СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗГИБНОЙ ЖЕСТКОСТИ НОЖКИ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА И КОНСТРУКЦИЯ НОЖКИ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF INCREASE OF THE FLEXURAL STIFFNESS OF THE LEG OF HIP ENDOPROSTHESIS AND THE DESIGN OF THE LEG FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ортопедии и травматологии при лечении заболеваний и повреждений тазобедренных суставов.
Известна ножка эндопротеза тазобедренного сустава (Пат. Ru №2066153 С1, МПК A61F 2/32).
Недостаток данного изобретения заключается в том, что в случае перелома ножки эндопротеза удаление всей конструкции очень проблематично, так как при этом приходится прибегать к рассечению бедренной кости для извлечения из ее канала дистального отломка стержня ножки, что делает всю процедуру весьма травматичной.
В качестве прототипа взята конструкция ножки эндопротеза тазобедренного сустава по патенту UA №102453, С2, МПК A61F 2/32 (2006.01), содержащая стержневую часть со сквозным ступенчатым отверстием под металлический трос, растянутый в осевом направлении и зафиксированный от осевых перемещений с помощью цангового зажима с приводной гайкой. Поскольку трос находится под действием растягивающегося усилия, стержневая часть ножки нагружается сжимающими напряжениями, которые уменьшают изгибные деформации и повышают прочность ножки. В случае поломки ножки, находящейся в канале кости, фрагмент ножки извлекается из нее с помощью троса.
Недостатками прототипа можно считать следующее.
Во-первых, это сложность конструкции из-за большого числа входящих в ее состав элементов (трос, цанга, гайка и соответственно ножка), что повышает стоимость ее изготовления.
Во-вторых, витой тросовый элемент не является стабильно жестким в осевом направлении и довольно быстро утратит вследствие растяжения (удлинения) созданное в нем растягивающее усилие, вызывающее продольное сжимающее напряжение в стержневой части ножки.
В-третьих, конструкция цангового зажима конца троса предопределяет осевое перемещение цанги при создании зажимного усилия. Это перемещение противоположно направлению создаваемого в тросе растягивающего усилия, а поскольку цанга находится в прямом контакте с тросом, ее перемещение приведет к уменьшению этого усилия, а следовательно, к снижению влияния этого растяжения на сжатие стержня ножки и ее прочность (изгибающую жесткость).
В-четвертых, необходимо иметь специальное оборудование для создания растягивающего усилия в тросе, предусмотреть для этого участок троса, выступающий из цанги и гайки, для его захвата и натяжения, который затем необходимо удалить (отрезать), что приводит к неэффективному расходованию дорогостоящего троса.
Причиной, которая препятствует обеспечению прототипом необходимого позитивного результата, заключающегося в повышении надежности и долговечности эндопротеза, а следовательно, в улучшении качества жизни человека, является конструкция ножки существующих эндопротезов.
Признаками прототипа, которые совпадают с существенными отличиями заявляемого изобретения, являются наличие стержня с фланцами и шейки, а также сквозное продольное отверстие в стержне.
Задачи, решаемые с помощью предлагаемого изобретения, заключаются в упрощении конструкции ножки, в повышении срока ее эксплуатации, в практическом устранении негативных последствий ревизионных операций в случае перелома стержневой части ножки и замены ножки, уменьшении времени операции.
Для выполнения поставленных задач ножку эндопротеза, снабженную продольным сквозным отверстием, предварительно охлаждают, вызывая уменьшение длины, размещают в отверстии цилиндрическую стержневую вставку, которую предварительно нагревают, вызывая увеличение длины, развальцовывают концы вставки, обеспечивая ее беззазорную фиксацию в отверстии ножки, доводят температуру ножки и вставки до температуры окружающей среды, способствуя повышению в материале ножки растягивающих, а в материале вставки сжимающих осевых напряжений, и создают тем самым в материале ножки суммарное сжимающее напряжение, повышающее плотность структуры ее материала в осевом направлении и изгибную жесткость.
При сравнении аналогов и прототипа с предлагаемым техническим решением видно, что оно проявляет новые технические свойства, заключающиеся в более простом способе и конструкции механизма создания в ножке требуемых по величине напряжений сжатия, стабильностью сохранения изгибной жесткости, определяющей прочность и долговечность ножки.
На фиг. 1 изображена ножка эндопротеза тазобедренного сустава до охлаждения; на фиг. 2 - цилиндрическая вставка до нагрева; на фиг. 3 - ножка после охлаждения; на фиг. 4 - вставка после нагрева; на фиг. 5 - собранная ножка при температуре ее элементов, равной температуре окружающей среды; на фиг. 6 - схема образования изгибающего момента, вызывающего перелом ножки; на фиг. 7 - рентгеновский снимок перелома ножки эндопротеза.
Реализация способа осуществляется следующим образом.
H1
в1
H1
в1
H1
в1
H2
в2
На начальной стадии ножка 1 имеет длину l (фиг. 1), а вставка 2 - длину l (фиг. 2), меньшую на величину δ=l-l где δ - величина тепловой линейной деформации ножки, выполненной, например, из титанового сплава. Затем ножку охлаждают, например, в жидком азоте, вызывая уменьшение ее длины на величину (-Δl) (фиг. 3), а вставку, выполненную из упругого титана, нагревают, используя, например, установку ТВЧ (токи высокой частоты), вызывая увеличение ее длины на величину тепловой деформации (+Δl). При этом обеспечивают соотношение длин ножки l и вставки l после их соответственно охлаждения и нагрева, при котором
в2
H2
H
в
l-l=(Δl+Δl).
сж
Затем вставку размещают в отверстии 3 ножки, развальцовывают ее концы, обеспечивая полное заполнение образованных фасками шириной С конических углублений 4 по концам сквозного отверстия материалом вставки (фиг. 5), и доводят температуру материалов ножки и вставки до температуры начальной стадии, вызывая тем самым создание в ножке сжимающих усилий F, вызванных как уменьшением длины вставки, так и удлинением ножки, чему способствуют развальцованные концы 5 вставки.
В имплантированном состоянии (фиг. 6), наличие в костной ткани мягких участков (спонгиозных костных образований), прилегающих к кортикальной кости, способствует созданию в процессе движения человека изгибающего момента М, вызывающего угловые смещения верхней части чашки эндопротеза относительно ножки, т.е. изгибную деформацию ножки, что может приводить ее поломке (фиг. 7). Наличие в ножке 1 вставки 2, являющейся, по - существу, упругим элементом (круглой стержневой пружиной), сохраняющей свою целостность, позволяет извлечь отделившийся фрагмент ножки без сложных хирургических процедур, негативно отражающихся на состоянии здоровья пациента.