RU2149603C1 - Femoral part of hip joint endoprosthesis - Google Patents

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has rod and neck. Proximal part of the rod is curved as an arc from the median side and beveled on the lateral side. The distal part of the rod is cone. The endoprosthesis has tetrahedral cross-section in subtrochanteric zone that has bench on lateral side at the place it conjugates with the proximal part of the pedicle. Slope is formed by planes intersecting at obtuse angle. This structure has the shape of pentahedron having rounded facets on the medial side in cross- section of the proximal part in the trochanteric zone. The femoral part has horizontal grooves, wedge-like ribs and longitudinal slots. EFFECT: rotation stability relative to the bone; improved stability properties with respect to alternating deformations of compression and tension. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к травматологии и ортопедии, а именно к конструкции бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава бесцементной фиксации /Press fit/, которая может быть использована при оперативном лечении переломов шейки головки бедра, а также при коксартрозах различной этиологии. The invention relates to medicine, and more specifically to traumatology and orthopedics, in particular to the design of the femoral component of the hip joint prosthesis of cementless fixation / Press fit /, which can be used in surgical treatment of fractures of the neck of the femoral head, as well as with coxarthrosis of various etiologies.

Для обеспечения длительной и безболезненной эксплуатации эндопротеза его бедренный компонент должен быть механически неподвижным относительно кости и обладать достаточной прочностью. To ensure long-term and painless operation of the endoprosthesis, its femoral component should be mechanically motionless relative to the bone and have sufficient strength.

В первых конструкциях эндопротезов бедренные компоненты повторяли форму костно-мозгового канала бедренной кости и были выполнены в виде искривленных по длине стержней с поперечным сечением в виде овала, прямоугольника и т.п., лошадь которых уменьшалась к дистальному концу стержня. Для более надежного крепления бедренный компонент фиксировался в бедренной кости с помощью цемента /см. патент США N 3141088, кл. 623-23, 1977 г./. In the first designs of endoprostheses, the femoral components repeated the shape of the bone marrow canal of the femur and were made in the form of rods curved along the length with a cross section in the form of an oval, rectangle, etc., the horse of which decreased to the distal end of the rod. For more secure attachment, the femoral component was fixed in the femur using cement / cm. US patent N 3141088, CL. 623-23, 1977 /.

В дальнейшем, исходя из того, что бедренная кость в своей проксимальной части имеет форму треугольника с закругленными углами, а сечение костно-мозгового канала совпадает с центром сечения кости и тоже имеет приближенную к треугольнику форму, конструкция бедренных компонентов эндопротеза менялась в этом направлении. Subsequently, based on the fact that the femur in its proximal part has the shape of a triangle with rounded corners, and the cross section of the bone marrow canal coincides with the center of the bone section and also has a shape close to the triangle, the design of the femoral components of the endoprosthesis changed in this direction.

Со временем отношение к необходимости применения цемента для более надежной фиксации также менялось и в настоящее время используются конструкции бедренных компонентов, которые устанавливаются как с применением цемента, так и без него, в связи с чем конструкции эндопротезов существенно отличаются. Over time, the attitude to the need to use cement for more reliable fixation has also changed, and the designs of femoral components are currently being used, which are installed both with and without cement, and therefore the designs of endoprostheses are significantly different.

Известен бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава в виде стержня конической формы, первичная фиксация которого осуществляется за счет плотного заклинивания в ложе, образованном в костно-мозговом канале /см. патент США N 4908035, класс 623-23, 1990 г./. The femoral component of the hip joint endoprosthesis is known in the form of a conical-shaped rod, the primary fixation of which is carried out due to tight jamming in the bed formed in the bone marrow canal / cm. US patent N 4908035, class 623-23, 1990 /.

Недостатком вышеуказанного бедренного компонента является возможное неполное соотношение между стенками бедренной кости в случае цилиндрической формы костно-мозгового канала. Это может привести к концентрации напряжений на конце бедренного компонента и в конечном счете к его расшатыванию. Кроме того, плоская форма стержня не соответствует форме проксимального конца бедренной кости и не может жестко фиксироваться при плохом ее качестве /остеопорозе/. The disadvantage of the above femoral component is the possible incomplete relationship between the walls of the femur in the case of a cylindrical shape of the bone marrow canal. This can lead to stress concentration at the end of the femoral component and ultimately to its loosening. In addition, the flat shape of the rod does not correspond to the shape of the proximal end of the femur and cannot be rigidly fixed with poor quality / osteoporosis /.

Известен бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава, проксимальная часть которого выполнена в виде стержня, снабженного заостренными ребрами, образующими в поперечном сечении прямоугольник. Выступы врезаются в губчатую кость вертельной зоны /см. патент США N 4728334, кл. 623-23, 1988 г./. A femoral component of the hip joint prosthesis is known, the proximal part of which is made in the form of a rod equipped with pointed ribs forming a rectangle in cross section. The protrusions cut into the spongy bone of the trochanteric zone / cm. US patent N 4728334, CL. 623-23, 1988 /.

Однако данная конструкция бедренного компонента также не может полностью соответствовать каналу цилиндрической формы. Кроме того, отсутствие скоса по латеральной стороне в проксимальной части стержня требует удаления части большого вертела в зоне прикрепления ягодичных мышц, что приводит к их травмированию, возможному формированию гетеротопических оссификатов и, в конечном итоге, к удлинению сроков реабилитации. However, this design of the femoral component also cannot fully correspond to the channel of cylindrical shape. In addition, the absence of a bevel on the lateral side in the proximal part of the shaft requires the removal of part of the greater trochanter in the area of attachment of the gluteal muscles, which leads to their injury, the possible formation of heterotopic ossificates and, ultimately, to lengthen the rehabilitation time.

Указанного выше недостатка лишен бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава по патенту США N 5156627, кл. 623-23, 1992 г. The aforementioned drawback is deprived of the femoral component of the hip joint endoprosthesis according to US Pat. No. 5,156,627, class. 623-23, 1992

Согласно этому патенту бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава выполнен в виде стержня, имеющего скос с латеральной стороны в проксимальной части, но в поперечном сечении стержень имеет вид прямоугольника с закругленными гранями, который также не соответствует форме кости в вертельной зоне. According to this patent, the femoral component of the hip joint prosthesis is made in the form of a rod having a bevel on the lateral side in the proximal part, but in cross section the rod has the form of a rectangle with rounded edges, which also does not correspond to the shape of the bone in the trochanteric zone.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава, фиксация которого осуществляется за счет плотного заклинивания в ложе идентичной формы /см. патент США N 4788475, кл. 623-23, 1988 г./. The closest analogue adopted as a prototype is the femoral component of the hip joint prosthesis, the fixation of which is carried out due to tight jamming in the bed of an identical shape / cm. U.S. Patent 4,788,475, class. 623-23, 1988 /.

Согласно патенту бедренный компонент выполнен в виде стержня с шейкой, в проксимальной части изогнутого по дуге с медиальной стороны и скошенного с латеральной, а дистальная часть стержня представляет собой конус. According to the patent, the femoral component is made in the form of a rod with a neck, in the proximal part curved in an arc from the medial side and beveled from the lateral, and the distal part of the rod is a cone.

Недостатком данной конструкции является выполнение проксимальной части стержня в виде усеченной прямоугольной пирамиды, расширяющейся в латеральную сторону. При заклинивании бедренного компонента в заранее подготовленное ложе его проксимальная часть контактирует с губчатой костью вертельной зоны своими четырьмя гранями. При этом поверхность стержня с латеральной стороны не соприкасается с наружной кортикальной пластиной бедренной кости и не может служить адекватной передаче физиологических напряжений растяжения, возникающих при статической осевой нагрузке на тазобедренный сустав при ходьбе. Стержень с поперечным сечением в виде четырехгранника в проксимальной части не может быть оптимально вписан в вертельную зону с поперечным сечением в виде овала, вытянутого в медиальную сторону. The disadvantage of this design is the implementation of the proximal part of the rod in the form of a truncated rectangular pyramid, expanding in the lateral direction. When the femoral component is jammed into a prepared bed, its proximal part contacts the spongy bone of the trochanteric zone with its four faces. In this case, the surface of the rod from the lateral side does not come into contact with the external cortical plate of the femur and cannot serve as an adequate transmission of physiological tensile stresses arising during static axial load on the hip joint when walking. A rod with a cross section in the form of a tetrahedron in the proximal part cannot be optimally inscribed in the trochanteric zone with a cross section in the form of an oval elongated in the medial direction.

Ограниченное число точек фиксации /не более четырех на каждом уровне/ делает стержень недостаточно стабильным к ротационным смещениям. Отсутствие первичной стабилизации стержня после операции не позволяет осуществлять раннюю полную нагрузку на ногу и удлиняет сроки реабилитации. A limited number of fixation points (not more than four at each level) makes the rod insufficiently stable against rotational displacements. The lack of primary stabilization of the rod after surgery does not allow for an early full load on the leg and lengthens the rehabilitation time.

Известны бедренные компоненты эндопротезов тазобедренного сустава, у которых для повышения надежности фиксации проксимальная часть стержня снабжена или клиновидными ребрами /патент США N 5443523, кл. 623-23, 1995 г./ или канавками /патент Франции N 2636837, кл. A 61 F 2/32, 1989 г./, а дистальная часть - продольными прорезями /см. патент РФ N 2082357, кл. A 61 F 2/32, 1991 г./. Known femoral components of hip arthroplasty, in which to increase the reliability of fixation, the proximal part of the rod is equipped with either wedge-shaped ribs / US patent N 5443523, class. 623-23, 1995 / or with grooves / French patent N 2636837, cl. A 61 F 2/32, 1989 /, and the distal part with longitudinal slots / cm. RF patent N 2082357, class A 61 F 2/32, 1991 /.

Бедренные компоненты, снабженные одновременно и горизонтально расположенными канавками и вертикальными клиновидными ребрами в проксимальной части, при поиске не были обнаружены. Femoral components equipped with simultaneously horizontally located grooves and vertical wedge-shaped ribs in the proximal part were not found during the search.

Для достижения технического результата в предлагаемой конструкции реализуются следующие условия. To achieve a technical result in the proposed design, the following conditions are implemented.

1. Проксимальная часть ножки в вертельной зоне, имеющая вид пятигранника с закругленными гранями медиальной стороны, оптимально вписывается в костно-мозговой канал, имеющий овальное поперечное сечение, увеличивая площадь опоры эндопротеза на губчатую костную ткань и создавая, как минимум, пять точек фиксации на каждом уровне. При этом значительно возрастает первичная ротационная стабильность стержня и улучшаются условия его фиксации. Максимальная площадь соприкосновения стержня с костью способствует трансмиссии нагрузок от первого ко второй, создает в кости напряжения сжатия и растяжения, близкие к физиологическим, и служит профилактике резорбции костной ткани, возникающей в результате защиты от стресса. 1. The proximal leg part in the trochanteric zone, having the appearance of a pentahedron with rounded edges of the medial side, fits optimally into the bone marrow canal having an oval cross-section, increasing the area of the endoprosthesis support on the spongy bone tissue and creating at least five fixation points on each level. At the same time, the primary rotational stability of the rod increases significantly and the conditions for its fixation are improved. The maximum area of contact between the rod and the bone promotes transmission of loads from the first to the second, creates compression and tensile stresses close to physiological in the bone, and serves to prevent bone resorption resulting from protection against stress.

2. Скос на стержне с латеральной стороны, образованной сходящимися под тупым углом плоскостями, как было уже сказано, увеличивает количество точек фиксации и, кроме того, позволяет уменьшить зону вертикальной резекции большого вертела и обеспечивает свободное введение стержня в заранее подготовленный канал без дополнительной травматизации ягодичных мышц. 2. The bevel on the rod from the lateral side, formed by planes converging at an obtuse angle, as already mentioned, increases the number of fixation points and, in addition, allows to reduce the vertical resection area of the greater trochanter and provides free insertion of the rod into the prepared canal without additional trauma to the gluteal the muscles.

3. Выполнение стержня в подвертельной зоне сечением, имеющим вид четырехгранника с закругленными углами, соответствует переходу губчатой кости вертельной зоны в компактную часть диафиза бедра. При этом уступ в месте сопряжения дистальной и проксимальной частей служит дополнительной опорой стержня на компактную кость и способствует увеличению прочности фиксации. 3. The implementation of the rod in the subtrochanteric section with a cross-section, having the form of a tetrahedron with rounded corners, corresponds to the transition of the spongy bone of the trochanteric zone into the compact part of the femoral diaphysis. Moreover, the ledge at the junction of the distal and proximal parts serves as an additional support of the rod on a compact bone and contributes to an increase in fixation strength.

4. Совокупное использование горизонтальных, прилегающих друг к другу канавок и клиновидных ребер, а также продольных прорезей предохраняет стержень от расшатывания и улучшает его фиксацию. 4. The combined use of horizontal, adjacent to each other grooves and wedge-shaped ribs, as well as longitudinal slots protects the rod from loosening and improves its fixation.

На фиг. 1 представлен бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава, общий вид, фронтальная проекция; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение С-С на фиг. 1; на фиг. 5 - бедренный компонент, профильная проекция. In FIG. 1 shows the femoral component of the hip joint endoprosthesis, general view, frontal projection; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1; in FIG. 4 is a section CC in FIG. 1; in FIG. 5 - femoral component, profile projection.

Предлагаемый бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава выполнен в виде стержня 1 с шейкой 2. Стержень 1 в проксимальной части с медиальной стороны изогнут по дуге 3, а с латеральной имеет скос 4. Скос 4 образован сходящимися под тупым углом плоскостями 5 и 6. На фиг. 2 показан вид сечения проксимальной части в вертельной зоне, которое представляет собой пятигранник с закругленными гранями медиальной стороны. The proposed femoral component of the hip joint prosthesis is made in the form of a rod 1 with a neck 2. The rod 1 in the proximal part is bent along the arc 3 from the medial side and has a bevel 4 from the lateral side. Bevel 4 is formed by planes 5 and 6 converging at an obtuse angle. FIG. 2 shows a sectional view of the proximal part in the trochanteric region, which is a pentahedron with rounded edges of the medial side.

Дистальная часть стержня 1 представляет собой конус. На фиг. 3 показан вид сечения в месте сопряжения дистальной части стержня с проксимальной частью в подвертельной зоне, которое представляет собой четырехгранник с закругленными гранями. В месте сопряжения выполнен уступ 7. The distal part of the rod 1 is a cone. In FIG. 3 shows a sectional view at the junction of the distal part of the rod with the proximal part in the undervert region, which is a tetrahedron with rounded edges. A step 7 is made at the interface.

На боковых сторонах проксимальной части стержня 1 выполнены горизонтально расположенные, прилегающие друг к другу канавки 8, за которыми вдоль продольной оси расположены клиновидные ребра 9. На боковых сторонах дистального конца стержня 1 расположены прорези 10. On the sides of the proximal part of the rod 1 are made horizontally located adjacent to each other grooves 8, behind which along the longitudinal axis there are wedge-shaped ribs 9. On the sides of the distal end of the rod 1 are slots 10.

Проксимальная часть бедренного компонента эндопротеза, выполненная в виде пространственной фигуры, имеющей в вертельной зоне пятигранник, а в подвертельной зоне четырехгранник с уступом, максимально соответствует форме проксимального отдела бедренной кости. Это условие обеспечивает плотный контакт между эндопротезом и костной тканью, поэтому нагрузки в виде сжатия, действующего по дуге Адомса, и растяжения, действующего вдоль большого вертела и латеральной поверхности бедра, не шунтируются, а физиологично передаются на реальную бедренную кость в режимах, характерных для ее нормальной физиологии. The proximal part of the femoral component of the endoprosthesis, made in the form of a spatial figure having a pentahedron in the trochanteric zone, and a tetrahedron in the undertrochanteric zone, corresponds to the shape of the proximal femur as much as possible. This condition ensures tight contact between the endoprosthesis and the bone tissue, therefore, loads in the form of compression acting along the Adoms arch and stretching acting along the greater trochanter and lateral surface of the thigh are not shunted, but are physiologically transmitted to the real femur in the modes characteristic of it normal physiology.

Кроме того, за счет полного контакта между эндопротезом и костной тканью достигается первичная ротационная стабильность и повышается его устойчивость к знакопеременным деформациям сжатия и растяжения. In addition, due to full contact between the endoprosthesis and bone tissue, primary rotational stability is achieved and its resistance to alternating compression and tension deformations is increased.

Техника установки бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава заключается в следующем. После вскрытия тазобедренного сустава, удаления головки и шейки бедра конической фрезой разрабатывается медулярный канал бедренной кости. Затем полость рассверливается прямыми цилиндрическими сверлами до диаметра, соответствующего диаметру выбранного по рентгенограмме протеза. После этого фигурными расшпилями увеличивающихся размеров с шагом 2 мм, формируется ложе для проксимальной части стержня. Размер последнего расшпиля должен соответствовать размеру подобранного стержня. Далее стержень вводится в сформированный канал и с помощью досылателя забивается ударами молотка до полного заклинивания. The technique for installing the femoral component of the hip joint implant is as follows. After opening the hip joint, removing the head and neck of the thigh with a conical cutter, a medial canal of the femur is developed. Then the cavity is reamed with straight cylindrical drills to a diameter corresponding to the diameter of the prosthesis selected by the radiograph. After this, with curly rasps of increasing size in increments of 2 mm, a bed is formed for the proximal part of the rod. The size of the last rasp should correspond to the size of the selected rod. Next, the rod is inserted into the formed channel and, with the help of the rammer, is hammered by hammer blows until it is completely jammed.

При установке бедренного компонента с точным соблюдением описанной технологии дозированная нагрузка на сустав возможна на третий день после операции. Полная нагрузка рекомендуется после завершения остиоинтеграции в сроки 2-3 месяца. When installing the femoral component with the exact observance of the described technology, a metered load on the joint is possible on the third day after surgery. Full load is recommended after the completion of ostiointegration within 2-3 months.

В 4-м травматологическом отделении БСМП им. Н.В. Соловьева, г. Ярославль и ортопедическом отделении АООТ "Большие соли" выполнено 125 операций с использованием описанного в заявке бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава. При первичном протезировании пациенты начинали ходить с дозированной нагрузкой со второго дня после операции. Полная нагрузка разрешалась через 2-3 месяца. Рентгенологический контроль в сроки 1, 3, 6, 12, 24, 36, 48, 95 месяцев не выявил симптомов расшатывания эндопротеза ни в одном наблюдении. Наоборот, отмечена остиоинтеграция с утолщением диафиза бедренной кости под дистальной частью ножки. In the 4th trauma department of BSMP them. N.V. Solovyov, Yaroslavl and the orthopedic department of AOOT "Big Salt" performed 125 operations using the femoral component of the hip joint endoprosthesis described in the application. At primary prosthetics, patients began to walk with a metered load from the second day after surgery. Full load was resolved after 2-3 months. X-ray control in terms of 1, 3, 6, 12, 24, 36, 48, 95 months did not reveal symptoms of loosening of the endoprosthesis in any case. On the contrary, ostiointegration with thickening of the diaphysis of the femur under the distal part of the pedicle was noted.

2 протеза удалены после резекции ревизионного протезирования по поводу нагноения. 2 prostheses were removed after resection of the revision prosthesis for suppuration.

Claims (2)

1. Бедренный компонент эндопротеза тазобедренного сустава, выполненный в виде стержня с шейкой, в проксимальной части изогнутого по дуге с медиальной стороны и скошенного с латеральной стороны, а дистальная часть представляет собой конус, отличающийся тем, что стержень в подвертельной зоне в сечении имеет вид четырехгранника, у которого в месте сопряжения с проксимальной частью с латеральной стороны ножки выполнен уступ, при этом скос образован сходящимися под тупым углом плоскостями, вследствие чего поперечное сечение проксимальной части в вертикальной зоне имеет вид пятигранника с закругленными гранями с медиальной стороны. 1. The femoral component of the hip joint prosthesis, made in the form of a rod with a neck, in the proximal part of the arch curved from the medial side and beveled from the lateral side, and the distal part is a cone, characterized in that the core in the undertrochanteric section has the shape of a tetrahedron in which a step is made at the interface with the proximal part on the lateral side of the leg, while the bevel is formed by planes converging at an obtuse angle, as a result of which the cross section of the proximal part The vertical zone has the appearance of a pentahedron with rounded faces on the medial side. 2. Бедренный компонент по п.1, отличающийся тем, что на боковых сторонах проксимальной части стержня выполнены горизонтально расположенные, прилегающие друг к другу канавки, за которыми вдоль продольной оси расположены клиновидные ребра, а на дистальном конце - продольные прорези. 2. The femoral component according to claim 1, characterized in that on the lateral sides of the proximal part of the rod there are made horizontally located adjacent grooves, behind which there are wedge-shaped ribs along the longitudinal axis, and longitudinal slots at the distal end.

Images