Устройство для тазобедренного сустава и способ
Изобретение относится к медицине. Протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью имплантации в тазобедренный сустав человека, являющегося пациентом, имеющий продольную ось, проходящую в проксимально-дистальном направлении после имплантации. Протез содержит первую проксимальную и вторую дистальную области. Первая проксимальная область содержит первый твердый материал с первой упругостью. Вторая дистальная область содержит второй твердый материал со второй упругостью. Первая упругость отличается от второй упругости, так что различие в упругости твердых материалов влияет на упругость протеза тазобедренного сустава вдоль его продольной оси. Первый твердый материал и второй твердый материал являются одним и тем же твердым металлическим сплавом. Указанные первая упругость и вторая упругость достигнуты в процессе упрочнения. Изобретение обеспечивает поглощение ударных нагрузок подобным способом, что и естественный тазобедренный сустав. 19 з.п. ф-лы, 15 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к протезу тазобедренного сустава.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Остеоартрит тазобедренного сустава представляет собой синдром, при котором небольшое воспаление приводит к боли в тазобедренных суставах, вызванной патологическим износом хряща, действующего в качестве прокладки внутри тазобедренного сустава. Указанный патологический износ хряща приводит к уменьшению суставной смазочной текучей среды, называемой синовиальной жидкостью. По оценкам остеоартритом тазобедренного сустава в более или менее серьезных формах страдают 80% всех людей, возраст которых превышает 65 лет.
Известное лечение остеоартрита бедра включает нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), местные инъекции гиалуроновой кислоты или глюкокортикоида, способствующие смазке тазобедренного сустава, а также замену части тазобедренного сустава протезом путем хирургии тазобедренного сустава.
Замена частей тазобедренного сустава представляет собой одну из самых общих хирургических операций, которые до настоящего времени ежегодно выполняют для сотен тысяч пациентов во всем мире. Большинство общепринятых способов включает размещение металлического протеза в бедренной кости и пластиковой чашки в вертлужной впадине. Эту операция выполняют через разрез в бедре и верхнем бедре, а также через широкую фасцию бедра и боковые мышцы бедра. Для получения доступа к суставу необходимо проникнуть в поддерживающую капсулу, соединенную с бедренной костью и подвздошной костью, вследствие чего после хирургической операции трудно получить полностью функциональный сустав. Затем бедренную кость разрезают в области шейки с использованием медицинской пилы, а протез размещают в бедренной кости с использованием костного цемента или без него. Вертлужную впадину немного увеличивают с использованием ацетабулярного бора для расширения отверстий и размещают в ней чашку из пластика с использованием винтов или костного цемента.
Металлический протез, расположенный в бедренной кости, обычно выполнен более твердым по сравнению с костью и во многих случаях приводит к повреждению бедренной кости в местах крепления протеза к бедренной кости. Различие в упругости между бедренной костью и протезом тазобедренного сустава также ухудшает закрепление протеза. Расшатывание протеза представляет собой наиболее распространенную причину, по которой возникает необходимость проведения новой хирургической операции тазобедренного сустава. Кроме того, различие в упругости между протезом и бедренной костью создает напряжение в местах крепления, которое способствует расшатыванию протеза.
Дополнительная проблема, связанная с жесткостью, то есть недостаточной упругостью протеза, состоит в том, что протез полностью принимает нагрузку, передаваемую от естественной кости, что может привести к уменьшению кости и снизить формирование новой костной ткани. В итоге этот процесс ускоряет расшатывание протеза. Напряжение на контактных поверхностях дополнительно увеличивается при ударных нагрузках, проходящих по телу при обычной ходьбе, или обширных напряжениях в экстренных ситуациях, таких как падение человека. Жесткий протез не работает на демпфирование ударных нагрузок, и, таким образом, вся ударная нагрузка передается контактной поверхности, в которой протез прикреплен к бедренной кости.
Таким образом, существует потребность в протезе тазобедренного сустава с упругими свойствами, подобными свойствам кости, в местах крепления протеза к кости, и/или в протезе тазобедренного сустава, который поглощает ударные нагрузки подобным или усовершенствованным способом, что и естественный тазобедренный сустав.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложен протез тазобедренного сустава, выполненный с возможностью имплантации в тазобедренный сустав человека, являющегося пациентом.
Протез тазобедренного сустава содержит первую проксимальную и вторую дистальную области, причем первая проксимальная область содержит первый материал или часть материала с первой упругостью, а вторая дистальная область содержит второй материал или часть материала со второй заданной упругостью, причем первый материал или часть материала могут иметь отличающуюся упругость по сравнению с вторым материалом или частью материала, так что различие в упругости улучшает упругость протеза тазобедренного сустава вдоль его продольной оси.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава дополнительно содержит первый и второй концы, расположенные на продольной оси протеза тазобедренного сустава. Первый конец содержит первый материал или часть материала, и второй конец содержит второй материал или часть материала. Проксимальная часть протеза тазобедренного сустава содержит первый конец, и дистальный конец протеза тазобедренного сустава содержит второй конец, когда протез тазобедренного сустава имплантирован человеку, являющемуся пациентом.
Согласно одному варианту реализации упругость протеза тазобедренного сустава постепенно возрастает от второго конца к первому концу или от первого конца к второму концу.
Согласно другому варианту реализации протез тазобедренного сустава дополнительно содержит третью, четвертую и пятую области, причем:
третья область содержит третий материал или часть материала,
четвертая область содержит четвертый материал или часть материала,
пятая область содержит пятый материал или часть материала,
при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый материалы или части материалов соединены друг с другом посредством результирующих сил взаимного притяжения.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены более упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены менее упругими, чем четвертый материал или часть материала, а
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый материал или различные части первого материала выполнены более упругими, чем второй материал или различные части второго материала,
второй материал или различные части второго материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть третьего материала,
третий материал или различные части третьего материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или различные части четвертого материала, а
четвертый материал или различные части четвертого материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или различные части пятого материала.
Согласно одному варианту реализации первая область представляет собой наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
вторая область представляет собой вторую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
третья область представляет собой третью наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
четвертая область представляет собой четвертую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
пятая область представляет собой пятую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
при имплантации пациенту протеза тазобедренного сустава.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены более упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены менее упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый, второй, третий, четвертый и пятый материалы или часть материалов содержат различные материалы в любой комбинации или различные части одного и того же материала, причем все материалы или различные части материалов имеют различную упругость.
Тазобедренный сустав человека, являющегося пациентом, имеет вертлужную впадину, представляющую собой чашеобразную часть тазовой кости, причем протез тазобедренного сустава дополнительно содержит:
соединительную часть, содержащую соединительную поверхность, которая содержит первый поверхностный материал или часть материала, имеющего среднюю упругость, при этом поверхность выполнена с возможностью соединения с вертлужной впадиной или ее искусственным заменителем, и
крепежную часть, содержащую крепежную поверхность, которая содержит второй поверхностный материал или часть материала, имеющего среднюю упругость, и способствует креплению протеза тазобедренного сустава к бедренной кости человека, являющегося пациентом.
Согласно одному варианту реализации средняя упругость первого поверхностного материала или части материала ниже, чем средняя упругость второго поверхностного материала или части материала.
МАТЕРИАЛ
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава содержит металл, который может представлять собой металлический сплав, который в свою очередь может содержать сталь и/или биологически совместимый металл.
Согласно одному варианту реализации процентное содержание мартенсита в первом поверхностном материале или части материала выше, чем во втором поверхностном материале или части материала.
Также предполагается, что протез тазобедренного сустава содержит полимерный материал.
Согласно вариантам реализации, в которых протез тазобедренного сустава содержит первый и второй материалы или части материалов, предполагается, что первый материал и второй материал или части материалов содержат металл. Металлические материалы или часть материалов могут представлять собой металл, выбранный из группы, включающей сталь, легированные стали, титан, титановые сплавы и биологически совместимый металл. Согласно вариантам реализации, в которых протез тазобедренного сустава содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый материалы или часть материалов, предполагается, что все из первого, второго, третьего, четвертого и пятого материалов или частей материалов представляют собой металлические материалы, которые в свою очередь могут представлять собой металл, выбранный из группы, включающей сталь, содержащие сталь сплавы, титан, титановые сплавы и биологически совместимый металл.
КРЕПЕЖНАЯ ЧАСТЬ
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к шейке бедренной кости. В этом случае протез выполнен с возможностью крепления к шейке бедренной кости в ее внутренней части. Согласно другим вариантам реализации, протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к бедренной кости, причем в этом случае он может быть выполнен с возможностью крепления к внутренней части этой бедренной кости.
СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Согласно одному варианту реализации соединительная часть содержит керамический материал или часть материала, который может представлять собой карбид титана.
МАТЕРИАЛ ИЛИ ЧАСТЬ МАТЕРИАЛА, СОЕДИНЕННЫЕ ПОСРЕДСТВОМ РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ СИЛ ВЗАИМНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава содержит первую и вторую области, соединенные друг с другом посредством результирующих сил взаимного притяжения. Первая область содержит первый материал или часть материала, которые выполнены упругими, а вторая область содержит второй материал или часть материала, которые выполнены упругими, причем первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава дополнительно содержит первый и второй концы, расположенные на продольной оси протеза тазобедренного сустава, причем первый конец содержит первый материал или часть материала, а второй конец содержит второй материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации протеза тазобедренного сустава человека, являющегося пациентом, проксимальная часть протеза тазобедренного сустава содержит первый конец, а дистальный конец протеза тазобедренного сустава содержит второй конец.
Согласно одному из вариантов реализации, протез тазобедренного сустава выполнен с постепенным увеличением упругости от второго конца к первому концу.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава дополнительно содержит третью, четвертую и пятую области, причем:
третья область содержит третий материал или часть материала,
четвертая область содержит четвертый материал или часть материала,
пятая область содержит пятый материал или часть материала,
при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый материалы или части материалов соединены друг с другом посредством результирующих сил взаимного притяжения.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены более упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно другому варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены менее упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно другому варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации после имплантации человеку, являющемуся пациентом, протеза тазобедренного сустава, первая область представляет собой наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
вторая область представляет собой вторую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
третья область представляет собой третью наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
четвертая область представляет собой четвертую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
пятая область представляет собой пятую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены более упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены менее упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Согласно одному варианту реализации первый материал или часть материала выполнены более упругими, чем второй материал или часть материала,
второй материал или часть материала выполнены более упругими, чем третий материал или часть материала,
третий материал или часть материала выполнены более упругими, чем четвертый материал или часть материала, и
четвертый материал или часть материала выполнены менее упругими, чем пятый материал или часть материала.
Тазобедренный сустав человека, являющегося пациентом, имеет вертлужную впадину, которая представляет собой чашеобразную часть тазовой кости, причем протез тазобедренного сустава дополнительно содержит:
соединительную часть с соединительной поверхностью, содержащей первый поверхностный материал или часть материала со средней упругостью и выполненной с возможностью соединения с вертлужной впадиной или ее искусственным заменителем, и
крепежную часть с крепежной поверхностью, содержащей второй поверхностный материал или часть материала со средней упругостью и способствующей креплению протеза тазобедренного сустава к бедренной кости человека, являющегося пациентом.
Согласно одному варианту реализации средняя упругость первого поверхностного материала или части материала ниже средней упругости второго поверхностного материала или части материала.
МАТЕРИАЛ
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава содержит металл, такой как металлический сплав, который в свою очередь может содержать сталь, биологически совместимый металл.
Согласно одному варианту реализации процентное содержание мартенсита в первом поверхностном материале или части материала выше, чем во втором поверхностном материале или части материала.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава содержит полимерный материал.
Согласно вариантам реализации, в которых протез тазобедренного сустава содержит первый и второй материал, предполагается, что первый и второй материалы представляют собой металлические материалы. Металлический материал представляет собой металл, выбранный из группы, включающей сталь, легированные стали, титан, титановые сплавы и биологически совместимый металл.
Согласно другим вариантам реализации первый, второй, третий, четвертый и пятый материалы могут представлять собой металлические материалы, которые в свою очередь могут содержать металл, выбранный из группы, включающей сталь, легированные стали, титан, титановые сплавы и биологически совместимый металл.
КРЕПЕЖНАЯ ЧАСТЬ
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к шейке бедренной кости, причем крепление может быть выполнено во внутренней части этой бедренной кости.
Согласно другому варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к бедренной кости, причем крепление может быть выполнено во внутренней части этой бедренной кости. Кроме того, может быть применено любое сочетание вариантов.
СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Согласно одному варианту реализации соединительная часть содержит керамический материал, такой как карбид титана. Кроме того, предполагается, что материал соединительной части представляет собой пористый материал.
ИЗГИБ И СКРУЧИВАНИЕ
Протез тазобедренного сустава содержит крепежную часть, соединительную часть и промежуточную часть, расположенную между крепежной и соединительной частями, причем протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью упругого деформирования под действием силы от промежуточной части, выполненной с возможностью сгибания с образованием кривизны под действием силы.
Протез тазобедренного сустава содержит крепежную часть, соединительную часть и промежуточную часть, расположенную между крепежной и соединительной частями, причем протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью упругого деформирования под действием силы от промежуточной части, выполненной с возможностью скручивания под действием силы.
Протез тазобедренного сустава содержит крепежную часть, соединительную часть и промежуточную часть, расположенную между крепежной и соединительной частями, причем протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью упругого деформирования под действием силы от промежуточной части, выполненной с возможностью сгибания с образованием кривизны и скручивания под действием силы.
Согласно одному варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью сгибания до кривизны с коэффициентом кривизны k>2, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
Согласно другому варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью сгибания до кривизны с коэффициентом кривизны k>4, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
Согласно еще одному варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью сгибания до кривизны с коэффициентом кривизны k>8, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
Согласно одному варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью скручивания до угла скручивания (ϕ)>0,005π радиан, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
Согласно другому варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью скручивания до угла скручивания (ϕ)>0,01π радиан, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
Согласно еще одному варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью скручивания до угла скручивания (ϕ)>0,02π радиан, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
Согласно еще одному варианту реализации промежуточная часть выполнена с возможностью сгибания до кривизны с коэффициентом кривизны k>2 и скручивания до угла скручивания (ϕ)>0,005π радиан, а крепежная часть остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
СПОСОБ
Дополнительно предложен способ поглощения силы в тазобедренном суставе человека, являющегося пациентом, с применением протеза тазобедренного сустава согласно любому из вариантов реализации. Способ включает этап упругого деформирования протеза тазобедренного сустава, включающий этапы, согласно которым:
упруго деформируют материал первой области протеза тазобедренного сустава под действием силы и
упруго деформируют материал второй области протеза тазобедренного сустава в меньшей степени по сравнению с материалом первой области протеза тазобедренного сустава под действием силы.
Согласно одному варианту реализации этап упругого деформирования материала первой области протеза тазобедренного сустава под действием силы включает этап, согласно которому упруго деформируют материал в большей степени по сравнению с материалом бедренной кости, причем этап упругого деформирования материала второй области протеза тазобедренного сустава в меньшей степени по сравнению с материалом первой области протеза тазобедренного сустава под действием силы включает этап, согласно которому упруго деформируют материал по существу в одинаковой степени с материалом бедренной кости.
Согласно еще одному варианту реализации этап упругого деформирования материала первой области протеза тазобедренного сустава под действием силы включает этап, согласно которому упруго деформируют материал в большей степени по сравнению с материалом бедренной кости, причем этап упругого деформирования материала второй области протеза тазобедренного сустава в меньшей степени по сравнению с материалом первой области протеза тазобедренного сустава под действием силы включает этап, согласно которому упруго деформируют материал по существу в одинаковой степени с костным цементом, применяемым для крепления протеза тазобедренного сустава к бедренной кости.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава содержит крепежную часть, соединительную часть и промежуточную часть, расположенную между крепежной и соединительной частями, причем этап упругого деформирования протеза тазобедренного сустава под действием силы включает этап, согласно которому промежуточную часть сгибают с образованием кривизны под действием силы, или этап, согласно которому скручивают промежуточную часть под действием силы, или этап сгибания и скручивания промежуточной части под действием силы, при этом крепежная часть остается прочно прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость остается неповрежденной.
Согласно одному варианту реализации сгибают промежуточную часть до кривизны с коэффициентом кривизны k>2, согласно другому варианту реализации изгибают промежуточную часть до кривизны с коэффициентом кривизны k>4 и изгибают промежуточную часть до кривизны с коэффициентом кривизны k>8 согласно еще одному варианту реализации,
причем во всех случаях крепежная часть остается прочно прикрепленной к бедренной кости, и бедренная кость остается неповрежденной.
Согласно одному варианту реализации скручивают промежуточную часть до угла скручивания (ϕ)>0,005π радиан,
сохраняют жесткое крепление крепежной части к бедренной кости и
сохраняют неповрежденной бедренную кость.
Согласно другому варианту реализации скручивают промежуточную часть до угла скручивания (ϕ)>0,01π радиан,
сохраняют жесткое крепление крепежной части к бедренной кости и
сохраняют неповрежденной бедренную кость.
Согласно еще одному варианту реализации скручивают промежуточную часть до угла скручивания (ϕ)>0,02π радиан,
сохраняют жесткое крепление крепежной части к бедренной кости и
сохраняют неповрежденной бедренную кость.
Согласно еще одному варианту реализации изгибают промежуточную часть до кривизны с коэффициентом кривизны k>2,
скручивают промежуточную часть до угла скручивания (ϕ)>0,005π радиан,
сохраняют жесткое крепление крепежной части к бедренной кости и
сохраняют неповрежденной бедренную кость.
Согласно одному варианту реализации проксимальная часть протеза тазобедренного сустава имеет первый конец, а дистальный конец протеза тазобедренного сустава имеет второй конец, причем протез тазобедренного сустава дополнительно содержит верхний твердый менее упругий слой, расположенный в поверхности первого конца.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава ниже и/или дистально по отношению к верхнему твердому менее упругому слою, расположенному в поверхности первого конца, по существу выполнен более упругим и дополнительно выполнен с постепенным уменьшением упругости в дистальном направлении.
Согласно одному варианту реализации часть протеза, выполненная с постепенным уменьшением упругости в дистальном направлении, имеет дистальное окончание в месте первого контакта протеза с бедренной костью после имплантации протеза пациенту.
Согласно одному варианту реализации часть протеза, расположенная в бедренной кости, дополнительно выполнена с постепенным увеличением упругости в дистальном направлении после имплантации протеза пациенту.
Согласно одному варианту реализации часть протеза, расположенная в бедренной кости, имеет упругость, близкую к упругости кости.
Следует отметить, что любой вариант реализации или часть варианта реализации, а также любой способ или этап способа могут быть комбинированы в любом порядке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее настоящее изобретение будет описано посредством примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан вид сбоку человека, являющегося пациентом, во время выполнения обычной хирургической операции тазобедренного сустава;
на фиг. 2 показан вид спереди человека, являющегося пациентом, с выполненными разрезами согласно хирургическому способу;
на фиг. 3 показан вид спереди человека, являющегося пациентом, с выполненными разрезами согласно лапароскопическому способу;
на фиг. 4 показан вид спереди человека, являющегося пациентом, и приспособления для лапароскопического способа;
на фиг. 5 показан разрез тела человека, являющегося пациентом, во время выполнения лапароскопического способа;
на фиг. 6 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации;
на фиг. 7 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации;
на фиг. 8 более подробно показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации;
на фиг. 9 более подробно показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации;
на фиг. 10 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации, закрепленный в бедренной кости;
на фиг. 11 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации, закрепленный в шейке бедренной кости;
на фиг. 12 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации;
на фиг. 13 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации;
на фиг. 14 показан протез тазобедренного сустава и его различные части;
на фиг. 15 показан протез тазобедренного сустава, имеющий кривизну;
на фиг. 15' схематично показано воздействие крутящего момента на часть протеза тазобедренного сустава.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Под упругостью следует понимать способность материалов к деформированию упругим способом.
Упругая деформация представляет собой деформацию материала, который деформируется под действием напряжения (например, внешней силы), но возвращается к свой первоначальной форме после прекращения действия напряжения. Под более упругим материалом следует понимать материал с небольшим модулем упругости. Модуль упругости материала может быть описан в виде наклона графика зависимости его деформации от напряжения в области упругой деформации. Модуль упругости может быть вычислен как отношение напряжения к растяжению, причем напряжение представляет собой приводящую к деформации силу, поделенную на площадь, к которой эта сила приложена, а растяжение представляет собой относительное изменение, к которому привело напряжение.
Под жесткостью следует понимать сопротивление упругого тела деформации под действием приложенной силы.
Под результирующей силой взаимного притяжения следует понимать притягивающую силу, действующую на атомном или молекулярном уровне, благодаря которой происходит соединение материалов друг с другом. Результирующие силы взаимного притяжения могут представлять собой силы Ван-дер-Ваальса, биполярную силу или ковалентную силу. Материалы, соединенные путем действия результирующей силы взаимного притяжения, могут представлять собой одинаковые материалы, один основной материал с различными добавками или различными материалами, соединенными друг с другом посредством некоторой связывающей силы.
Под проксимальной частью протеза тазобедренного сустава следует понимать часть, расположенную проксимально в теле человека, являющегося пациентом, при ее имплантации. Таким образом, проксимальная часть представляет собой часть, содержащую соединительную часть для соединения с вертлужной впадиной. Дистальная часть протеза представляет собой часть протеза, расположенную дистально в теле пациента при ее имплантации. Дистальная часть содержит крепежную часть, выполненную с возможностью крепления протеза к бедренной кости и/или шейке бедренной кости.
Под частью материала следует понимать часть или часть материала, который не обязательно должен имеет те же свойства, что и другие части того же материала. Например, часть металлического материала может иметь другую закалку по сравнению с другой частью металлического материала, даже если это две части, представляющие собой части того же основного материала. Вышесказанное также относится к полимерным и керамическим материалам.
Под биологически совместимым материалом следует понимать материал с низким уровнем иммунной реакции. Биологически совместимые материалы иногда также упоминаются как биоматериалы. Аналогичным образом, под биологически совместимыми металлами следует понимать металлы с низким уровнем иммунной реакции, такие как титан или тантал. Кроме того, биологически совместимый металл может представлять собой биологически совместимый сплав, содержащий по меньшей мере один биологически совместимый металл.
Под металлическим сплавом следует понимать смесь по меньшей мере двух элементов в твердом растворе, в котором главный компонент представляет собой металл. Таким образом, стальной сплав представляет собой сплав, в котором один из компонентов представляет собой сталь, которая в свою очередь представляет собой сплав железа и углерода. Следовательно, сплав титана представляет собой сплав, в котором одним из компонентов представляет собой титан.
Мартенсит представляет собой очень твердую форму кристаллической структуры стали, которая, аналогично любой кристаллической структуре, сформирована путем сдвигового преобразования. Мартенсит содержит класс твердых минералов, имеющих вид брусчатых или пластинчатых кристаллических зерен.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен из легированной стали, такой как нержавеющая сталь, причем один из концов протеза выполнен с возможностью соединения с вертлужной впадиной, которая представляет собой чашеобразную часть тазовой кости. Соединительная часть имеет менее упругую поверхность, выполненную с возможностью повышенного препятствия износу по сравнению с остальной частью протеза. Менее упругая поверхность формируется путем закалки поверхности, представляющей собой процесс, в котором поверхность быстро нагревают и затем быстро охлаждают. Закалка создает мартенсит в поверхности, не позволяя атомам углерода диффундировать из кристаллической структуры. Протез дополнительно содержит крепежную часть, которая способствует закреплению протеза в бедренной кости. Крепежная часть может представлять собой только часть протеза, имеющего поверхность, которая имеет прямое или косвенное соединение с бедренной костью, причем в этом случае протез дополнительно содержит промежуточную часть, выполненную с возможностью размещения между соединительной и крепежной частями. Согласно другому варианту реализации крепежная часть представляет собой весь протез за исключением соединительной части. Соединительная часть может быть закалена путем быстрого охлаждения конкретной части. Однако также предполагается, что может быть закален весь протез, а части, которые не подвергаются износу, отпущены, т.е. медленно охлаждены, для создания более упругой структуры материала.
Согласно одному варианту реализации соединительная часть и крепежная часть выполнены из биологически совместимого металлического материала, а промежуточная часть выполнена из биологически совместимого полимерного материала, такого как полиуретановые эластомерные материалы, полиамидные эластомерные материалы, полиэфирные эластомерные материалы и силиконовые материалы.
Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен из титана или титанового сплава, причем соединительная часть содержит керамический слой, такой как слой из карбида титана, для создания поверхности с повышенной износостойкостью. Протез из титана или титанового сплава может быть отпущен для создания в материале структуры с повышенной упругостью.
Медицинское устройство согласно любому из вариантов реализации может быть выполнено по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, включающей политетрафторэтилен (ПТФЭ), перфторалкоксил (ПФА) и фторированный этиленпропилен (ФЭП). Кроме того, предполагается, что материал может содержать металлический сплав, такой как кобальтохромовольфрамомолибденовый сплав, титан или нержавеющую сталь, или полиэтилен, такой как кобальтохромовольфрамомолибденовый сплав или титан, или нержавеющую сталь, или полиэтилен, такой как полиэтилен с межмолекулярными связями, или стерилизованный газом полиэтилен. Для изготовления контактных поверхностей или всего медицинского устройства также может быть применен керамический материал, такой как циркониевая керамика или диоксид-циркониевая керамика, или алюмооксидная керамика. Часть медицинского устройства, контактирующая с костью человека для крепления медицинского устройства к кости человека, такая как контактирующая с костью поверхность, может содержать пустотелую структуру, которая может представлять собой пористую микро- или наноструктуру, выполненную с возможностью способствования врастанию костного материала в медицинское устройство и, таким образом, его закрепления. Кроме того, пористая структура может быть получена путем применения покрытия на основе гидроксиапатита (ГА) или грубого покрытия на основе титана с открытыми порами, которое может быть изготовлено путем воздушно-плазменного напыления, а также путем применения комбинации, содержащей грубое покрытие на основе титана с открытыми порами и верхний слой на основе гидроксиапатита. Контактные части могут быть выполнены из самосмазывающегося материала, такого как восковой полимер, такой как ПТФЭ, ПФА, ФЭП, ПЭ и СВМПЭ, или материалов из порошковой металлургии, которые могут быть внедрены со смазкой, предпочтительно биологически совместимой смазкой, такой как производные гиалуроновой кислоты. Также предполагается, что материал для контактных частей или поверхностей медицинского устройства, описанного в настоящей заявке, выполнен с возможностью постоянного или периодического смазанного. Согласно некоторым вариантам реализации части или детали медицинского устройства могут содержать комбинацию металлических материалов и/или углеродных волокон, и/или бора, комбинацию металлов и пластиков, комбинацию материалов на основе металла и углерода, комбинацию материалов на основе углерода и пластика, комбинацию гибких и жестких материалов, комбинацию упругих и неупругих материалов, кориана (ТМ) или акриловых полимеров.
Ниже будут подробно описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. На фигурах чертежей подобными позиционными номерами обозначены идентичные или соответствующие элементы. Следует понимать, что сопроводительные чертежи имеют исключительно иллюстрационный характер и ни в коем случае не ограничивают объем защиты настоящего изобретения. Таким образом, любые ссылки, указывающие направление, такие как "вверх" или "вниз", относятся только к направлениям, показанным на чертежах. Кроме того, любые размеры и т.п. на чертежах используются только с целью иллюстрации.
На фиг. 1 показан вид сбоку обычной хирургической операции тазобедренного сустава, в которой разрез 112, выполненный в бедре 113, обеспечивает хирургу доступ к бедренной кости 7, на которой расположена головка 5 бедренной кости. В обычной хирургической операции тазобедренного сустава доступ к тазобедренному суставу получают через капсулу тазобедренного сустава, в результате чего хирург совершает вынужденное повреждение ткани капсулы.
На фиг. 2 показан вид спереди тела человека, являющегося пациентом, иллюстрирующий осуществление хирургического способа имплантации протеза тазобедренного сустава с противоположной стороны вертлужной впадины. Способ согласно первому варианту реализации начинают с выполнения разреза 1 в брюшной стенке пациента. Разрез 1 выполняют через прямую мышцу живота и брюшину в брюшную полость пациента. Согласно второму варианту реализации разрез 2 выполняют через прямую мышцу живота в направлении к тазовой области ниже брюшины. Согласно третьему варианту реализации разрез 3 выполняют только между подвздошной костью и окружающей тканью, причем разрез 3 обеспечивает возможность рассечения тазовой кости при минимальном повреждением фасции и мышечной ткани. Согласно четвертому варианту реализации разрез 4 выполняют в паховом канале. Во всех четырех вариантах реализации ткань, окружающую тазовую кость 9 в области напротив вертлужной впадины, удаляют или прорезают, в результате чего может быть обеспечена возможность доступа хирурга к тазовой кости 9.
На фиг. 3 показан вид спереди тела человека, являющегося пациентом, на котором проиллюстрирован лапароскопический способ имплантации протеза тазобедренного сустава с противоположной стороны вертлужной впадины. Способ согласно первому варианту реализации реализуют начиная с выполнения небольших разрезов 14 в брюшной стенке пациента. Небольшие разрезы позволяют хирургу вставить лапароскопические троакары в брюшную полость пациента. Согласно первому варианту реализации разрезы 14 проходят через брюшную стенку и брюшину к брюшной полости пациента. Согласно второму варианту реализации небольшие разрезы 15 выполняют через брюшную стенку, предпочтительно прямую мышцу живота в направлении к тазовой области ниже брюшины. Согласно третьему варианту реализации малые разрезы 16 выполняют только между подвздошной костью и окружающей тканью, причем разрез 16 обеспечивает возможность иссечения тазовой кости при очень малом проникновении сквозь фасцию и мышечную ткань. Согласно четвертому варианту реализации разрез 17 выполняют в паховом канале. Во всех четырех вариантах реализации ткань, окружающую тазовую кость 9 в области напротив вертлужной впадины 8, удаляют или прорезают, в результате чего хирург получает доступ к тазовой кости 9.
На фиг. 4 показан вид спереди тела человека, являющегося пациентом, показывающий лапароскопический способ оперирования тазобедренного сустава с противоположной стороны вертлужной впадины 8. Тазобедренный сустав содержит вертлужную впадину 8 и головку 5 бедренной кости. Небольшие разрезы 14 в брюшной стенке пациента обеспечивают возможность введения лапароскопических троакаров 33а, 33b, 33с в тело пациента. После введения по меньшей мере одной камеры 34 в тело пациента через лапароскопические троакары 33а, 33b, 33с может быть вставлено хирургическое приспособление, выполненное с возможностью формирования отверстия в тазовой кости 35, или приспособления 36 для введения, размещения, соединения, крепления, создания или заполнения протеза или частей протеза.
На фиг. 5 показан вид сбоку тела человека, являющегося пациентом, с тазобедренным суставом, показанным в разрезе. Тазобедренный сустав содержит головку 5 бедренной кости, размещенной на вершине шейки 6 бедренной кости, которая представляет собой верхнюю часть бедренной кости 7. Головка 5 связана с вертлужной впадиной 8, которая представляет собой чашеобразную часть тазовой кости 9. Лапароскопические троакары 33а, 33b, 33с использованы для проведения к тазобедренному суставу 39 по меньшей мере одной камеры 34, хирургического приспособления 35, выполненного с возможностью формирования отверстия в тазовой кости 9, или приспособления 36 для введения, размещения, соединения, крепления, создания или заполнения протеза или его частей.
На фиг. 6 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к бедренной кости посредством крепежной части А. Протез тазобедренного сустава может иметь части, схематично обозначенные как А, В, С и D, причем часть может иметь различные свойства. Согласно одному варианту реализации часть А выполнена менее упругой, чем часть В, которая в свою очередь выполнена менее упругой, чем часть С, которая в свою очередь выполнена менее упругой, чем часть D. Такая конструкция обеспечивает возможность надежного крепления первой части А к бедренной кости, и одновременно протез тазобедренного сустава, благодаря большому количеству упругих частей, может поглощать ударные нагрузки, созданные перемещениями и весом пациента. Согласно другому варианту реализации часть А выполнена менее упругой, чем часть В, которая в свою очередь выполнена менее упругой, чем часть С, но выполнена более упругой, чем часть D. Такая конструкция обеспечивает возможность надежного крепления первой части А к бедренной кости, и протез тазобедренного сустава может поглощать ударные нагрузки, и одновременно соединительная часть D может препятствовать износу при контакте с вертлужной впадиной 8 или ее искусственным заменителем. Однако также предполагается, что согласно любому из вариантов реализации поверхность 45 искусственной головки бедренной кости содержит поверхностный материал, выполненный с возможностью препятствия износу, который представляет собой менее упругий металлический материал, керамический материал, углеродный материал или полимерный материал.
На фиг. 7 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к шейке бедренной кости посредством крепежной части А. Протез тазобедренного сустава содержит три части, схематично обозначенные как А, В и С. Согласно одному варианту реализации часть А выполнена менее упругой, чем часть В, которая в свою очередь выполнена менее упругой, чем часть С. Такая конструкция обеспечивает возможность надежного крепления первой части А к шейке бедренной кости, и одновременно протез тазобедренного сустава благодаря более упругим частям может поглощать ударные нагрузки, созданные перемещениями и весом пациента. Согласно одному варианту реализации часть А выполнена менее упругой, чем часть В, которая в свою очередь выполнена более упругой, чем часть С. Такая конструкция обеспечивает возможность надежного крепления первой части А к шейке бедренной кости, и одновременно протез тазобедренного сустава может поглощать ударные нагрузки, а соединительная часть С может препятствовать износу при контакте с вертлужной впадиной 8 или ее искусственным заменителем. Однако согласно любому из вариантов реализации также предполагается, что поверхность 45 искусственной головки бедренной кости содержит материал, который выполнен с возможностью препятствия износу и который может представлять собой менее упругий металлический материал, керамический материал, углеродный материал или полимерный материал.
На фиг. 8 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава содержит несколько частей, схематично обозначенных как I-XI. Согласно указанному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен из металлического материала, который упрочнен таким образом, что различные части имеют различные свойства. Процесс упрочнения может быть выполнен таким образом, чтобы имелись отчетливые части с различными свойствами, однако также предполагается, что различные свойства распространяются вдоль протеза тазобедренного сустава непрерывно, т.е. отсутствуют явные границы, и свойства материала плавно изменяются вдоль всего протеза тазобедренного сустава. Однако протез тазобедренного сустава содержит части, выполненные для различных функциональных целей. Крепежная часть А предпочтительно содержит такие части из группы частей I-Х, которые выполнены менее упругими, поскольку надежному креплению протеза тазобедренного сустава к бедренной кости способствует отсутствие существенного изменения его формы. Части В и С предпочтительно содержат части из группы частей I-Х, которые выполнены более упругими, поскольку часть протеза тазобедренного сустава может изменять свою форму без любого существенного ухудшения механической функции протеза тазобедренного сустава. Соединительная часть D, имеющая поверхность 45 искусственной головки бедренной кости, предпочтительно содержит часть из металлического материала, который выполнен менее упругим и более стойким к износу, или поверхностный материал, отделенный от остальной части протеза тазобедренного сустава и выполненный с возможностью препятствия износу при взаимодействии с вертлужной впадиной или ее искусственным заменителем. Согласно другим вариантам реализации материал представляет собой полимерный материал, упрочненный или напряженный для создания различных свойств в различных частях протеза тазобедренного сустава. Согласно другим вариантам реализации протез тазобедренного сустава выполнен из керамического или порошкового материала, и в таком случае протез тазобедренного сустава может быть упрочнен или синтерирован для формирования различных свойств в различных частях, проходящих вдоль продольной оси L протеза тазобедренного сустава.
На фиг. 9 показан протез тазобедренного сустава согласно одному варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава содержит несколько частей, схематично обозначенных как I-VII. Согласно указанному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен из металлического материала, который упрочнен таким образом, что различные части имеют различные свойства. Процесс упрочнения может быть выполнен таким образом, чтобы имелись отчетливые части с различными свойствами, однако также предполагается, что различные свойства распространяются в протезе тазобедренного сустава непрерывно, т.е. отсутствуют явные границы свойств, которые непрерывно изменяются вдоль всего протеза тазобедренного сустава. Однако протез тазобедренного сустава содержит части, выполненные для различных функций. Крепежная часть А предпочтительно содержит части из группы частей I-VII, которые выполнены менее упругими, поскольку надежному креплению протеза тазобедренного сустава к шейке 6 бедренной кости способствует отсутствие существенного изменения его формы.
Часть В предпочтительно содержит части из группы частей I-VII, которые выполнены более упругими, поскольку эта часть протеза тазобедренного сустава может изменять свою форму без любого существенного ухудшения механической функции протеза тазобедренного сустава. Соединительная часть С, имеющая поверхность 45 искусственной головки бедренной кости, предпочтительно содержит часть из металлического материала, которая выполнена менее упругой и более стойкой к износу, или поверхностного материала, отделенного от остальной части протеза тазобедренного сустава и выполненного с возможностью препятствия износу при взаимодействии с вертлужной впадиной или ее искусственным заменителем. Согласно другим вариантам реализации материал представляет собой полимерный материал, упрочненный или напряженный для создания различных свойств в различных частях протеза тазобедренного сустава. Согласно другим вариантам реализации протез тазобедренного сустава выполнен из керамического или порошкового материала, и в таком случае протез тазобедренного сустава может быть упрочнен или синтерирован для формирования различных свойств в различных частях, проходящих вдоль продольной оси L протеза тазобедренного сустава.
На фиг. 10 показан протез тазобедренного сустава, прикрепленного к бедренной кости 7. Согласно варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления и к бедренной кости 7, и к шейке 6 бедренной кости. Согласно варианту реализации крепежная часть А протеза тазобедренного сустава содержит большую часть протеза, а часть В, которая выполнена более упругой и поглощает ударные нагрузки и вибрации, возникающие при перемещении пациента, по существу выполнена более короткой, как показано на чертеже.
На фиг. 11 показан разрез тазобедренного сустава согласно варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью крепления к шейке бедренной кости, и согласно вариантам реализации, описанным выше, может быть имплантирован в тазобедренный сустав через отверстие 18 в тазовой кости 9. Согласно варианту реализации протез тазобедренного сустава содержит несущий элемент 612, который поддерживает протез тазобедренного сустава с наружной стороны шейки 6 бедренной кости и со стороны вертлужной впадины шейки 6 бедренной кости посредством соединению с поверхностью части 614 шейки 6 бедренной кости.
На фиг. 12 показан протез тазобедренного сустава согласно варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава имеет менее упругую основную структуру 615 и более упругую поверхностную структуру 616. Протез тазобедренного сустава может быть выполнен из металлического материала, упрочненного на различных участках или с наружной стороны и таким образом, чтобы основная часть 615 и поверхностная структура получили различные свойства. Кроме того, может быть изменена толщина поверхностных частей вдоль протеза тазобедренного сустава, так что, например, крепежная часть А, выполненная с возможностью крепления протеза тазобедренного сустава к бедренной кости 7, содержит в своей основной структуре 615 относительно большую часть менее упругого материала, который облегчает закрепление протеза тазобедренного сустава в бедренной кости. Аналогичным образом, части В и С предпочтительно могут быть выполнены из более упругого материала, обеспечивающего возможность поглощения частям ударных нагрузок и вибраций, возникающих при перемещении пациента. Протез тазобедренного сустава может быть разделен на более упругую поверхностную структуру 616 и менее упругую основную структуру посредством отчетливо сформированных частей, однако также предполагается, что разделение может быть выполнено непрерывным, т.е. без отчетливых границ между основной структурой 615 и поверхностной структурой 616.
На фиг. 13 показан протез тазобедренного сустава согласно варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава имеет менее упругую основную структуру 615 и более упругую поверхностную структуру 616. Протез тазобедренного сустава может быть выполнен из металлического материала, выполненного с возможностью упрочнения на различных участках или с наружной стороны и таким образом, чтобы основная структура 615 и поверхностная структура имели различные свойства. Кроме того, может быть изменена толщина поверхностных частей вдоль протеза тазобедренного сустава, так что, например, крепежная часть А, выполненная с возможностью крепления протеза тазобедренного сустава к шейке 6 бедренной кости, содержит в основной структуре 615 относительно большую часть менее упругого материала, который способствует закреплению протеза тазобедренного сустава в бедренной кости. Схожим образом, части В и С предпочтительно могут быть выполнены более упругими для обеспечения возможности поглощения ими ударных нагрузок и вибраций, возникающих при перемещениях пациента. Протез тазобедренного сустава может быть разделен на более упругую поверхностную структуру 616 и менее упругую основную структуру путем формирования отчетливо заданных частей, однако также предполагается, что разделение может быть выполнено непрерывным, т.е. без отчетливых границ между основной структурой 615 и поверхностной структурой 616.
На фиг. 14 показан вариант реализации протеза тазобедренного сустава, в котором протез тазобедренного сустава содержит крепежную часть А', соединительную часть С', проходящую вдоль окружности части 45 искусственной головки бедренной кости протеза тазобедренного сустава, и промежуточную часть В', расположенную между крепежной частью А' и соединительной частью С'. Крепежная часть выполнена с возможностью крепления к бедренной кости в ее внутренней части. Для перемещения вместе с бедренной костью и, таким образом, уменьшения риска перелома бедренной кости или расшатывания протеза крепежная часть А' может быть выполнена из материала, имеющего упругость, подобную упругости бедренной кости и/или костного цемента, используемого для крепления протеза тазобедренного сустава к бедренной кости. Согласно одному варианту реализации соединительная часть С' содержит поверхностный материал, выполненный менее упругим по сравнению с материалом основной структуры соединительной части С', для повышения препятствия износу при взаимодействии с вертлужной впадиной или ее искусственным заменителем. В целом предполагается, что крепежная часть А', соединительная часть С' и промежуточная часть В' могут содержать материалы или части материалов, имеющих различный модуль упругости. Также предполагается, что протез тазобедренного сустава содержит различные материалы в одной части, изменяющиеся вдоль ее длины и/или перпендикулярно ее продольной оси, например, если сердечник протеза тазобедренного сустава выполнен из материала с одной упругостью, а поверхность протеза тазобедренного сустава выполнена из материала с другой упругостью.
На фиг. 15 показан протез тазобедренного сустава согласно варианту реализации, в котором протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью поглощения силы, переданной тазобедренному суставу посредством протеза тазобедренного сустава, упруго деформирующегося под действием силы. Согласно варианту реализации, показанному на фиг. 15, крепежная часть Аʺ протеза содержит материал или часть материала, выполненного с возможностью упругой деформации под действием силы, и промежуточная часть Вʺ протеза тазобедренного сустава содержит материал или часть материала, упруго деформирующегося в большей степени по сравнению с материалом крепежной части Аʺ.
Промежуточная часть Вʺ протеза тазобедренного сустава выполнена с возможностью поглощения силы, переданной через нее, за счет изгиба до кривизны, имеющей коэффициент кривизны: k=1/R, где R - радиус окружности кривизны в точке Р на линии искривления. Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с обеспечением возможности управления промежуточной частью, изгибающейся до коэффициента кривизны k>2, при котором крепежная часть Аʺ все еще остается жестко прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость все еще остается неповрежденной. Согласно другому варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с обеспечением возможности управления промежуточной частью, изгибающейся до коэффициента кривизны k>4, при котором крепежная часть Аʺ все еще остается жестко прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость все еще остается неповрежденной, и согласно еще одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с обеспечением возможности управления промежуточной частью, изгибающейся до коэффициента кривизны k>8, при котором крепежная часть Аʺ все еще остается жестко прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость все еще остается неповрежденной. Согласно всем вариантам реализации, описанным выше, промежуточная часть Вʺ выполнена из достаточно упругого материала для поглощения силы без повреждения бедренной кости или соединения между бедренной костью и протезом тазобедренного сустава.
Протез тазобедренного сустава, показанный на фиг. 15, дополнительно выполнен с возможностью поглощения силы, переданной в тазобедренный сустав через промежуточную часть Вʺ, выполненную с возможностью упругого скручивания. Способность материала поглощать крутящий момент посредством скручивания может быть определена в виде способности скручивания материала на некоторый угол, т.е. угол скручивания ϕ, под действием некоторой приложенной силы. Согласно одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью управления промежуточной частью Вʺ, скручивающейся на угол скручивания ϕ>0,005π радиан, при котором крепежная часть Аʺ все еще остается жестко прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость все еще остается неповрежденной. Согласно другому варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью управления промежуточной частью Вʺ, скручивающейся на угол скручивания ϕ>0,01π радиан, при котором крепежная часть Аʺ все еще остается жестко прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость все еще остается неповрежденной, и согласно еще одному варианту реализации протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью управления промежуточной частью Вʺ, скручивающейся на угол скручивания ϕ>0,02π радиан, при котором крепежная часть Аʺ все еще остается жестко прикрепленной к бедренной кости, а бедренная кость все еще остается неповрежденной. Угол скручивания показан на фиг. 15'. Согласно всем вариантам реализации, описанным выше, промежуточная часть Вʺ выполнена из достаточно упругого материала для поглощения силы без повреждения бедренной кости или соединения между бедренной костью и протезом тазобедренного сустава.
Протез тазобедренного сустава согласно любому из вариантов реализации может быть выполнен с возможностью упругого сгибания или упругого скручивания, или упругого сгибания и скручивания. Кроме того, предполагается, что протез тазобедренного сустава согласно любому из вариантов реализации выполнен с возможностью упругого скручивания аналогичным образом, что и бедренная кость, и/или упругого сгибания аналогичным образом, что и бедренная кость и/или костный цемент, используемый для крепления протеза тазобедренного сустава к бедренной кости.
Для улучшения врастания костной ткани в протез крепежная часть согласно любому из вариантов реализации может быть выполнена из пористого или частично пористого материала. Пористый материал позволяет костной ткани прорастать в протез и, таким образом, формировать прочное крепление.
Следует отметить, что любой вариант реализации или часть варианта реализации, а также любой способ или этап способа могут быть комбинированы в любом порядке. Все примеры, описанные в настоящей заявке, следует рассматривать в виде части общего описания и, таким образом, могут быть скомбинированы в любом порядке на общих условиях.
1. Протез тазобедренного сустава, выполненный с возможностью имплантации в тазобедренный сустав человека, являющегося пациентом, имеющий продольную ось, проходящую в проксимально-дистальном направлении после имплантации, и содержащий первую проксимальную и вторую дистальную области, причем первая проксимальная область содержит первый твердый материал с первой упругостью, вторая дистальная область содержит второй твердый материал со второй упругостью, причем первая упругость отличается от второй упругости, так что различие в упругости твердых материалов влияет на упругость протеза тазобедренного сустава вдоль его продольной оси, при этом первый твердый материал и второй твердый материал являются одним и тем же твердым металлическим сплавом, а указанные первая упругость и вторая упругость достигнуты в процессе упрочнения.
2. Протез по п. 1, дополнительно содержащий третью, четвертую и пятую области, причем:
третья область содержит третий твердый материал,
четвертая область содержит четвертый твердый материал,
пятая область содержит пятый твердый материал,
при этом первый, второй, третий, четвертый и пятый твердые материалы:
являются одним и тем же твердым металлическим сплавом,
имеют различную упругость, достигнутую в процессе упрочнения,
соединены друг с другом посредством результирующих сил взаимного притяжения, а
первая, вторая, третья, четвертая и пятая области расположены последовательно вдоль продольной оси.
3. Протез по п. 1, в котором проксимальная часть протеза тазобедренного сустава содержит первый конец, а дистальный конец протеза тазобедренного сустава содержит второй конец, после имплантации, причем упругость протеза тазобедренного сустава постепенно возрастает от второго конца к первому концу или от первого конца ко второму концу.
4. Протез по п. 2, в котором:
первый твердый материал выполнен более упругим, чем второй твердый материал,
второй твердый материал выполнен более упругим, чем третий твердый материал,
третий твердый материал выполнен более упругим, чем четвертый твердый материал, и
четвертый твердый материал выполнен более упругим, чем пятый твердый материал.
5. Протез по п. 2, в котором:
первый твердый материал выполнен более упругим, чем второй твердый материал,
второй твердый материал выполнен более упругим, чем третий твердый материал,
третий твердый материал выполнен менее упругим, чем четвертый твердый материал, и
четвертый твердый материал выполнен менее упругим, чем пятый твердый материал.
6. Протез по п. 2, в котором:
первый твердый материал выполнен более упругим, чем второй твердый материал,
второй твердый материал выполнен более упругим, чем третий твердый материал,
третий твердый материал выполнен более упругим, чем четвертый твердый материал, а
четвертый твердый материал выполнен менее упругим, чем пятый твердый материал.
7. Протез по п. 2, в котором, после его имплантации человеку, являющемуся пациентом:
первая область представляет собой наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
вторая область представляет собой вторую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
третья область представляет собой третью наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
четвертая область представляет собой четвертую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей,
пятая область представляет собой пятую наиболее проксимальную область из первой, второй, третьей, четвертой и пятой областей.
8. Протез по п. 2, в котором:
первый твердый материал выполнен более упругим, чем второй твердый материал,
второй твердый материал выполнен более упругим, чем третий твердый материал,
третий твердый материал выполнен более упругим, чем четвертый твердый материал, а
четвертый твердый материал выполнен более упругим, чем пятый твердый материал.
9. Протез по п. 2, в котором:
первый твердый материал выполнен более упругим, чем второй твердый материал,
второй твердый материал выполнен более упругим, чем третий твердый материал,
третий твердый материал выполнен менее упругим, чем четвертый твердый материал, а
четвертый твердый материал выполнен менее упругим, чем пятый твердый материал.
10. Протез по п. 2, в котором:
первый твердый материал выполнен более упругим, чем второй твердый материал,
второй твердый материал выполнен более упругим, чем третий твердый материал,
третий твердый материал выполнен более упругим, чем четвертый твердый материал, а
четвертый твердый материал выполнен менее упругим, чем пятый твердый материал.
11. Протез по п. 1, в котором тазобедренный сустав человека, являющегося пациентом, имеет вертлужную впадину, представляющую собой чашеобразную часть тазовой кости, и дополнительно содержит:
соединительную часть с соединительной поверхностью, содержащей первый поверхностный твердый материал с упругостью, причем соединительная поверхность выполнена с возможностью соединения с вертлужной впадиной или ее искусственным заменителем, и
крепежную часть с крепежной поверхностью, содержащей второй поверхностный твердый материал с упругостью и способствующей креплению протеза тазобедренного сустава к бедренной кости человека, являющегося пациентом.
12. Протез по п. 11, в котором первый поверхностный твердый материал и второй поверхностный твердый материал являются одним и тем же твердым металлическим сплавом, что и первый твердый материал и второй твердый материал, при этом
упругость первого поверхностного твердого материала отличается от упругости второго поверхностного твердого материала,
причем разница упругости между первым и вторым поверхностными твердыми материалами достигнута в процессе упрочнения, а
упругость первого поверхностного твердого материала меньше упругости второго поверхностного твердого материала.
13. Протез по п. 11, в котором первый поверхностный твердый материал и второй поверхностный твердый материал являются одним и тем же твердым металлическим сплавом, что и первый твердый материал и второй твердый материал, при этом протез тазобедренного сустава дополнительно содержит промежуточную соединительную часть, расположенную между соединительной и крепежной поверхностями и содержащую третий твердый материал, который является одним и тем же твердым металлическим сплавом, что и первый твердый материал, и второй твердый материал, причем
упругость третьего твердого материала отличается от упругости первого и третьего поверхностных твердых материалов,
указанное отличие упругости между третьим и первым и вторым поверхностными твердыми материалами достигнуто в процессе упрочнения, а
упругость третьего твердого материала выше, чем упругость первого и второго поверхностных твердых материалов.
14. Протез по п. 1, который содержит по меньшей мере один из элементов группы, включающей:
сталь,
биологически совместимый металл,
сталь, в которой процентное содержание мартенсита в первом поверхностном твердом материале выше, чем во втором поверхностном твердом материале,
и полимерный материал.
15. Протез по п. 11, в котором указанная крепежная часть выполнена с возможностью крепления по меньшей мере к одному из элементов группы, включающей:
шейку бедренной кости,
шейку бедренной кости на внутренней стороне,
бедренную кость и
бедренуню кость на внутренней стороне.
16. Протез по п. 11, в котором соединительная часть содержит по меньшей мере один из элементов группы, включающей:
керамический материал и
керамический материал, являющийся карбидом титана.
17. Протез по п. 1, содержащий крепежную часть, соединительную часть и промежуточную часть, расположенную между крепежной и соединительной частями, причем протез тазобедренного сустава выполнен с возможностью упругого деформирования под действием силы от промежуточной части, выполненной с возможностью по меньшей мере одного из:
сгибания с образованием кривизны под действием силы, скручивания под действием силы и
сгибания с образованием кривизны и скручивания под действием силы.
18. Протез по п. 17, в котором промежуточная часть выполнена с возможностью сгибания до кривизны с одним из коэффициентов кривизны:
k>2, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости,
k>4, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости и
k>8, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
19. Протез по п. 17, в котором промежуточная часть выполнена с возможностью скручивания до угла скручивания, выбранного из группы углов скручивания, включающей:
(ϕ)>0,005π радиан, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости,
(ϕ)>0,01π радиан, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости и
(ϕ)>0,02π радиан, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
20. Протез по п. 17, в котором промежуточная часть выполнена с возможностью сгибания до кривизны с коэффициентом кривизны k>2 и скручивания до угла скручивания (ϕ)>0,005π радиан, а крепежная часть при этом остается жестко прикрепленной к бедренной кости.
