Ендопротез кульшового суглоба

Реферат: UA 104902 U UA 104902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, а саме - до травматології і ортопедії, і може бути використана при лікуванні частково пошкоджених вертлюжної западини кульшового суглоба і головки стегнової кістки. В ортопедичній практиці спостерігаються випадки лікування або тотального пошкодження кульшового суглоба, або часткового пошкодження хрящів або кісткових тканин вертлюжної западини і/або головки стегнової кістки. Удосконалення ендопротеза, що використовується для лікування останнього варіанта пошкодження кульшового суглоба, є задачею даної корисної моделі. Відомий ендопротез кульшового суглоба для лікування часткового пошкодження вертлюжної западини суглоба і головки стегнової кістки, що містить виконані із спеченої кераміки спряжені між собою напівсферичну чашку з елементами кріплення її до западини суглоба і порожнисту сферичну штучну головку, що одягається на головку стегнової кістки [ЗАО „ Альти мед", Беларусь, каталог „ Система ендопротезов тазобедренного сустава SLPS", 2006]. Зазначений ендопротез є біоінертним, не кородує в організмі людини і має низький коефіцієнт тертя, що є досить важливими експлуатаційними показниками для цієї групи ендопротезів. В той же час, висока хрупкість чашки і головки обмежує його використання. Найбільш близьким по суті і результату, що досягається, до пропонованого технічного рішення є ендопротез кульшового суглоба, що містить спряжені між собою з можливістю повороту одна в одній металеві напівсферичну чашку з нанесеним на її зовнішній поверхні керамічним покриттям і елементами кріплення її до вертлюжної западини суглоба і порожнисту сферичну головку з вмонтованим в неї коаксіально фіксуючим стержнем [проспект фірми Corin Japan „ Metal-on-Metal Hip System", 2003]. Даний ендопротез призначений для реконструкції ушкоджених вертлюжної западини кульшового суглоба, а саме її хряща, і головки стегнової кістки. Чашка, головка і фіксуючий стержень у даному ендопротезі виготовлені із неіржавіючих металевих сплавів, переважно хромо-кобальто-молібденових і титанових. Це попереджає розтріскування чашки і головки ендопротеза і підвищує, таким чином, їх міцнісні властивості. В той же час, при функціонуванні такого ендопротеза в організмі за рахунок електрохімічної корозії його металевих елементів спостерігається поступове руйнування контактних їх поверхонь, що викликає металоз і розхитування ендопротеза в суглобі, а також дифундування іонів шкідливих елементів сплавів в організм пацієнта, накопичення яких певною мірою викликає різні захворювання. Це негативно впливає на якість лікування даної патології з використанням такого ендопротеза. Відомий ендопротез не сприяє надходженню синовіальної рідини в щілину між тертьовими поверхнями головки і чашки, що в підсумку визначає активний знос їх. Елементи кріплення чашки до вертлюжної западини виконані тут у вигляді гострих трикутних шипів, які впроваджуються у кісткову тканину западини при закріпленні в ній чашки. Але при цьому не виключається створення в западині шипами чашки концентраторів напруги і руйнування її при функціонуванні ендопротеза, що також знижує надійність його використання. Фіксуючий стержень виконаний тут циліндричним і гладким, а тому не гарантує міцного з'єднання штучної головки ендопротеза з голівкою і ніжкою стегнової кістки, що також негативно позначається на надійності його використання. Крім того, відомий ендопротез орієнтований на використанні, заради високої корозійної стійкості, високолегованих сталей, які за своїми властивостями міцності у декілька разів перевищують міцність, що потребується. Це значно збільшує вартість виготовлення такого ендопротеза, що робить практично неможливим використання його для бідних прошарків населення. Задача даної корисної моделі полягає у створенні ендопротеза кульшового суглоба, який попереджає металоз і розхитування, а також дифундування шкідливих елементів металевих сплавів в організм людини, сприяє зменшенню зносу контактних поверхонь, більш міцному з'єднанню чашки з западиною, а також штучної головки зі стегновою кісткою і забезпечує можливість виготовлення складових частин ендопротеза із більш дешевих металевих сплавів, а отже, підвищує надійність використання і знижує вартість його виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що в ендопротезі кульшового суглоба, що містить спряжені між собою з можливістю повороту одна в одній металеві напівсферичну чашку з нанесеним на її зовнішній поверхні керамічним покриттям і елементами кріплення її до вертлюжної западини суглоба і порожнисту сферичну головку з вмонтованим в неї коаксіально фіксуючим стержнем, згідно з корисною моделлю, на внутрішній поверхні чашки і зовнішній поверхні головки нанесені керамічні покриття з оксидів металів товщиною 150-400 мкм, а на внутрішній поверхні головки - оксидне покриття товщиною 5-20 мкм, елементи кріплення чашки виконані у вигляді декількох концентрично розташованих один над одним кільцевих пазів, з 1 UA 104902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 утворенням між ними виступів, оснащених поперечними пазами, в зазначених кільцевих пазах і на верхній частині чашки виконані рівномірно розташованими в них крізні отвори, а робочий кінець стержня виконаний у вигляді різьбового конуса з нанесеним на ньому керамічним покриттям шорсткістю Ra=10-50 мкм, при цьому керамічні покриття внутрішньої поверхні чашки і зовнішньої поверхні головки виконані полірованими. Кільцеві і поперечні пази в поперечному перерізі чашки виконані за формою ластівчина хвоста. Чашка, головка і стержень виконані із алюмінієвих сплавів, переважно дюралюмінієвих. Нанесення на внутрішній поверхні чашки і зовнішній поверхні головки керамічних покриттів з оксидів металів товщиною 150-400 мкм і наступне полірування зазначених покриттів забезпечує контактним між собою поверхням головки і чашки необхідну міцність, біоінертність, твердість і низький коефіцієнт тертя цих складових елементів ендопротеза, що попереджає їх окислення, а отже, металоз в організмі людини, виключає розхитування ендопроза в суглобі і дифундування шкідливих елементів металевих сплавів в організм, знижує знос цих елементів і підвищує, таким чином, надійність використання ендопротеза. Виконання елементів кріплення чашки до вертлюжної западини у вигляді декількох концентрично розташованих один над одним кільцевих пазів, з утворенням між ними виступів, оснащених поперечними пазами, а також виконання зазначених пазів за формою ластівчина хвоста не створює концентраторів напруги в кістковій тканині западини при закріпленні в ній чашки ендопротеза і сприяє міцному з'єднанню їх між собою при дії на це з'єднання ротаційних і осьових навантажень. Виконання робочого кінця фіксуючого стержня у вигляді різьбового конуса з нанесеним на ньому керамічним покриттям з шорсткістю Ra=10-50 мкм утворює на цьому кінці стержня розвинену поверхню, що гарантує міцне з'єднання штучної головки ендопротеза з голівкою стегна проти самовідгвинчування цього стержня. Виготовлення чашки, голівки і стержня із алюмінієвих сплавів, переважно дюралюмінієвих, як більш дешевих металів, ніж інші антикорозійні сплави, сприяє зниженню вартості виготовлення ендопротеза і розширенню ореола його використання. Аналогічних технічних рішень зі схожими ознаками при проведенні патентно-інформаційного пошуку не виявлено. Це свідчить про те, що запропоноване технічне рішення є новим, промислово та клінічно придатним. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений схематично запропонований ендопротез кульшового суглоба; на фіг. 2 чашка ендопротеза; на фіг. 3 - теж саме, вигляд зверху;на фіг. 4 - теж саме, що і на фіг. 2, вигляд знизу; на фіг. 5 - переріз кільцевого паза; на фіг. 6 - переріз поперечного паза; на фіг. 7 - сферична головка з вмонтованим в неї фіксуючим стержнем. Ендопротез кульшового суглоба містить спряжені між собою з можливістю повороту одна в одній металеві напівсферичну чашку 1 з нанесеним на її зовнішній поверхні керамічним покриттям 2 і елементами кріплення її до вертлюжної западини 3 суглоба і порожнисту сферичну головку 4 з вмонтованим в неї коаксіально фіксуючим стержнем 5.На внутрішній поверхні чашки 1 і зовнішній поверхні головки 4 нанесені керамічні покриття 6 і 7 відповідно з оксидів металів цих елементів ендопротеза товщиною 150-400 мкм, а на внутрішній поверхні головки - оксидне покриття 8 товщиною 5-20 мкм. Елементи кріплення чашки виконані у вигляді декількох, концентрично розташованих один над одним кільцевих пазів 9, з утворенням між ними виступів 10, в яких виготовлені поперечні пази 11. В кільцевих пазах 9 і на верхній частині чашки виконані крізні отвори 12, а також отвори 13 для встановлення в них кріпильних гвинтів 14. Робочий кінець 15 фіксуючого стержня виконаний у вигляді різьбового конуса 16 з нанесеним на ньому керамічним покриттям з шорсткістю Ra, що дорівнює 10-50 мкм. Керамічні покриття на чашці, головці і стержні можуть бути нанесені одним із відомих методів -анодноіскровим осадженням, мікродуговим тощо. Кільцеві пази 9 і поперечні пази 11 можуть бути виконаними за формою ластівчина хвоста. Чашка, головка і фіксуючий стержень можуть бути виконані із алюмінієвих сплавів, переважно дюралюмінієвих, наприклад Д16(Т), Д19, Д1 тощо. Встановлюють ендопротез в кульшовий суглоб наступним чином. Після реконструкції вертлюжної западини і голівки стегна (очищення їх від пошкоджених хрящів і підготовки ложа за допомогою фрези) встановлюють і притискають до ложа западини спеціальним інструментом чашку 1 і закріплюють її до ложа додатково кріпильними гвинтами 14. Сферичну головку 4 за допомогою фіксуючого вгвинчують в головку суглоба і далі в шийку стегнової кістки. Завдяки виконанню робочого кінця 15 фіксуючого стержня конічним і нанесення на нього керамічного покриття шорсткістю Ra, що дорівнює 10-50 мкм, забезпечується міцне з'єднання і попередженням самовільного відкручування штучної головки з головкою стегна. 2 UA 104902 U 5 10 15 20 Нанесені керамічні покриття 6 і 7 на відповідних поверхнях чашки і головки являють собою надтверді мікрочастинки корунду, що є біоінертними і не підлягають електрохімічній корозії в організмі людини. Полірування зазначених покриттів створює на них дуже малий коефіцієнт тертя, що значно зменшує знос контактуючих між собою в процесі функціонування ендопротеза чашки і головки. Окислення зазначених елементів ендопротеза, а також дифундування шкідливих речовин ними не відбувається, а тому строк функціонування ендопротеза без металозу і розхитування може бути значно більшим, ніж контактної пари „ метал - по металу". Виконання елементів кріплення чашки до вертлюжної западини у вигляді концентрично розташованих один над одним кільцевих пазів 9 з утворенням між ними виступів 10, які оснащені поперечними пазами 11, сприяє утворенню міцного з'єднання зазначеної чашки з западиною суглоба, а виконання цих пазів на формою ластівчиного хвоста підвищує міцність цього з'єднання протидії на нього ротаційних та осьових навантажень. Крім того, пази 9 і 11 служать як ємності для розташування в них остеонів при проростанні кісткової тканини, що підвищує надійність фіксації чашки в западині суглоба у віддаленому періоді. Наявність в кільцевих пазах і на верхній частині чашки крізних отворів сприяє утворенню каналів для проходження синовіальної рідини в щілину між чашкою і головкою ендопротеза, що знижує тертя цих елементів і збільшує, таким чином, строк їх функціонування. Виконання чашки, головки і фіксуючого стержня із алюмінієвих сплавів, переважно дюралюмінієвих, значно знижує (в 2,5-3,5 разу) вартість виготовлення такого ендопротеза. Результати комп'ютерного моделювання запропонованого ендопротеза свідчать, що період функціонування його в організмі людини без утворення шкідливих наслідків може бути практично необмеженим. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 1. Ендопротез кульшового суглоба, що містить спряжені між собою з можливістю повороту одна в одній металеві напівсферичну чашку з нанесеним на її зовнішній поверхні керамічним покриттям і елементами кріплення її до вертлюжної западини суглоба і порожнисту сферичну головку з вмонтованим в неї коаксіально фіксуючим стержнем, який відрізняється тим, що на внутрішній поверхні чашки і зовнішній поверхні головки нанесені керамічні покриття з оксидів металів товщиною 150-400 мкм, а на внутрішній поверхні головки - оксидне покриття товщиною 5-20 мкм, елементи кріплення чашки виконані у вигляді декількох концентрично розташованих один над одним кільцевих пазів, з утворенням між ними виступів, оснащених поперечними пазами, в зазначених кільцевих пазах і на верхній частині чашки виконані рівномірно розташованими в них крізні отвори, а робочий кінець стержня виконаний у вигляді різьбового конуса з нанесеним на ньому керамічним покриттям шорсткістю Ra=10-50 мкм, при цьому керамічні покриття внутрішньої поверхні чашки і зовнішньої поверхні головки виконані полірованими до шорсткості Ra=0,1-0,2 мкм. 2. Ендопротез кульшового суглоба, згідно з п. 1, який відрізняється тим, що кільцеві і поперечні пази в поперечному перерізі чашки виконані за формою ластівчина хвоста. 3. Ендопротез кульшового суглоба, згідно з п. 1, який відрізняється тим, що чашка, головка і стержень виконані із алюмінієвих сплавів, переважно дюралюмінієвих. 3 UA 104902 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1,м. Київ – 42, 01601 4