Эндопротез соловьева в.а. головки тазобедренного сустава

 

Изобретение относится к медицине и предназначено для эндопротезирования тазобедренного сустава. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности обеспечения равномерной смазки трущихся сферических поверхностей искусственных головки и вертлужной впадины тазобедренного сустава. Эндопротез головки тазобедренного сустава содержит искусственную вертлужную впадину, шар с юбкой и гнездом под ножку эндопротеза тазобедренного сустава, накопителем смазывающей жидкости и каналами для ее транспортировки. В нижней части шара со стороны юбки выполнен коллектор для сбора смазывающей жидкости, из которого в полость накопителя смазывающей жидкости через тело шара проведены подводящие каналы с расширенными заходными частями у коллектора. Из накопителя смазывающей жидкости также через тело шара выведены на его сферическую поверхность отводящие каналы, тоже оборудованные заходными раструбами со стороны накопителя смазывающей жидкости. Внутренняя сферическая поверхность искусственной вертлужной впадины оснащена цилиндрическим пояском. 1 з.п.ф., 6 ил.

Изобретение относится к медицинскому инструменту и может быть использовано, и частности, в эндопротезах тазобедренного сустава.

Аналогично заявленному, поставленную задачу решают известные конструкции эндопротеза головки тазобедренного сустава, например, по авторскому свидетельству СССР N 1519687, A 61 F 2/32, от 11.11.87 г. "Эндопротез тазобедренного сустава И.А. Мовшовича - Н.С. Гаврюшенко", а также по патенту Российской Федерации N 18009836, A 61 F 2/36,"Эндопротез Соловьева В.А. головки тазобедренного сустава" от 14.11.90 г.

Однако ряд существенных недостатков, присущих перечисленным конструкциям эндопротезов, снижает их эксплуатационную надежность.

Так, по а.с. СССР N 1519687 смазка на трущиеся шаровые поверхности поступает через выполненный в головке канал, связанный с полостью костномозгового канала бедренной кости. При каждом надавливании на протезированную ногу частица костного мозга подается на поверхность головки.

При этом костномозговой канал остается открытым. Продукты трения, образующиеся при взаимном перемещении головки и искусственной вертлужной впадины, диффундируют в костный мозг, что может вызвать нежелательные последствия.

В конструкции по патенту РФ N 1800983 на головке эндопротеза выполнено углубление, в которое подведены каналы, проходящие по сферическим поверхностям головки и чашки. Смазывающая жидкость по каналам поступает в углубление, где она накапливается и затем при движении оперированной конечностью выплескивается на сферическую поверхность головки.

Расположение подводящих каналов на трущихся поверхностях изменяет их геометрию, в результате чего у больного могут возникнуть дискомфортные ощущения.

Использование заявленной конструкции эндопротеза головки тазобедренного сустава позволит достичь технического результата, заключающегося в повышении надежности обеспечения равномерной смазки трущихся сферических поверхностей искусственных головки и вертлужной впадины тазобедренного сустава.

Поставленная задача решается путем изготовления у основания эндопротеза головки тазобедренного сустава коллектора для сбора смазывающей жидкости и проведения из этого коллектора через тело головки капиллярных каналов в углубление-накопитель, а также соединения полости накопителя аналогичными каналами со сферической поверхностью головки, причем сферический участок искусственной вертлужной впадины под эндопротез головки снабжен цилиндрическим пояском.

На чертежах изображено: Фиг.1 - эндопротез головки тазобедренного сустава в продольном разрезе.

Фиг.2 - эндопротез головки тазобедренного сустава с отверстиями отводящих каналов на сферической поверхности.

Фиг.3 - поперечный разрез юбки эндопротеза головки тазобедренного сустава.

Фиг. 4 - размещение эндопротеза головки тазобедренного сустава в искусственной вертлужной впадине.

Фиг.5 - то же самое, момент смещения эндопротеза головки в искусственной вертлужной впадине.

Фиг.6 - поперечный разрез искусственной вертлужной впадины.

Эндопротез головки тазобедренного сустава содержит шар 1 с юбкой 2. В шаре выполнено углубление 3 под ножку /не показана/ эндопротеза тазобедренного сустава.

В нижней части шара, у юбки расположен коллектор 4, а на вершине - накопитель 5 смазывающей жидкости. Из коллектора в накопитель через тело шара выведены подводящие каналы 6, оснащенные расширенными заходными частями 7.

Полость накопителя 5 связана с наружной сферической поверхностью шара посредством отводящих каналов 8, проведенных также через тело шара. На его сферической поверхности они образуют выходные отверстия 9, а у накопителя эти каналы обеспечены заходными раструбами 10.

На внутренней сферической поверхности 11 искусственной вертлужной впадины 12 имеется цилиндрический поясок 13, расположенный в зоне перемещения диаметральной части шара /при соосной ориентации шара и искусственной вертлужной впадины/.

Работает заявленная конструкция эндопротеза головки тазобедренного сустава следующим образом.

При статическом расположении головки вниз и близких к этому положениях смазывающая жидкость из коллектора 4 по подводящим каналам 6 самотеком поступает в накопитель 5. Этому перемещению жидкости способствуют расширенные заходные части 7, в которые она поступает более свободно.

В случае ориентации головки вверх жидкость из коллектора 4 будет перемещаться в накопитель 5 согласно известному физическому закону, который гласит, что по капиллярам, /а подводящие и отводящие каналы именно таковыми являются/, жидкость поднимается вверх самостоятельно.

При эксплуатации эндопротеза шар совершает возвратно-поступательные движения в искусственной вертлужной впадине 12 в пределах высоты цилиндрического пояска 13. Этот поясок по существу образует цилиндр, в котором ходит поршень-шар.

При смещении шара 1 вниз, над его вершиной, в зоне накопителя 6 образуется область разрежения. Под его воздействием ускоряется движение смазывающей жидкости по подводящим каналам 6 из коллектора 4 в накопитель 5.

При движении шара вверх, над накопителем 5 создается зона повышенного давления, вследствие чего ускоряется эвакуация жидкости из накопителя по отводящим каналам 8 на поверхность шара через отверстия 9.

Таким образом смазывающая жидкость практически впрыскивается под давлением в зазор между шаром и искусственной вертлужной впадиной. Затем она довольно равномерно распределяется по трущимся сферическим поверхностям под воздействием ротационных и циклических перемещений шара.

Естественно предположить, что при этом часть смазывающей жидкости из накопителя 5 перейдет по подводящим каналам 6 обратно в коллектор 4.

Однако, учитывая, что подводящие каналы 6 выведены в верхнюю часть накопителя 5, а отводящие каналы 8 берут свое начало у дна накопителя, можно утверждать, что основная масса смазывающей жидкости будет вытеснена из накопителя 5 по отводящим каналам 8 непосредственно в зазор между сферическими поверхностями. Более быстрому и целенаправленному перемещению смазывающей жидкости из накопителя к трущимся сферическим поверхностям будут способствовать и раструбы 10, которые заполняются жидкостью по мере ее поступления в накопитель 5.

Находящаяся в зазоре между вершиной шара 1 и сферической поверхностью 11 смазывающая жидкость выполняет в то же время роль амортизатора при динамических нагрузках. Перемещаясь вверх, шар 1 может войти в соприкосновение со сферической поверхностью 11 лишь после вытеснения им жидкости из зазора. В результате замедляется скорость перемещения шара, смягчаются циклические нагрузки и, соответственно, повышается комфортность использования эндопротеза тазобедренного сустава.

Заявленный эндопротез головки тазобедренного сустава может быть изготовлен из упругого неметаллического материала, например фторсодержащих пластмасс, в частности фторопласта.

В этом случае не исключается, что даже при отсутствии смазывающей жидкости между шаром и сферической поверхностью искусственной вертлужной впадины коэффициент сухого трения между ними будет незначительным. Это объясняется тем, что фторопласт обладает особыми антифрикционными свойствами. Как известно, коэффициент трения фторопласта по фторопласту равен, примерно, коэффициенту трения между двумя кусками льда. Поэтому при введении между трущимися фторопластовыми поверхностями смазывающей жидкости коэффициент трения приблизится к нулю.

Изготовление шара и искусственной вертлужной впадины из фторопласта повысит эксплуатационные качества эндопротеза тазобедренного сустава в целом. В частности, снизятся ударные нагрузки на тазовую кость за счет их поглощения фторопластовой парой, обладающей определенной упругостью.

Поскольку фторопласт обладает хладотекучестью, то изготовленные из него шар и искусственная вертлужная впадина обеспечат большую пластичность соединения. Если, например, сопрягающиеся шаровые поверхности, выполненные из неупругого материала, соприкасаются в точке, что сопровождается высокой удельной нагрузкой в зоне контакта, то геометрия места сопряжения фторопластовой сферической пары будет меняться от точки до пятна. Этот эффект естественно, приведет к снижению удельного давления на площади соприкосновения и предотвратит преждевременный износ трущихся поверхностей.

Формула изобретения

1. Эндопротез головки тазобедренного сустава, содержащий искусственную вертлужную впадину, шар с юбкой и гнездом под ножку эндопротеза тазобедренного сустава, накопителем смазывающей жидкости и каналами для ее транспортировки, отличающийся тем, что в нижней части шара со стороны юбки выполнен коллектор для сбора смазывающей жидкости, из которого в полость накопителя смазывающей жидкости через тело шара проведены подводящие каналы с расширенными заходными частями у коллектора, а из накопителя смазывающей жидкости также через тело шара выведены на его сферическую поверхность отводящие каналы, тоже оборудованные заходными раструбами со стороны накопителя смазывающей жидкости, при этом внутренняя сферическая поверхность искусственной вертлужной впадины оснащена цилиндрическим пояском.

2. Эндопротез головки тазобедренного сустава по п.1, отличающийся тем, что шар изготовлен из упругого материала, например фторосодержащих пластмасс, в частности фторопласта.

РИСУНКИ

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