ВЕРТЛУЖНЫЙ КОМПОНЕНТ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована в травматологии и ортопедии для замещения деформированной или разрушенной вертлужной впадины при первичном и ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава.
Известно устройство для остеосинтеза, содержащее пластину и винты (US 2012/0029579 А1, 02.02.2012). Винты имеют усеченную сферическую головку для полиаксиального введения в отверстие пластины и блокирования при помощи заглушки. Тело винта имеет разный шаг резьбы в средней трети винта и в оконечной трети винта для взаимодействия с губчатой и кортикальной костью. Дополнительно винт имеет самонарезающий наконечник. За счет разности шага резьбы и обычной (не блокируемой) головки винта имеется возможность создания компрессирующих сил на границе пластина-кость, в связи с чем, данный винт можно использовать в качестве компрессирующего. Особенностью перечисленных полиаксиальных винтов является то, что диапазон изменения угла введения винта от нейтральной точки равен 15 градусам на сторону. Эта особенность и является недостатком при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава, так как в условиях распространенных костных дефектов ограничение в 15 градусов не всегда позволяет обеспечить желаемую фиксацию вертлужного компонента к кости.
Аналогом наиболее близким к предлагаемой полезной модели (прототипом) является компонент эндопротеза тазобедренного сустава, выполненный в виде чашки для замещения дефектов вертлужной впадины с пористым наружным покрытием и со сквозными резьбовыми отверстиями для спонгиозных винтов, имеющими продольные оси, пересекающиеся в точке, совпадающей с общим центром изгибов наружной и внутренней поверхностей чашки (RU 2308250 С1, 20.12.2007).
Известный эндопротез предназначен для замещения деформированной или разрушенной вертлужной впадины и обеспечивает повышение стабильности фиксации вертлужного компонента эндопротеза в костной ткани. На винте со стороны головки выполнена метрическая резьба, на всем остальном протяжении до окончания винта - спонгиозная резьба. По меньшей мере три отверстия для спонгиозных винтов в куполе чашки имеют внутреннюю метрическую резьбу, совпадающую по профилю с ответной метрической резьбой на головке винта. Отверстия ориентированы так, что их оси пересекаются под углом в диапазоне 105±15° друг к другу в одной точке, совпадающей с общим центром полусфер, образующих поверхности чашки. Чашка выполнена металлической и с пористым покрытием на внешней поверхности.
Однако в условиях низкого качества костной ткани металлическая чашка с пористым покрытием имеет меньшие возможности для получения биологической костной фиксации по сравнению с покрытием, имеющим трабекулярную структуру, за счет отсутствия ярко выраженного Scratch-fit эффекта.
Блокирование винтов в прототипе возможно только в определенном заранее заданном направлении в виду наличия заданной резьбы на головке винта и в отверстии чашки, что не всегда эффективно в условиях распространенных костных дефектов.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение технической проблемы по усовершенствованию конструкции ацетабулярной чашки.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении сроков выживаемости ацетабулярной чашки при первичном и ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава.
Сущность полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, в которой вертлужный компонент эндопротеза тазобедренного сустава в виде чашки для замещения дефектов вертлужной впадины с пористым наружным покрытием и со сквозными резьбовыми отверстиями для спонгиозных винтов, имеющими продольные оси, пересекающиеся в точке, совпадающей с общим центром изгибов наружной и внутренней поверхностей чашки, отличается от ближайшего аналога тем, что чашка снабжена предохранительным бортиком и выполнена с внутренними кольцевыми проточками для распределения цементной мантии, с резьбовым отверстием для установочного инструмента и с пористым покрытием, имеющим трабекулярную структуру, при этом отверстия для спонгиозных винтов расположены на границах шарового слоя и выполнены с внутренними торцовыми выемками под винтовые головки, имеющими форму для отклонения винтов на угол не менее 15°, причем, на торцах выемок под винтовые головки выполнены резьбовые отверстия под заглушки, а угол между продольными осями отверстий на границе шарового слоя малого диаметра, как минимум, на 10° больше угла между продольными осями отверстий на границе шарового слоя большого диаметра.
В частных случаях выполнения или использования вертлужный компонент эндопротеза тазобедренного сустава может содержать:
- отверстия, на границе шарового слоя большого диаметра, выполненные с продольными осями, которые ориентированы друг к другу под углом 60° и отверстия на границе шарового слоя малого диаметра, выполненные с продольными осями, которые ориентированы друг к другу под углом 72°, при этом продольные оси отверстий, расположенных на границе шарового слоя большого диаметра могут быть ориентированы к плоскости края чашки под углом 26°, а продольные оси отверстий, расположенных на границе шарового слоя малого диаметра могут быть ориентированы к плоскости края чашки под углом 58°.
- пористое покрытие, имеющее внешнюю поверхность, которую образуют ребра додекаэдров с закругленными краями, ориентированными в одном направлении;
- пористое покрытие, имеющее внешнюю поверхность, которую образуют ребра додекаэдров с разнонаправленными острыми краями;
- пористое покрытие выполнено на поверхности чашки за единое целое с чашкой;
- фланцы с отверстиями для дополнительных спонгиозных винтов;
- резьбовое отверстие для установочного инструмента, выполненное на середине дна чашки;
- предохранительный буртик, выполненный с проточкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 дан разрез вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава,
на фиг. 2 - вид на эндопротез сверху (вид А),
на фиг. 3 - продольное сечение отверстия для спонгиозного винта с выемкой под головку и с отверстием под заглушку,
на фиг. 4 - показано пористое покрытие, внешнюю поверхность которого образуют ребра додекаэдров с закругленными краями, ориентированными в одном направлении
на фиг. 5 - пористое покрытие, внешнюю поверхность которого образуют ребра додекаэдров с разнонаправленными острыми краями.
на фиг. 6 - фото эндопротеза сверху,
на фиг. 7 - фото эндопротеза снизу.
Вертлужный компонент эндопротеза тазобедренного сустава выполняют в виде чашки 1 с пористым наружным покрытием 2 и со сквозными резьбовыми отверстиями 3 для спонгиозных винтов. Сквозные резьбовые отверстия 3 имеют продольные оси, которые пересекаются в точке, совпадающей с общим центром изгибов наружной и внутренней поверхностей чашки 1.
Чашку 1 изготавливают с использованием титанового порошка и технологий 3D печати с последующей механической обработкой на станочном оборудовании с ЧПУ, что позволяет объединить возможности аддитивных технологий для создания наружного покрытия и возможности прецизионной механической обработки внутренней поверхности чашки 1 и сквозных резьбовых отверстий 3 под винты.
Чашка 1 имеет предохранительный бортик 4 с проточкой для минимизации риска импинджмента, внутренние кольцевые проточки 5 для распределения цементной мантии и резьбовое отверстие 6 для установочного инструмента. Пористое покрытием 2 чашки 1 имеет трабекулярную структуру.
Отверстия 3 для спонгиозных винтов расположены на границах 7 и 8 шарового слоя и выполнены с внутренними торцовыми выемками 9 под винтовые головки. Границы 7 и 8 шарового слоя на поверхности чашки 1, имеющей, как правило, усеченную сферическую поверхность, устанавливают с учетом размеров компонента эндопротеза.
Каждая внутренняя торцовая выемка 9 имеет форму, обеспечивающую отклонение винта от продольной оси на угол не менее 15° и резьбовое отверстие 10 под заглушку, выполненное на ее торце.
Угол между продольными осями отверстий 3 на границе 7 малого диаметра, как минимум, на 10° больше угла между продольными осями отверстий на границе 8 большого диаметра. При таком соотношении углов отверстия 3 имеют кластерное равномерно распределенное по всей поверхности чашки 1 расположение, обеспечивающее введение винтов в секторах безопасности (фиг. 2).
Предпочтительным выполнением отверстий 3, на границе 8 шарового слоя, имеющей большой диаметр, является их выполнение с продольными осями, которые ориентированы друг к другу под углом 60° и выполнение отверстий 3 на границе 7 шарового слоя, имеющей малый диаметр, с продольными осями, которые ориентированы друг к другу 72°.
При таком выполнении продольные оси отверстий 3, расположенных на границе 8 шарового слоя, имеющей большой диаметр, могут быть ориентированы к плоскости края чашки под углом 26°, а продольные оси отверстий 3, расположенных на границе 7 шарового слоя, имеющей малый диаметр, могут быть ориентированы к плоскости края чашки под углом 58°.
Внутренние выемки 9 под винтовые головки обеспечивают отклонение каждого винта от его продольной оси на угол не менее 15°.
Пористое покрытие 2 имеет внешнюю поверхность, которую образуют ребра додекаэдров с закругленными краями, ориентированными в одном направлении или внешнюю поверхность, которую образуют ребра додекаэдров с разнонаправленными острыми краями.
Вертлужный компонент может содержать фланцы (на чертеже не показаны) с отверстиями 3 для дополнительных спонгиозных винтов, резьбовое отверстие 6 для установочного инструмента, выполненное на середине дна чашки 1 и предохранительный бортик 4, имеющий проточку.
Существенность числовых диапазонов отклонения винтов на угол не менее 15° и смещения угла между продольными осями отверстий 3 на границе 7 шарового слоя малого диаметра, который, как минимум, на 10° больше угла между продольными осями отверстий 3 на границе шарового слоя 8 большого диаметра установлена в результате экспериментов с чашками разных размеров.
Эксперименты проводились с чашками, максимальный диаметр которых (вместе с бортиком) составлял от 48 до 76 мм. Чашки имели высоту от 22,9 до 37 мм, радиус изгиба наружной поверхности в диапазоне от 23,4 до 37,4 мм и радиус изгиба внутренней поверхности в диапазоне от 19 до 33 мм.
Примерами, подтверждающими существенность границ вышеуказанных числовых диапазонов, являются выполнения чашки 1 при которых отклонения спонгиозных винтов при их введении составляло около 17°.
В первом случае чашка 1 имела максимальный диаметр 48 мм, высоту 22,9 мм, радиус изгиба внутренней поверхности 19 мм, радиус изгиба наружной поверхности 23,4 мм, шесть отверстий 3 на границе 7 шарового слоя с продольными осями, ориентированными под углом 60° друг к другу, и пять отверстий 3 на большой границе 8 шарового с продольными осями, ориентированными под углом 72° друг к другу.
Во втором случае чашка 1 имела максимальный диаметр 76 мм, высоту 37 мм, радиус изгиба внутренней поверхности 33 мм, радиус изгиба наружной поверхности 37,4 мм, шесть отверстий 3 на границе 7 шарового слоя с продольными осями, ориентированными под углом 60° друг к другу, и пять отверстий 3 на большой границе 8 шарового с продольными осями, ориентированными под углом 72° друг к другу.
Введение винтов в секторах безопасности обеспечивалось соотношением углов, определяющих кластерное равномерное расположение на границах шарового слоя отверстий 3 по всей поверхности чашки 1, как в первом, так и во втором случаях.
Проведенные исследования позволили сделать вывод, что технический результат полезной модели не достигается при выполнении чашки 1 со внутренними выемками 9 под винтовые головки с поверхностями, обеспечивающими отклонение каждого винта от его продольной оси на угол менее 15° и с углом между осями отверстий менее 10°.
Вертлужный компонент используют следующим образом.
После обработки операционного поля выполняют доступ к тазобедренному суставу одним из общепринятых способов. Область истинной вертлужной впадины обрабатывают сферической фрезой, соответствующей по размерам чашке 1 имплантируемого эндопротеза.
Выполняют пластику дефектов дна вертлужной впадины и при наличии обширных дефектов используют дополнительные опорные элементы, например, аугменты. При отсутствии необходимости использования дополнительных опорных элементов ограничиваются костными трансплантатами, с последующим утрамбовыванием пластичного материала обратным вращением фрезы.
Чашку 1 устанавливает в обработанную фрезой вертлужную впадину и позиционируют с максимально возможным восстановлением центра ротации сустава, с достижением Scratch-fit и Press-fit эффектов.
Далее через отверстия 3 производят введение полиаксиальных компрессирующих блокируемых спонгиозных винтов, причем, каждый из них вводят под своим углом, обеспечивающим максимальную стабильность чашки 1. Отклонение каждого винта от его продольной оси на угол не менее 15° и его оптимальное положение обеспечивает форма внутренних выемок 9.
Затем винты блокируют при помощи заглушек, имеющих с внешней стороны соответствующую резьбу для создания надежной винтовой фиксации. Заглушки устанавливают в резьбовые отверстия 10.
Соединение с головкой и ножкой эндопротеза происходит при цементировании дополнительной полиэтиленовой чашки или системы двойной мобильности по внутренней поверхности устройства. После вправления головки эндопротеза рану послойно ушивают и проводят рентгенконтроль.