов могут извлечь из зоны 12 вертлужной впадины на этапе 216, чтобы облегчить выполнение этапов 218 пробного восстановления сустава. При использовании канюлированных имплантируемых аугментов 60 и пробных аугментов, извлекать инструменты на этапе 216 перед пробным восстановлением сустава на этапе 218 не обязательно. В таких случаях пробные аугменты и/или имплантируемые аугменты 60 перемещают по направляющему стержню 22, расширителям 30 или протяжкам 44, а указанные инструменты удаляют из подвздошной кости 10 позже в ходе хирургической операции. Выполнение пробного восстановления на этапе 218, при котором направляющий стержень 22 или расширитель (расширители) 30 оставляют в канале 11, позволяет хирургу простым способом осуществить повторное расширение и увеличить размер пробного аугмента до необходимого, благодаря чему обеспечивается лучшая посадка и сцепление аугмента с кортикальным слоем. Этап 218 пробного восстановления является необязательным, и в случаях, когда протяжку соответствующего размера и формы сложно удалить, его могут опустить.
[0071] После определения наилучшего размера, формы или посадки, один или несколько пробных аугментов могут удалить и вместо них на этапе 220 ввести один или несколько имплантируемых аугментов 60. Затем на этапе 222 поверх вставленного аугмента, кольца 80 или другого вертлужного компонента могут уложить цемент 70, кольцо 80 или другой вертлужный компонент (например, ацетабулярную чашку), прикрепляемый к цементу 70′, после чего на этапе 226 кольцо 80 или другой вертлужный компонент могут соединить со вкладышем 84 посредством второго слоя 70″ цемента. Следует отметить, что вместо цемента 70 вертлужные компоненты могут быть закреплены фрикционной посадкой, винтами или с использованием других описанных в настоящей заявке крепежных средств.
[0072] Например, если аугмент 60, вводимый в подвздошную кость 10, представляет собой модуль, состоящий из различных аугментов, или имеет сложную или нестандартную форму, то из одной или нескольких различных протяжек или модульных соединенных между собой/взаимозаменяемых сегментов протяжки (не показаны) могут собрать инструмент, имеющий уникальную форму, соответствующую сложной или нестандартной форме аугмента 60. Альтернативно, для создания в кости полостей 18 упомянутой сложной формы, могут осуществить серию этапов 210 и 212, применяя на них монолитные протяжки разной формы.
[0073] В соответствии с другим вариантом хирург может выполнить расширение на этапе 206 через направляющий стержень 22, оставить расширитель 30 в канале 11 в подвздошной кости, выполнить протягивание по расширителю 30 на этапе 210, применяя первую протяжку 44, извлечь первую протяжку 44, выполнить коническую фаску в канале 11 в подвздошной кости и в зоне 12 вертлужной впадины, применяя вторую протяжку (не показана), извлечь вторую протяжку, а затем, применяя полукруглый расширитель (не показан), закруглить коническую фаску, выполненную с использованием второй протяжки, чтобы сформовать в подвздошной кости 10 фаску в форме усеченной сферы.
[0074] На Фиг. 16 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа, соответствующего некоторым вариантам осуществления данного изобретения. В частности, на Фиг. 16 представлен способ 300 выполнения хирургической операции, показанный на Фиг. 2a-2j. Первоначально могут выполнить этап 302, не являющийся обязательным, на котором хирург помещает в канал 11 подвздошной кости 10 направляющий стержень 22 каналоискателя. При использовании направляющего стержня 22 каналоискателя, на этапе 304 на направляющем стержне 22 могут разместить канюлированную протяжку 44 и осуществить протягивание канала 11 на этапе 306. Направляющий стержень 22 может быть оснащен другими хирургическими инструментами, прикрепленными к нему или являющимися его продолжением. Вместо протягивания, на этапе 210 могут выполнить удаление костного материала из канала 11 подвздошной кости с помощью других предназначенных для этого невращающихся средств, например, как описано ниже, костный материал могут удалить, применяя остеотомы или ударные е устройства. Одно или несколько канюлирований на протяжке 44, по существу выступают в качестве средства центровки относительно направляющего стержня 22 в ходе выполнения этапа 304. Если направляющий стержень 22 и протяжка 44 снабжены шлицами или шпонками, то это помогает обеспечить различную ориентацию в радиальном направлении протяжки 44 относительно подвздошной кости во время вбивания в направлении 50 для лучшей посадки на кости. Если в ходе операции не применяют направляющий стержень 22, то необходимость в использовании канюлированной протяжки 44 отсутствует. После завершения протягивания на этапе 306, протяжку 44 на этапе 308 извлекают из зоны 12 вертлужной впадины. Дальнейшую подготовку зоны 12 вертлужной впадины могут осуществить на этапах 310, 312 с использованием расширителя поверх направляющего стержня 22, применяя расширитель на различных глубинах, чтобы сформировать в канале 11 подвздошной кости одну или несколько конических выемок (″фасок″), и/или посредством протягивания участков поверхности в зоне 12 вертлужной впадины. В ходе указанной процедуры в любой момент, в частности во время или после выполнения этапов 1с-1е, 2с-2е протягивания или этапа 1b расширения и перед окончательной имплантацией аугмента 60, могут выполнить несколько этапов пробного восстановления сустава с использованием пробных аугментов. Предпочтительно, чтобы форма и размер этих пробных аугментов соответствовали форме и размеру аугмента подлежащего имплантации, однако также предпочтительно, чтобы, в отличие от аугмента подлежащего имплантации, их внешняя поверхность не была пористой и имела малый коэффициент трения, что позволит облегчить введение и извлечение этих пробных аугментов из подвздошной кости.
[0075] Например, если аугмент 60, вводимый в подвздошную кость 10, представляет собой модуль, состоящий из различных аугментов, или имеет сложную или нестандартную форму, то из одной или нескольких различных протяжек или модульных соединенных между собой/взаимозаменяемых сегментов протяжки (не показаны) могут собрать инструмент, имеющий уникальную форму, соответствующую сложной или нестандартной форме аугмента 60. Альтернативно, для создания в кости полостей 18 упомянутой сложной формы, могут осуществить серию этапов 310 и 312, применяя на них монолитные протяжки разной формы.
[0076] В соответствии с другим вариантом хирург может осуществить протягивание на этапе 306 через направляющий стержень 22, используя первую протяжку 44, извлечь первую протяжку 44, сформировать коническую фаску в канале 11 в подвздошной кости и зоне 12 вертлужной впадины, применяя вторую протяжку (не показана), извлечь вторую протяжку, а затем, применяя полукруглый расширитель (не показан), закруглить коническую фаску, выполненную с использованием второй протяжки, формируя таким образом в подвздошной кости 10 фаску в форме усеченной сферы.
[0077] После формирования в канале 11 подвздошной кости и/или подвздошной кости 10 подходящей полости 18, на этапе 314 все инструменты (например, направляющий стержень 22 каналоискателя, расширитель (расширители) 30 и протяжку (протяжки) 44) извлекают из зоны 12 вертлужной впадины. Чтобы обеспечить надлежащую посадку и стабильность имплантата, в полость 18 могут ввести пробный вертлужный имплантат, например пробный аугмент. Затем на этапе 316 вводят вертлужный имплантат 60 (например, аугмент) и закрепляют его в полости 18 подготовленного канала 11 подвздошной кости. После этого на этапах 318, 320, и 322 к зоне 12 вертлужной впадины могут посредством любого из описанных в настоящей заявке средств прикрепить последующие вертлужные компоненты 80, 82, 84, 86.
[0078] Термин ″аугмент″ используется в данном описании для обозначения одного или нескольких из следующих элементов: пористый врастающий в кость элемент, открытопористый сетчатый элемент, биологически совместимая металлическая пена, керамическая пена (например, пористый гидроксиапатит), полимерная пена (например: пористый полиэфирэфиркетон (РЕЕК), пористый сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE), трабекулярный компонент, пористая поверхностная текстура (например, пористый слой, созданный посредством пескоструйной обработки или травления), плотная подложка с пористым наружным слоем, элемент, имеющий пористое покрытие, образованное из по меньшей мере одного спекшегося порошка, пористый элемент, образованный из спекшегося порошка (например, пористые спекшиеся сферические и/или асимметричные частицы), металл, наносимый способом горячего напыления (например, титан, наносимый способом горячего напыления), металл, наносимый способом плазменного напыления (например, титан, наносимый способом плазменного напыления), непористый элемент (например, блок полимерного, металлического или керамического материала или подобного материала), или пористый аллотрансплантат. На один или несколько аугментов могут нанести одно или несколько биологически активных средств, например, гидроксиапатит.
[0079] Очевидно, что в качестве невращающихся средств для удаления костной ткани кроме протяжек и рашпилей могут использовать другие инструменты. Например, в комбинации с протяжками и рашпилями или вместо них могут применить остеотомы (например, коробчатые остеотомы), перфораторы, ленточные пилы (например, пилы с возвратно-поступательным движением полотна), инструменты для трансплантации кости путем вбивания трансплантата, гибкие режущие инструменты, (например, гибкие расширители или гибкие сверла, аналогичные используемым для введения через вертлужную чашку винтов со сферической головкой), изогнутые шила (например, устройства, которые вращаются назад и вперед и приводятся в колебания вручную), ручные расширители, конические расширители, неконические расширители, неканюлированные устройства с Т-образной рукояткой для костномозгового канала (например, шила Чарнли или стержни, применяемые для центровки в костномозговом канале при замене коленного сустава), изогнутые кюретки, ручные боры, расширители (канюлированные или неканюлированные) и вибрационные режущие инструменты.
[0080] Поскольку некоторые хирурги испытывают затруднения при нахождении канала 11, кондуктор 400 может содержать матрицы и/или опорные метки 404, как показано на Фиг. 17, благодаря чему может использоваться в качестве хирургического инструмента в системе компьютерной хирургии (на чертеже это не показано). Систему компьютерной хирургии применяют для облегчения пространственной ориентации кондуктора 400 относительно подвздошной кости 10, чтобы обеспечить точное расположение направляющего стержня 22 в канале 11 подвздошной кости. После правильной установки кондуктора 400, его могут прикрепить при помощи штифтов к подвздошной кости (отверстия под штифты не чертеже показаны), или он может удерживаться на месте под действием силы трения во время введения направляющего стержня 22 через портал 402. Портал 402 служит в качестве направляющей поверхности для направляющего стержня и может содержать щель, паз, поверхность скольжения или отверстие, при условии, что портал 402 имеет такие размеры и форму, что может войти в комплементарное взаимодействие с направляющим стержнем 22. Следует заметить, что поперечные сечения направляющего стержня 22 и портала 402 могут иметь сложную форму. Портал 402 также может служить в качестве направляющей для режущего инструмента, например, рашпиля, протяжки, резца, фрезы или расширителя.
[0081] Альтернативно могут использовать, например, кондуктор, показанный на Фиг. 18 и обозначенный номером позиции 410. Кондуктор 410 выполнен с возможностью направления штифта или направляющего стержня 22 в канале 11 подвздошной кости. Кондуктор 410 содержит опорный элемент 412 и нижний участок 416, в котором имеется портал 416. Нижний участок 416 помещают в вертлужную впадину 12, смежно с крышей вертлужной впадины. Верхний участок кондуктора 414 устанавливают на подвздошный гребень, примерно в 3 см позади передней верхней подвздошной ости (ASIS) 19, - там, где обычно проходит канал 11 подвздошной кости.
[0082] Более того, снимки, полученные методом компьютерной томографии, и методы предоперационного компьютерного моделирования, позволяют обнаружить полости 11 в подвздошной кости, которые могут заполнить, закрепляемыми в этих полостях одним или несколькими аугментами 60. Исследование пациента проводят, применяя методы обычной рентгеновской или компьютерной томографии (аксиальной компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии). Полученные в результате сканирования данные (например, в виде файла в формате *.DICOM) предварительно обрабатывают программными средствами (например, при помощи программы MIMICS компании Materialise), затем их вводят в соответствующую моделирующую программу (например, Unigraphics/NX, CATIA, AutoCAD, Pro/Engineer, SolidWork, или подобную программу) для создания трехмерной цифровой модели САПР подвздошной кости 10 пациента и/или зоны 12 вертлужной впадины. Канал 11 подвздошной кости пациента измеряют и определяют количественные значения его параметров; после чего могут изготовить аугмент 60 с учетом индивидуальных особенностей пациента, подходящий ему оптимальным образом. Трехмерную цифровую модель могут использовать также для создания соответствующего особенностям пациента специализированного блока 420, который имеет поверхность 426, профиль которой точно соответствует участку зоны 12 вертлужной впадины пациента. Соответствующий особенностям пациента блок 420, кроме того, содержит портал 428, выполненный с возможностью направлять штифт или стержень 22 каналоискателя в канал подвздошной кости. Профилированная поверхность 426 служит в качестве средства для определения пространственного положения портала 428 относительно кости 10 пациента для оптимального определения положения стержня 22 каналоискателя. Как было упомянуто выше, портал 402 может также служить в качестве направляющей для режущего инструмента, например рашпиля, протяжки, резца, фрезы или расширителя.
[0083] Альтернативно, идентификацию канала 11 подвздошной кости для расположения стержня 22 каналоискателя могут осуществить без кондуктора 20, 400, 410, 420. В случае, если пациент не слишком полный, такую идентификацию могут выполнить посредством нахождения толстой части подвздошной кости 10, проходящей от верхней части вертлужной впадины 12 до крыла подвздошной кости, путем пальпации вдоль подвздошного гребня с целью нахождения канала 11 подвздошной кости.
[0084] Вышеописанные вертлужные имплантаты 60 могут установить с прессовой посадкой внутри канала 11 подвздошной кости. При осуществлении изобретения на практике авторы использовали металлический аугмент №7, производимый фирмой Zimmer, Inc. (г.Варшава, штат Индиана). Однако следует принять во внимание, что для осуществления изобретения могут применить любой аугмент 60, подходящий для имплантации в канал 11 подвздошной кости 10. Для обеспечения лучшего сцепления с кортикальным слоем и большей стабильности аугмента, следует провести пробное восстановление сустава с использованием пробных аугментов (не показано), размер и форма которых, по существу, совпадает с размером и формой подлежащего имплантации имплантата 60.
[0085] Следует заметить, что раскрытые в данном описании способы обеспечивают исключительно простой метод осуществления очень хорошей фиксации и наличие стабильной опоры для цементирования кольца на аугменте. Благодаря тому, что в соответствии с настоящим изобретением отсутствует необходимость использования во время операции каких-либо винтов, появляется возможность сохранить целостность окружающей кости и сократить продолжительность операции. Экспериментальным путем авторами было установлено, что раскрытое в данном описании крепление в канале с применением аугмента, имеет очевидные преимущества перед креплением с использованием винтовых крепежных средств любого типа.
[0086] Поскольку в описанные выше со ссылками на соответствующие чертежи варианты осуществления изобретения могут быть внесены различные изменения, не выходящие за рамки настоящего изобретения, то все объекты, упомянутые в описании и показанные на прилагаемых чертежах, следует рассматривать исключительно в качестве примеров, не ограничивающих объем изобретения. Так, при плохом состоянии кости, перед этапом протягивания могут не выполнять этап введения направляющего стержня и/или этап расширения. Таким образом, объем настоящего изобретения не ограничивается вышеописанными вариантами его осуществления и определен только нижеприведенной формулой изобретения, приложенной к настоящему описанию.