Сферичний шарнір ендопротеза кульшового суглоба

1 Сферичний шарнір ендопротеза кульшового суглоба, що містить чашку, у якій розташована Винахід належить до медичної техніки і може бути використаний в ортопедії та травматології при лікуванні захворювань і пошкоджень кульшового суглоба Відомий сферичний шарнір ендопротеза кульшового суглоба (ас СРСР 1629055, МПК5 A61F 2/30, 1991, Бюл 7), що містить чашку, у якій розташована складена сферична головка, з'єднана з вигнутою ніжкою за допомогою роликів для забезпечення їхнього відносного переміщення за рахунок котіння роликів Чашка і головка мають можливість відносного переміщення шляхом ковзання Недоліки даного винаходу полягають у наступному 1 Наявність підвищеної складності збирання елементів складеної головки з чашкою, яка має вхідний отвір меншого діаметра в порівнянні з розмірами головки, що вимагає забезпечення спеціальних конструктивних рішень, не зазначених в описі, а також складність установлювання роликів у канавку ніжки, яку вони повинні при відсутності сепаратора заповнювати цілком по всім колі Причому, відсутність хоча б одного ролика приводить до зсуву центра обертання головки щодо ніжки при дії навантаження, що серйозно позначається на подальшій кінематиці ендопротеза при ходьбі Разом з тим накладаються підвищені вимоги на проведення операції, щоб не допустити втрати ролика в операційному полі 2 Надзвичайно трудомістко забезпечити технологічну обробку складеної сферичної головки, вставка з виконаною внутрішньою сферичною поверхнею під розміщену в ній сферичну головку з ніжкою, який відрізняється тим, що на сферичній поверхні головки в робочій області поверхонь, що сполучаються, на визначеній відстані одна від одної виконані лунки, що створюють регулярний рельєф 2 Сферичний шарнір за п 1, який відрізняється тим, що лунки виконані зі сферичною формою профілю робоча поверхня якої задовольняла б при будьяких умовах збирання головки в процесі операції необхідним вимогам сполученої поверхні для забезпечення довгострокової експлуатації сферичного шарніра Відомий також сферичний шарнір ендопротеза кульшового суглоба (ас СРСР 1648445, МПК5 A61F 2/32, 1991, Бюл 18), що містить чашку, у якій розташована сферична головка з вигнутою ніжкою, а в радіальному зазорі між внутрішньою поверхнею чашки і сферичною головкою встановлені в круглих поглибленнях на поверхні головки кульки Причому, діаметр поглиблень у 2,5-3 рази більше діаметра кульки, внутрішня поверхня поглиблень рівнобіжна зовнішньої поверхні головки, а кульки можуть бути виготовлені з фторопласта Недоліки даного винаходу багато в чому повторюють недоліки попереднього Зокрема, ними є наступні 1 Дуже складно забезпечити збирання головки з розташованими на ній кульками з чашкою без утрати кульок Разом з тим при експлуатації шарніра можливе виникнення такого взаємного розташування поверхонь, які сполучаються, що яке-небудь з поглиблень опиняється в ЗОВНІШНІЙ області суглоба і кулька з поглиблення випаде 2 Через відсутність сепаратора при можливому удалому збиранні кульки утримуються не по центрі поглиблень, а розташовуються хаотично біля будь-яких їхніх стінок і при відносному русі головки і чашки ряд кульок можуть не обертатися за рахунок наявності сил тертя між кулькою і стін О о (О 60041 кою поглиблення Це призводить до виникнення тертя ковзання між кулькою і чашкою і збільшення зносу їхніх поверхонь завдяки наявності між ними крапкового контакту в умовах високих питомих навантажень З Можливість виготовлення кульок із фторопласта в таких умовах приведе до швидкої втрати їхньої форми (роздавлюванню) і збільшення тим самим радіального зазору в сферичному шарнірі, що неприпустимо з позицій його подальшої експлуатації Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, по конструкції і принципу дії є прийнятий за прототип сферичний шарнір ендопротеза кульшового суглоба (а с СРСР 1800983, МПК5 A61F 2/36, 1993, Бюл 9), що містить чашку, у якій розташована вставка з виконаною внутрішньою сферичною поверхнею під розміщену в ній сферичну головку з ніжкою При цьому на сферичних поверхнях вставки і головки в меридіональних напрямках виконані зміщені відносно один одного канавки, а на сферичній поверхні головки у верхній и частині виконано поглиблення-накопичувач, у яке виведені зазначені канавки, що сполучуються також із зовнішньою областю шарніра При експлуатації сферичного шарніра суглобна рідина попадає в канавки і, накопичуючись в них, переміщається в напрямку накопичувача, а потім через канавки і зазор між сферичними поверхнями стікає вниз, змазуючи з'єднання Недоліки винаходу наступні 1 Наявність канавок, що сполучуються між собою і з зовнішньою областю шарніра, приводить до різкого зниження тиску рідини в парі тертя за рахунок швидкого и видавлювання під дією навантаження через канавки Разом з тим явище посилюється, коли в процесі відносного переміщення дотичних поверхонь канавки на них сходяться одна з одною У результаті при великому контактному навантаженні можливе порушення ЦІЛІСНОСТІ мастильного шару і, як наслідок, виникнення адгезійного схоплювання сполучуваних деталей пари тертя 2 Настільки швидке переміщення рідини з внутрішньої області шарніра в зовнішню і навпаки приводить до підвищеного переносу продуктів зношування в оточуючі суглоб тканини, що, як відомо, збільшує токсичність і сприяє прискореному розвиткові остеолізу і тим самим розхитуванню ніжки в кістково-мозковому каналі 3 Зниження втомної МІЦНОСТІ головки за рахунок наявності підвищених концентраторів напруги у вигляді канавок, що мають значну протяжність по довжині Ознаками прототипу, співпадаючими з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є наявність чашки, у якій розташована вставка з виконаною внутрішньою сферичною поверхнею під розміщену в ній сферичну головку з ніжкою Причиною, що перешкоджає забезпеченню прототипом необхідного позитивного результату, що полягає в підвищенні терміну служби як самого сферичного шарніра, так і ендопротеза кульшового суглоба, частиною якого він є, виступає конструкція існуючої головки і вставки Задача, розв'язувана даним винаходом, полягає в підвищенні терміну служби як самого сферичного шарніра, так і ендопротеза кульшового суглоба, складовою частиною якого він є Для вирішення поставленої задачі в існуючому сферичному шарнірі ендопротеза кульшового суглоба, що містить чашку, у якій розташована вставка з виконаною внутрішньою сферичною поверхнею під розміщену в ній сферичну головку з ніжкою, на сферичній поверхні головки в робочій області поверхонь, що сполучаються, на визначеній відстані друг від друга виконані лунки, що створюють регулярний рельєф і мають сферичну форму профілю Між сукупністю ознак винаходу, що заявляється, і технічними результатами, що забезпечуються пропонованим винаходом, існує причинно-наслідковий зв'язок Пропонована конструкція сферичного шарніра дозволяє наступне 1 Підвищити термін служби самого сферичного шарніра по-перше, завдяки тому, що роздільно розташовані закриті від зовнішньої області суглоба лунки створюють штучні мастильні кишені, наявність яких збільшує тиск рідини в зазорі між поверхнями, що сполучаються, знижуючи тим самим коефіцієнт тертя, запобігає адгезійному схоплюванню сполучуваних деталей пари тертя, сприяє видаленню усередину лунок продуктів зношування з зони контакту, підживлює фрикційний контакт порцією мастильного матеріалу в міру його спрацьовування По-друге, за рахунок підвищення втомної МІЦНОСТІ головки, завдяки застосуванню при виготовленні лунок зміцнювальної технологи, наприклад, у вигляді поверхнево-пластичного деформування, а також завдяки сферичній формі профілю лунок, яка є найбільш технологічною у виготовленні, не має гострих крайок і підвищених концентраторів напруги 2 Підвищити термін служби ендопротеза, складовою частиною якого є сферичний шарнір, шляхом зниження переносу продуктів зношування в оточуючі суглоб тканини, чим зменшується токсичність, розвиток остеолізу і тим самим розхитування ніжки в кістково-мозковому каналі і, як наслідок, зниження імовірності репротезування суглоба Це досягається за рахунок того, що лунки, які розташовуються на поверхні, що сприймає в шарнірі більшу частину навантаження і де саме відбувається основне накопичення продуктів зношування, знаходяться у верхній частині головки, що не відкривається повною мірою в зовнішню область суглоба при роботі шарніра На фіг 1 зображений сферичний шарнір ендопротеза кульшового суглоба, на фіг 2 - те ж, вид на лунки в збільшеному вигляді Ендопротез містить чашку 1, у якій розташована вставка 2 з виконаною внутрішньою сферичною поверхнею під розміщену в ній сферичну головку 3 з ніжкою 4 На сферичній поверхні головки в робочій області поверхонь, що сполучаються, розташовані на визначеній відстані S друг від друга лунки 5, що створюють регулярний рельєф При цьому лунки виконані зі сферичною формою профілю, що має на поверхні розмір d 60041 При роботі сферичного шарніра ендопротеза ДІЛЯНЦІ (S-d) коефіцієнт тертя є функцією тільки кульшового суглоба відбувається наступне Після контурного тиску, що у випадку наявності масйого установлення суглобна рідина через існуючий тильних лунок збільшується в порівнянні з їхньою вузький зазор між поверхнями, що сполучаються, відсутністю ВІДПОВІДНО ДО гіпотези «плівкового за рахунок наявності капілярного ефекту і деякого голодування» на двох контактуючих поверхнях у тиску рідини в області суглоба, заповнює усю напрямку ковзання одночасно формуються і руйвнутрішню частину шарніра, у тому числі і лунки нуються захисні шари проміжної плівки Якщо При ходьбі у випадку виникнення навантаження швидкість руйнування менше швидкості рідина в замкнутих лунках не стискується і її надвідновлення, то «плівкове голодування» відсутнє і лишок видавлюється у вузький зазор між сферичповерхні захищені від металевого контакту, який ними поверхнями шарніра, через який вона не призводить до схоплювання пари тертя, що у свою може швидко продавитися, збільшуючи тим самим чергу також залежить від контурного тиску тиск у зазорі і забезпечуючи на ДІЛЯНЦІ контакту (SНайбільш оптимальне співвідношення S/(S-d) знаd) умови граничного або напіврідинного тертя ходиться в межах 1,01-7,0 Значення Поповнення рідини в зазорі в міру и спрацьовуспіввідношення S/(S-d) вибирають як більше з вання відбувається аналогічно зазначеному вище двох величин, отриманих з умов мінімуму коспособові при знятті або зменшенні навантаження ефіцієнта тертя і виникнення «плівкового голодуПродукти зношування, що з'являються в процесі вання» експлуатації, затримуються в лунках, обмежуючи За рахунок описаних особливостей конструкції до мінімуму їхній вихід у оточуючі суглоб тканини, сферичного шарніра ендопротеза кульшового сугчим збільшується ДОВГОВІЧНІСТЬ ендопротеза лоба і створюється позитивний ефект, що полягає в підвищенні терміну служби як самого сферичноПри призначенні величин параметрів S і d розго шарніра, так і ендопротеза кульшового суглоба, глядають дві умови 3 позицій молекулярноскладовою частиною якого він є механічної теорії сухого і граничного тертя при постійному об'ємі мастильного матеріалу в шарі на Фіг 2 Комп'ютерна верстка С Волобуев Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна