Эндопротез коленного сустава

 

Использование: в медицине для эндопротезирования коленного сустава. Сущность изобретения: эндопротез коленного сустава содержит основание. По контуру основания закреплены передний и боковые элементы крепления. На основании смонтированы опорные площадки для функционального взаимодействия с мыщелками бедра. Элементы крепления расположены под углом к основанию и направлены к его передней части. Опорные площадки выполнены съемными и снабжены идентичными элементами фиксации. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для восстановления анатомо-функциональных возможностей опорно-двигательного аппарата, в частности коленного сустава.

Известен эндопротез коленного сустава, содержащий плоское основание с шарнирно закрепленными по его контуру передним и боковыми элементами крепления в виде перфорированных пластинок, снабженное опорными площадками для функционального взаимодействия с мыщелками бедра (1).

Недостаток известного эндопротеза заключается в том, что пластинки закреплены на основании без возможности поступательного перемещения в горизонтальной плоскости относительно его контура. Поэтому во время имплантации возникает необходимость дополнительно заглублять пластинки в кортикальный слой кости, если поперечные размеры последней превышают таковые размеры основания эндопротеза.

В результате, во-первых, увеличивается объем оперативного вмешательства, а во-вторых, утончается кортикальный слой кости, что приводит к ослаблению крепления эндопротеза на ней.

Наиболее близким по технической сущности изобретению является эндопротез коленного сустава, содержащий U-образное плоское основание, снабженное съемной опорной площадкой для функционального взаимодействия с мыщелками бедра, закрепленные по контуру основания передний и боковые элементы крепления, каждый из которых включает в себя накладку для взаимодействия с наружной анатомической структурой кости, причем накладки боковых элементов крепления расположены под углом к основанию и направлены к его передней части, и элементы фиксации опорной площадки на основании (2).

Недостатком этого эндопротеза является то, что в нем, как и в эндопротезе (1), элементы крепления закреплены на основании без возможности поступательного перемещения в горизонтальной плоскости относительно его контура. По этой причине увеличивается объем оперативного вмешательства во время имплантации эндопротеза, ослабляется его крепление на большеберцовой кости и, следовательно, снижается надежность крепления эндопротеза на ней.

Недостаток известного эндопротеза заключается также и в том, что его основание фиксируется на опиле большеберцовой кости посредством переднего и двух боковых внутрикостных фиксаторов.

Однако так как упомянутые выше фиксаторы не связаны между собой, то в процессе ходьбы не исключается возможность их расшатывания в кости, а следовательно, и смещения эндопротеза относительно последней, что в целом также снижает надежность крепления эндопротеза на опиле большеберцовой кости.

Кроме того, в этом эндопротезе накладки выполнены в форме пластинок, а так как кость в поперечном сечении имеет округлую форму, то дистальные концы накладок могут выступать над ее наружной поверхностью. В результате не исключается возможность некроза и деструкции окружающих кость мягких тканей.

Кроме этого, чтобы заменить в этом эндопротезе опорную площадку новой, например, при повторной операции, необходимо вначале поддеть ее вверх и отделить от основания, а затем взять новую опорную площадку, завести ее над основанием и установить на нем. Однако так как проведению указанных выше приемов будут препятствовать мыщелки бедра, то выполнить такие манипуляции без проведения дополнительных приемов, например подвывиха, что не безразлично для больного из-за опасности разрыва связочного аппарата, не представляется возможным.

Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности крепления эндопротеза на опиле большеберцовой кости, в уменьшении объема и тяжести оперативного вмешательства, в повышении имплантабельности эндопротеза за счет предотвращения возможности некроза и деструкции окружающих тканей, а также в упрощении и облегчении манипуляций при замене опорной площадки.

Поставленная задача достигается тем, что известный эндопротез коленного сустава, содержащий U-образное плоское основание, снабженное съемной опорной площадкой для функционального взаимодействия с мыщелками бедра, закрепленные по контуру основания передний и боковые элементы крепления, каждый из которых включает в себя накладку для взаимодействия с наружной анатомической структурой кости, причем накладки боковых элементов крепления расположены под углом к основанию и направлены к его передней части, и элементы фиксации опорной площадки на основании, дополнительно снабжен Т-образным внутрикостным фиксатором, составные элементы которого скреплены между собой посредством разъемного самоконтрящегося соединения и связаны с накладками с возможностью регулирования их положения относительно контура основания, каждый элемент крепления дополнительно содержит ползун и снабжен стопором, а основание дополнительно снабжено направляющими, при этом ползун каждого элемента крепления взаимодействует с соответствующей направляющей с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости относительно контура основания.

Достижению поставленной технической задачи способствуют и другие особенности изобретения, а именно ползун выполнен в форме призмы со скосами типа "ласточкин хвост", а взаимодействующая с ним направляющая имеет вид остроугольного паза; стопор включает в себя дисковый кулачок с осесимметричным профилем, взаимодействующий с овалообразной прорезью, выполненной в призме, при этом призма выполнена разрезной и упругой, а остроугольный паз расширяющимся к центру основания; взаимодействующая с наружной анатомической структурой кости поверхность у накладок боковых элементов крепления выполнена в форме части поверхности конуса, а у накладки переднего элемента крепления в форме части поверхности цилиндра; элементы фиксации включают в себя клинья и выполненные на сопрягаемых поверхностях основания и опорной площадки шип в форме "ласточкиного хвоста", остроугольный паз и упоры, причем шип с пазом расположены соосно общей продольной оси основания и опорной площадки и взаимодействуют между собой без зазора, а упоры размещены спереди и сзади основания и опорной площадки перпендикулярно их общей продольной оси, при этом упоры, расположенные спереди, взаимодействуют с клиньями, а упоры, расположенные сзади, между собой.

На фиг. 1 представлен эндопротез коленного сустава; на фиг. 2 4 - разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг.1 соответственно; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг. 6 вид Д на фиг.1; на фиг. 7 и 8 показан пример выполнения элементов Т-образного внутрикостного фиксатора (узлы I и II на фиг. 5).

Эндопротез коленного сустава содержит U-образное плоское основание 1, съемную опорную площадку 2 для функционального взаимодействия с мыщелками бедра (не показаны), закрепленные по контуру 3 основания 1 передний и боковые элементы крепления 4, 5, 6, каждый из которых включает в себя накладку 7 для взаимодействия с наружной анатомической структурой 8 кости 9, причем накладки 7 боковых элементов крепления 5, 6 расположены под острым углом к основанию 1 и направлены к его передней части 10, и элементы 11 фиксации опорной площадки 2 на основании 1.

Кроме этого, эндопротез дополнительно содержит Т-образный внутрикостный фиксатор 12, составные элементы 13, 14, 15 которого скреплены между собой посредством разъемного самоконтрящегося соединения и связаны с накладками 7 с возможностью регулирования их положения относительно контура 3 основания 1, каждый элемент крепления 4, 5, 6 дополнительно содержит ползун 16 и снабжен стопором 17, а основание 1 дополнительно снабжено направляющими 18, причем ползун 16 каждого элемента крепления 4, 5, 6 взаимодействуют с соответствующей направляющей 18 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости относительно контура 3 основания 1.

Кроме того, в данном эндопротезе ползун 16 выполнен в форме призмы 19 со скосами типа "ласточкин хвост", взаимодействующая с ним направляющая 18 имеет вид остроугольного паза 20, стопор 17 включает в себя дисковый кулачок 21 с осесимметричным профилем 22, взаимодействующий с овалообразной прорезью 23, выполненной в призме 19, при этом призма 19 выполнена разрезной и упругой, а паз 20 расширяющимся к центру основания 1.

Благодаря такому конструктивному исполнению элементов стопора 17 обеспечивается жесткая фиксация элементов 4, 5, 6 на основании 1, так как после расклинивания кулачком 21 призмы 19 в расширяющемся пазу 20 последняя принимает форму клина и препятствует перемещению ползуна 16 латерально, а из-за того что образующие 24 прорези 23 также принимают клиновидную форму, взаимодействующий с ней профиль 22 кулачка 21 препятствует перемещению ползуна 16 медиально.

С целью обеспечения плотного прилегания накладок 7 элементов крепления 4, 5, 6 к кости 9, взаимодействующая с наружной структурой 8 кости 9 поверхность 25 у каждой накладки близка к форме соответствующего участка кости 9, причем у накладок 7 элементов крепления 5, 6 эта поверхность имеет форму части поверхности конуса, а у накладки 7 элемента крепления 4 выполнена в форме части поверхности цилиндра, при этом близкое к индивидуальным особенностям кости 9 угловое положение накладки 7 относительно основания 1 достигается за счет упругости ее участка 26, на котором накладка 7 имеет меньшую, чем у призмы 19 толщину стенки и дополнительно снабжена прорезью 27.

В предложенном эндопротезе элементы 11 фиксации опорной площадки 2 на основании 1 включают в себя клинья 28, 29 и выполненные на прилегающих друг к другу поверхностях основания 1 и опорной площадки 2 шип 30 в форме "ласточкиного хвоста", остроугольный паз 31 и упор 32, 33, 34, 35, причем шип 30 с пазом 31 расположены соосно общей продольной оси 26 основания 1 и опорной площадки 2 и взаимодействуют между собой без зазора, а упоры 32, 33, 34, 35 размещены спереди и сзади основания 1 и опорной площадки 2 перпендикулярно оси 36, при этом упоры 32, 33 взаимодействуют с клиньями 28, 29, а упоры 34, 35 между собой.

Для увеличения сопротивления изгибу основания 1 шип 30 и упоры 33, 35 выполнены на основании 1, а паз 31 и упоры 32, 34 размещены на опорной площадке 2, при этом в основании 1 под клинья 28, 29 выполнен направляющий паз, взаимодействующая с ним поверхность клиньев 28, 29 имеет конгруэнтную упомянутому пазу форму, а поверхность клиньев 28, 29, взаимодействующая с упорами 32, конгруэнтна последним.

Благодаря такому конструктивному исполнению элементов 11 опорная площадка 2 укрепляется на основании 1 путем заведения ее спереди и надежно фиксируется на основании 1 посредством расклинивания клиньями 28, 29, при этом шип 30 с пазом 31 препятствуют смещению передней части опорной площадки 2 относительно основания 1 поперек оси 36 и вверх, упоры 34, 35 предотвращают смещение задней части опорной площадки 2 поперек оси 36 и вверх, так как имеют остроугольную форму, и всей опорной площадки 2 кзади, а упоры 32, 33 с клиньями 28, 29 кпереди.

Надежная и жесткая фиксация предложенного эндопротеза на опиле большеберцовой кости 9 достигается за счет конструктивных особенностей Т-образного внутрикостного фиксатора 12 и его составных элементов 13, 14, 15. В фиксаторе 12 элемент 13 имеет форму ступенчатого стержня, с одной стороны которого выполнена проушина 37, а с другой наружная винтовая нарезка 38, элемент 14 выполнен в виде ступенчатого стержня с двусторонней наружной винтовой нарезкой 39, 40, а элемент 15 представляет собой ступенчатый стержень, снабженный внутренней и наружной винтовыми нарезками 41, 42, при этом для исключения возможности образования люфта в узле соединения элементов 13, 14, 15 их соприкасающиеся между собой поверхности 43, 44, 45, 46 выполнены конусообразными и конгруэнтными, а для обеспечения самоконтрения разъемного соединения элемент 15 дополнительно снабжен упругими выступами 47 в виде лепестков цанги. Кроме этого, для обеспечения возможности регулирования положения накладок 7 относительно контура 3 основания 1 элементы 13, 14, 15 снабжены шайбами 48, закрепленными на них посредством гаек 49, причем накладки 7 скрепляются с фиксатором 12 посредством втулок 50 с внутренней винтовой нарезкой 51, снабженных конусообразными головками 52, при этом накладки 7 снабжены фигурными выступами 53 с конусообразными углублениями 54 под упомянутые выше головки 52. Кроме того, для увеличения жесткости крепления основания 1 на кости 9 и предотвращения возможности ослабления крепления накладок 7 к фиксатору 12 втулки 50 снабжены упругими выступами 55 в виде лепестков цанги, а гайки 49 конусообразными скосами 56 для взаимодействия с упомянутыми выше выступами 55.

Благодаря такому конструктивному выполнению элементов 13, 14, 15 фиксатора 12 обеспечивается самоконтрение разъемного соединения при свинчивании их между собой и исключается возможность ослабления крепления основания 1 на опиле большеберцовой кости 9 после обрастания упругих выступов 55 соединительной костной тканью.

В предложенном эндопротезе опорная площадка 2 изготовлена из биологически инертного полимерного материала, обладающего высокими антифрикционными свойствами, а остальные составные элементы из биологически инертного высокопрочного титанового сплава.

Для аллопластики большеберцовой части коленного сустава проводятся следующие подготовительные операции: вначале, применяя специальный шаблон для обработки рентгенограмм (не показан), по рентгенограммам коленного сустава определяют типоразмер эндопротеза и положение накладок 7 элементов крепления 4, 5, 6 относительно контура 3 основания 1, при котором достигается их плотное прилегание к наружной структуре 8 кости 9 с учетом индивидуальных особенностей последней; затем уточняется расстояние между поверхностями 25 накладок 7 и гайками 49 элементов 13, 14, 15 и подбирается необходимое количество шайб 48 для обеспечения изложенного выше условия; после чего шайбы 48 устанавливаются на элементах 13, 14, 15 фиксатора 12 и закрепляются на них гайками 49; после этого выполняется передняя артротомия и остеотомия бугристости большеберцовой кости 9 с сохранением собственного связочного аппарата сустава; далее лоскут мягких тканей вместе с фрагментом бугристости и собственной связкой надколенника откидывается кверху и конечность в суставе сгибается;
затем осуществляется ревизия состояния медиального и латерального плато большеберцовой кости 9 и определяется объем оперативного вмешательства по формированию ее суставной поверхности.

Аллопластика большеберцовой части коленного сустава предложенным эндопротезом проводится в следующей последовательности.

Вначале по специальному кондуктору (не показан) выполняется экономная резекция медиального и латерального плато большеберцовой кости 9.

Далее по кондуктору (не показан) с большеберцовой кости 9 выполняется Т-образное отверстие под фиксатор 12.

После этого составные элементы 13, 14, 15 фиксатора 12 устанавливаются в упомянутом выше отверстии, центрируются с помощью специальной спицы (не показана) и свинчиваются между собой до соприкосновения их конусообразных поверхностей 43, 44, 45, 46, при этом выступы 47 элемента 15 смыкаются и плотно прижимаются к винтовой нарезке 40 элемента 14, в результате чего происходит самоконтрение разъемного соединения фиксатора 12.

После проведенных манипуляций основание 1 заводится на большеберцовую кость 9 спереди, благодаря U-образной форме и рациональному расположению элементов 4, 5, 6, и центрируется на ней визуально.

Затем основание 1 и элементы 4, 5, 6 с помощью специального установочного приспособления (не показано) поджимаются к опилу большеберцовой кости 9 и призмы 19 расклиниваются в пазах 20 посредством кулачков 21.

Далее накладки 7 элементов 4, 5, 6 прикрепляются к наружной структуре 8 кости 9 посредством свинчивания втулок 50 с винтовыми нарезками 38, 39, 42 элементов 13, 14, 15, при этом благодаря упругости участков 26 и форме поверхности 25 накладки 7 плотно прижимаются к наружной структуре 8 кости 9, а взаимодействующие в это время со скосами 56 гаек 49 выступы 55 втулок 50 раздвигаются и внедряются в губчатую структуру кости 9.

После проведенных манипуляций основание 1 жестко зафиксировано на кости 9 и, как было описано выше, не может быть смещено относительно контура последней.

Далее на основании 1 закрепляется опорная площадка 2 путем заведения ее спереди и расклинивания клиньями 28, 29.

В результате эндопротез плотно зафиксирован на большеберцовой кости 9 и жестко закреплен в ней.

После эндопротезирования убеждаются в функциональных возможностях сустава, для этого проверяют сгибательную и разгибательную функцию сустава и натяжение его связочного аппарата.

Затем собственная связка надколенника вместе с лоскутом мягких тканей и фрагментом бугристости укладывается на место и рана послойно ушивается.

Для обеспечения возможности снятия опорной площадки 2 с основания 1, например, при повторной операции с целью замены отслужившей свой срок службы площадки новой опорная площадка 2 снабжена двумя отверстиями 57, а клинья 28, 29 отверстиями 58 с внутренней винтовой нарезкой.

Для замены опорной площадки 2 новой с помощью специального захвата (не показан), губки которого ввинчиваются в отверстия 58, клинья 28, 29 извлекаются из эндопротеза.

Затем, применяя специальный схват (не показан), губки которого вводятся в отверстия 57, опорная площадка 2 снимается с основания 1 движением кпереди. Новая опорная площадка 2, как было описано выше, закрепляется на основании 1 путем заведения ее спереди и расклинивания клиньями 28, 29.

Предлагаемый эндопротез коленного сустава надежно закрепляется на опиле большеберцовой кости и обладает следующими преимуществами в сравнении с известными:
экономная резекция костной ткани;
фиксация к наружной анатомической структуре кости;
не оказывает давления на окружающие ткани и не вызывает пролежни и вторичные деформации, в результате чего повышаются его имплантабельность и безопасность эндопротезирования в целом.

Формула изобретения

1. Эндопротез коленного сустава, содержащий U-образное плоское основание, снабженное съемной опорной площадкой для функционального взаимодействия с мыщелками бедра, закрепленные по контуру основания передний и боковые элементы крепления, каждый из которых включает в себя накладку для взаимодействия с наружной анатомической структурой кости, причем накладки боковых элементов крепления расположены под углом к основанию и направлены к его передней части, и элементы фиксации опорной площадки на основании, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен Т-образным внутрикостным фиксатором, составные элементы которого скреплены между собой посредством разъемного самоконтрящегося соединения и связаны с накладками с возможностью регулирования их положения относительно контура основания, каждый элемент крепления дополнительно содержит ползун и снабжен стопором, а основание дополнительно снабжено направляющими, при этом ползун каждого элемента крепления взаимодействует с соответствующей направляющей с возможностью перемещения горизонтальной плоскости относительно контура основания.

2. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что ползун выполнен в форме призмы со скосами типа "ласточкин хвост", а взаимодействующая с ним направляющая имеет вид остроугольного паза.

3. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что стопор включает в себя дисковый кулачок с осесимметричным профилем, взаимодействующий с овалообразной прорезью, выполненной в призме, при этом призма выполнена разрезной и упругой, а остроугольный паз расширяющимся к центру основания.

4. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что взаимодействующая с наружной анатомической структурой кости поверхность у накладок боковых элементов крепления выполнена в форме части поверхности конуса, а у накладки переднего элемента крепления в форме части поверхности цилиндра.

5. Эндопротез по п.1, отличающийся тем, что элементы фиксации включают в себя клинья и выполненные на сопрягаемых поверхностях основания и опорной площадки шип в форме "ласточкина хвоста", остроугольный паз и упоры, причем шип с пазом расположены соосно с общей продольной осью основания и опорной площадки и взаимодействуют между собой без зазора, а упоры размещены спереди и сзади основания и опорной площадки перпендикулярно их общей продольной оси, при этом упоры, расположенные спереди, взаимодействуют в клиньями, а упоры, расположены сзади, между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8