RU2653273C2 - Biarticular liquid anatomically adaptable hip endoprosthesis - Google Patents
Biarticular liquid anatomically adaptable hip endoprosthesis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653273C2 RU2653273C2 RU2016117462A RU2016117462A RU2653273C2 RU 2653273 C2 RU2653273 C2 RU 2653273C2 RU 2016117462 A RU2016117462 A RU 2016117462A RU 2016117462 A RU2016117462 A RU 2016117462A RU 2653273 C2 RU2653273 C2 RU 2653273C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical
- head
- conical surface
- leg
- protrusion
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 210000000588 acetabulum Anatomy 0.000 claims abstract description 24
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 claims abstract description 24
- 235000012773 waffles Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 abstract description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 4
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- -1 chirulen Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 210000001981 hip bone Anatomy 0.000 description 2
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 241000785684 Sander lucioperca Species 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 238000011882 arthroplasty Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036407 pain Effects 0.000 description 1
- 210000003049 pelvic bone Anatomy 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 1
- 210000001179 synovial fluid Anatomy 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/32—Joints for the hip
- A61F2/36—Femoral heads ; Femoral endoprostheses
- A61F2/3609—Femoral heads or necks; Connections of endoprosthetic heads or necks to endoprosthetic femoral shafts
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ортопедии и травматологии при лечении травм, заболеваний и повреждений тазобедренного сустава.The invention relates to medical equipment and can be used in orthopedics and traumatology in the treatment of injuries, diseases and injuries of the hip joint.
В медицинской технике известны конструкции тотальных эндопротезов тазобедренного сустава (ТБС), например, фирмы «MATHIS» (Австрия. Mathis Orthopadie GmbH, 2351 Wiener Neudorf. Info. at @ mathismedical.com), а также фирмы «Bicontact» (ООО «Б. Браун Медикал, Украина», www.b braun.ua), характеризующиеся наличием клиновидной ножки, сферической головки, полусферического вкладыша и полусферической вертлужной чашки. Ножка устанавливается и фиксируется в интрамедуллярном канале тазобедренной кости, а вертлужная чашка устанавливается без возможности перемещения в вертлужной впадине таза.The designs of total hip arthroplasty (TBS) are known in medical technology, for example, MATHIS (Austria. Mathis Orthopadie GmbH, 2351 Wiener Neudorf. Info. At @ mathismedical.com), as well as Bicontact (B. Ltd. Brown Medical, Ukraine ”, www.b braun.ua), characterized by the presence of a wedge-shaped leg, a spherical head, a hemispherical insert and a hemispherical acetabular cup. The leg is installed and fixed in the intramedullary canal of the hip, and the acetabulum is installed without the possibility of movement in the acetabulum of the pelvis.
Установка вертлужной чашки тотального эндопротеза в вертлужной впадине таза требует, во-первых, удаления зачастую неповрежденного хрящевого слоя и придания впадине правильной сферической формы под сферическую наружную поверхность вертлужной чашки для обеспечения ее полного прилегания к костной ткани таза и, во-вторых, ее закрепления (фиксации), для чего используются костные шурупы или специальные конструктивные элементы в виде, например, резьбы с большим шагом на ее наружной сферической поверхности, усложняющие конструкцию и увеличивающие ее массу, что негативно отражается на биомеханике ТБС. В результате значительно увеличивается продолжительность операции, что не всегда допустимо по причине увеличения времени пребывания пациента под наркозом. Кроме того, необходимо иметь специальный медицинский инструментарий для подготовки вертлужной впадины, специальные костные шурупы, отвертки и воротки. Удаление хрящевого слоя и части костной ткани, а также ее вынужденные повреждения фиксирующими чашку механическими элементами увеличивают срок реабилитации пациента.The installation of an acetabular cup of a total endoprosthesis in the acetabulum of the pelvis requires, firstly, removing the often undamaged cartilaginous layer and giving the cavity a regular spherical shape under the spherical outer surface of the acetabular cup to ensure its full fit to the bone tissue of the pelvis and, secondly, its fixing ( fixation), for which bone screws or special structural elements are used in the form, for example, of thread with a large pitch on its outer spherical surface, complicating the design and increasing its mass, which negatively affects the biomechanics of TBS. As a result, the duration of the operation significantly increases, which is not always permissible due to the increase in the patient's time spent under anesthesia. In addition, you must have special medical tools for the preparation of the acetabulum, special bone screws, screwdrivers and wrenches. Removal of the cartilaginous layer and part of the bone tissue, as well as its damage caused by mechanical elements fixing the cup, increase the patient's rehabilitation period.
Известна также конструкция однополюсного эндопротеза ТБС (Патент Украины, UA №93823 от 10.03.2011, Бюл. №5), включающего в себя пустотелую головку, состоящую из соединенных между собой с помощью самоуплотняющейся конической резьбы упругой сферической оболочки и шейки, снабженной центральным глухим коническим отверстием для сопряжения с конусом ножки ТБС. Полость головки заполнена биоинертной жидкостью под избыточным давлением.Also known is the design of a single-pole TBS endoprosthesis (Patent of Ukraine, UA No. 93823 dated 03/10/2011, Bull. No. 5), which includes a hollow head consisting of an elastic spherical shell and a neck connected to each other by a self-sealing conical thread, equipped with a central blind conical a hole for interfacing with the cone legs TBS. The head cavity is filled with bioinert liquid under overpressure.
Конструктивное исполнение данного эндопротеза призвано улучшить биомеханику за счет снижения массы, а также увеличить срок его службы благодаря демпфированию упругой головкой ударных нагрузок, нарушающих стабильность расположения ножки вследствие ее расшатывания в интрамедулярном канале тазобедренной кости.The design of this endoprosthesis is designed to improve biomechanics due to weight reduction, as well as to increase its service life due to the damping by the elastic head of shock loads that violate the stability of the leg due to its loosening in the intramedullary canal of the hip bone.
По-существу, данная конструкция является эндопротезом головки тазобедренной кости, т.е. лишь частью тотального эндопротеза ТБС, поскольку отсутствует вертлужная чашка, устанавливаемая в вертлужной впадине. Сферическое подвижное соединение присущее ТБС образовано полой головкой и хрящевым слоем вертлужной впадины. Недостаточность выделяемой одним только хрящевым слоем синовиальной жидкости, выполняющей функции естественной смазки ТБС человека, приводит к более интенсивному его износу (истиранию), чем обладающей гораздо большей износостойкостью сферической головки, а следовательно, возникновению у человека болевого синдрома при контакте головки с костной тканью таза.Essentially, this design is a hip endoprosthesis, i.e. only part of the total TBS endoprosthesis, since there is no acetabular cup installed in the acetabulum. The spherical movable joint inherent in TBS is formed by a hollow head and a cartilaginous layer of the acetabulum. The insufficiency of the synovial fluid secreted by the cartilaginous layer alone, which functions as a natural lubricant for human TBS, leads to more intensive wear (abrasion) than the much more wear-resistant spherical head, and, consequently, the appearance of a pain syndrome in a person when the head contacts the pelvic bone tissue.
Таким образом, являясь функционально пригодным, эндопротез по причине износа хрящевого слоя характеризуется небольшим сроком эксплуатации, что приводит к необходимости проведения ревизионной операции.Thus, being functionally suitable, the endoprosthesis due to the wear of the cartilage layer is characterized by a short life, which leads to the need for revision surgery.
Существенным конструктивным недостатком данного эндопротеза является имеющаяся возможность перерастания упругих деформаций тонкостенной сферической оболочки головки в пластические деформации при ударных или чрезмерных нагрузках, приводящих к необратимому изменению ее первоначальной правильной сферической формы или даже к разрыву, что объясняется отсутствием конструктивных элементов, являющихся ограничителями (упорами) ее прогибов в пределах упругих деформаций. Фактически таким ограничителем является поверхность вертлужной впадины, но как только часть оболочки головки при повороте в процессе ходьбы выходит за ее пределы, в соответствии с законом Паскаля, действующая на головку нагрузка будет перераспределяться наполняющей ее жидкостью и увеличивая деформацию (выпучивание) именно этой части оболочки.A significant structural drawback of this endoprosthesis is the possibility of the elastic deformation of a thin-walled spherical shell of the head developing into plastic deformations under shock or excessive loads, leading to irreversible change in its initial regular spherical shape or even to rupture, which is explained by the absence of structural elements that limit it (stops) deflections within elastic deformations. In fact, such a limiter is the surface of the acetabulum, but as soon as a part of the head shell during rotation goes beyond its limits, in accordance with Pascal’s law, the load acting on the head will be redistributed by the fluid filling it and increasing the deformation (buckling) of this particular part of the shell.
К недостатку конструкции следует также отнести технологическую сложность изготовления тонкостенной оболочки, имеющей фактически форму шара и разную толщину стенок. Кроме того, используемая в качестве соединительной коническая самоуплотняющаяся резьба не позволяет осуществлять изменение давления в полости головки путем ее наворачивания на шейку (или свинчивания), т.к. герметичность конического резьбового соединения достигается только при определенном относительном расположении с натягом витков резьбы.A design flaw should also include the technological complexity of manufacturing a thin-walled shell, which actually has the shape of a ball and different wall thicknesses. In addition, the conical self-sealing thread used as a connecting thread does not allow for a change in pressure in the head cavity by screwing it on the neck (or screwing), because the tightness of the conical threaded connection is achieved only with a certain relative arrangement with an interference fit of the threads.
В качестве прототипа заявляемого изобретения по конструкции и принципу функционирования принят биартикулярный эндопротез ТБС, производимый Messrs. BEZNOSKA Ltd (Delnicka 2727, 27201 Kladno, Czech Republic; www.beznoska.cz; [email protected]). Эндопротез включает в себя клиновидную ножку с конусом для установки сферической головки, полусферический вкладыш с запорным кольцом, являющимся ограничителем угла поворота ножки, и вертлужную чашку, размещаемую в вертлужной впадине с возможностью угловых перемещений.As a prototype of the claimed invention, the biarticular endoprosthesis of TBS manufactured by Messrs is adopted by the design and principle of operation. BEZNOSKA Ltd (Delnicka 2727, 27201 Kladno, Czech Republic; www.beznoska.cz; [email protected]). The endoprosthesis includes a wedge-shaped leg with a cone for installing a spherical head, a hemispherical insert with a locking ring, which is the limiter of the angle of rotation of the legs, and an acetabulum placed in the acetabulum with the possibility of angular movements.
Негативные последствия от использования данного эндопротеза проявляются в виде интенсивного износа участков хрящевого слоя вертлужной впадины, находящихся в контакте со сферической поверхностью вертлужной чашки. Это связано с тем, что в отличие от сферической поверхности вертлужной чашки, имеющей правильную, т.е. строго сферическую форму, анатомическая сферическая поверхность хрящевого слоя вертлужной впадины имеет неправильную сферическую форму, а характеризуется наличием участков разной кривизны, углублений и выступов. Конструктивное исполнение эндопротеза характеризуется большой массой, в частности вертлужной чашки, что негативно влияет на биомеханику (динамику), во многом определяющую степень интенсивности износа хрящевого слоя, а следовательно, и срок службы ТБС.The negative consequences of the use of this endoprosthesis are manifested in the form of intensive wear of the cartilaginous layers of the acetabulum in contact with the spherical surface of the acetabulum. This is due to the fact that, unlike the spherical surface of the acetabulum, which has the correct one, i.e. strictly spherical shape, the anatomical spherical surface of the cartilaginous layer of the acetabulum has an irregular spherical shape, and is characterized by the presence of sections of different curvature, recesses and protrusions. The design of the endoprosthesis is characterized by a large mass, in particular the acetabular cup, which negatively affects the biomechanics (dynamics), which largely determines the degree of wear rate of the cartilaginous layer, and therefore the life of the TBS.
Недостатком прототипа также является плохая смазываемость открытого сферического подвижного соединения «головка - вкладыш», что приводит к ускоренному износу контактных поверхностей и образованию вследствие износа твердых фракций (титан, хирулен, сапфир, керамика и др.), попадающих в мышечные ткани человека и вызывающих вредные тканевые реакции (воспаления), а также негативно влияющих на работу как первичного, так и ревизионных эндопротезов. Попадание продуктов износа в подвижное соединение «головка - хрящевой слой» приводит к более интенсивному износу последнего.The disadvantage of the prototype is also the poor lubricity of the open spherical movable connection “head-liner", which leads to accelerated wear of contact surfaces and the formation due to wear of solid fractions (titanium, chirulen, sapphire, ceramics, etc.) that enter human muscle tissue and cause harmful tissue reactions (inflammation), as well as negatively affecting the operation of both primary and revision endoprostheses. The ingress of wear products into the moving head-cartilage layer joint leads to more intense wear of the latter.
Задачи, которые решаются с помощью заявляемого изобретения, заключаются, во-первых, в создании закрытой зоны размещения и работы сферического соединения «головка - вкладыш», которая способна удерживать искусственную смазку и исключать попадание продуктов его износа в организм человека, во-вторых, в обеспечении условий адаптации сферической поверхности вертлужной чашки к поверхности хрящевого слоя вертлужной впадины, способных увеличить площадь их контакта с целью более равномерного распределения нагрузки, а в-третьих, в уменьшении массы эндопротеза для улучшения биомеханики движения.The tasks that are solved using the claimed invention are, firstly, to create a closed zone for the placement and operation of the spherical connection "head - liner", which is able to hold artificial lubricant and prevent the ingress of products of its wear into the human body, and secondly, providing conditions for adapting the spherical surface of the acetabular cup to the surface of the cartilaginous layer of the acetabulum, capable of increasing the area of their contact in order to more evenly distribute the load, and thirdly, to reduce endoprosthesis sy to improve the biomechanics of movement.
Для решения поставленных задач существующая конструкция биартикулярного эндопротеза ТБС, содержащая ножку клиновидной формы, сферическую головку, вертлужную чашку, вкладыш со сферической открытой наружу полостью под сферическую головку, снабжена трубчатой конической гофрированной упругой оболочкой, армированной по концам соответственно большим и малым кольцами, ножка имеет на проксимальном конце выступ с тремя участками в виде усеченных конусов: первого для фиксации сферической головки, второго переходного и третьего прилегающего к ножке, при этом верхнее меньшее основание третьего участка является большим основанием второго участка, а у последнего меньшее основание служит большим основанием первого участка. Вертлужная чашка выполнена в виде двух концентрично расположенных с зазором и соединенных между собой по краям полусфер, при этом зазор заполнен биоинертной жидкостью, наружная полусфера представляет собой упругую тонкостенную сферическую оболочку, внутренняя полусфера имеет на выпуклой стороне «вафельную» поверхность, а со стороны вогнутой поверхности имеет край с конической поверхностью, вкладыш закреплен неподвижно на внутренней полусфере и снабжен расположенным по краю кольцевым упорным буртиком, имеющим с выпуклой стороны вкладыша цилиндрическую поверхность, а с вогнутой - коническую поверхность с расширением наружу для упора во второй участок выступа с возможностью ограничения углового перемещения ножки. Малое кольцо указанной оболочки имеет внутреннюю коническую поверхность для герметичного самостопорящегося соединения с третьим участком выступа, а большое кольцо имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность для соединения с цилиндрической поверхностью указанного буртика вкладыша и наружную коническую поверхность для герметичного самотормозящегося соединения с конической поверхностью внутренней полусферы. Полость, образованная указанной трубчатой оболочкой и сообщающимися с ней поверхностями выступа, вкладыша и головки, заполнена указанной биоинертной антифрикционной наножидкостью.To solve the problems, the existing design of the TBS biarticular endoprosthesis, containing a wedge-shaped leg, a spherical head, an acetabular cup, an insert with a spherical cavity open outward under the spherical head, is equipped with a tubular conical corrugated elastic shell reinforced at the ends with respectively large and small rings, the leg has the proximal end of the protrusion with three sections in the form of truncated cones: the first for fixing the spherical head, the second transitional and the third adjacent to the leg, while the upper smaller base of the third section is the large base of the second section, and in the latter the smaller base serves as the large base of the first section. The acetabular cup is made in the form of two hemispheres concentrically arranged with a gap and interconnected at the edges, the gap being filled with bioinert liquid, the outer hemisphere is an elastic thin-walled spherical shell, the inner hemisphere has a “waffle” surface on the convex side, and a concave surface on the convex side has an edge with a conical surface, the liner is fixed motionless on the inner hemisphere and is equipped with an annular thrust shoulder located on the edge, having on the convex side breathing cylindrical surface, and a concave - conical surface extension outwardly to abut the second protrusion section to limit the angular displacement legs. The small ring of this shell has an inner conical surface for a tight self-locking connection with the third portion of the protrusion, and the large ring has an inner cylindrical surface for connection with the cylindrical surface of the specified collar of the liner and an outer conical surface for a tight self-braking connection with the conical surface of the inner hemisphere. The cavity formed by the specified tubular shell and the surfaces of the protrusion, liner and head communicating with it is filled with the indicated bioinert antifriction nanofluid.
Между совокупностью заявляемых признаков изобретения и техническими результатами, обеспечиваемыми предлагаемым изобретением, существует причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что, во-первых, подвижное сферическое соединение «вкладыш - головка» размещено в герметичной полости, охватывающей его трубчатой конической гофрированной упругой оболочкой, способной удерживать искусственную смазку (антифрикционную жидкость), уменьшающую трение, а следовательно, и износ подвижного сферического соединения и исключить попадание продуктов износа в ткани человека, во-вторых, наличие в конструкции вертлужной чашки контактной поверхности в виде упругой полусферы позволяет ей за счет упругих деформаций адаптироваться к форме поверхности хрящевого слоя, что приводит к увеличению площади контакта, более равномерному распределению нагрузки и снижению интенсивности его износа, в-третьих, выполнение одной из поверхностей внутренней полусферы вертлужной чашки «вафельной» и замещение части ее материала с большим удельным весом жидкостью, обладающей меньшим удельным весом, что позволяет уменьшить ее массу без снижения прочностных характеристик и улучшить тем самым биомеханические характеристики эндопротеза.Between the totality of the claimed features of the invention and the technical results provided by the proposed invention, there is a causal relationship, namely, that, firstly, the movable spherical connection "liner - head" is placed in a sealed cavity, covering it with a tubular conical corrugated elastic shell, able to retain artificial lubricant (anti-friction fluid), which reduces friction and, consequently, the wear of a movable spherical joint and prevent product wear patterns in human tissue, and secondly, the presence in the design of the acetabular cup of the contact surface in the form of an elastic hemisphere allows it to adapt to the shape of the surface of the cartilaginous layer due to elastic deformations, which leads to an increase in the contact area, a more uniform distribution of the load and a decrease in the intensity of its wear thirdly, the implementation of one of the surfaces of the inner hemisphere of the acetabular cup "waffle" and replacing part of its material with a large specific gravity with a liquid having a lower specific gravity, which allows to reduce its mass without reducing the strength characteristics and thereby improve the biomechanical characteristics of the endoprosthesis.
На фиг. 1 показана конструкция заявляемого биартикулярного эндопротеза ТБС в разрезе; на фиг. 2 - фрагмент «вафельной» сферической поверхности вертлужной чашки; на фиг. 3 - схема контакта жесткой сферической вертлужной чашки с хрящевым слоем вертлужной впадины; на фиг. 4 - схема контакта упругой сферической поверхности вертлужной чашки с хрящевым слоем вертлужной впадины.In FIG. 1 shows the design of the proposed biarticular endoprosthesis of TBS in the context; in FIG. 2 - a fragment of the "waffle" spherical surface of the acetabulum; in FIG. 3 is a contact diagram of a rigid spherical acetabular cup with a cartilaginous layer of the acetabulum; in FIG. 4 is a diagram of the contact of the elastic spherical surface of the acetabulum with the cartilaginous layer of the acetabulum.
В состав элементов конструкции заявляемого эндопротеза (фиг. 1) входит клиновидная ножка 1, имеющая на проксимальном конце выступ с тремя участками в виде усеченных конусов: второго 2, являющегося переходным и связывающим между собой третий участок 3, прилегающий к ножке и образующий самостопорящееся коническое герметичное соединение с малым кольцом 4, армирующим меньший диаметр трубчатой конической гофрированной упругой оболочки 5, и первый 6 для закрепления сферической головки 7, при этом верхнее меньшее основание третьего участка является большим основанием второго, а у последнего меньшее основание служит большим основанием первого участка.The composition of the structural elements of the claimed endoprosthesis (Fig. 1) includes a wedge-shaped
Сферическая головка установлена в сферической полости вкладыша 8, по краю которого выполнен кольцевой упорный буртик 9, имеющий с его выпуклой стороны цилиндрическую поверхность, а с вогнутой стороны - коническую поверхность с расширением наружу.The spherical head is installed in the spherical cavity of the liner 8, along the edge of which an
Кольцевой буртик вкладыша, являющийся упором для переходного конуса выступа ножки, ограничивает ее угловые перемещения αн.The annular flange of the liner, which is the focus for the transition cone of the protrusion of the legs, limits its angular displacement α n .
В центре выпуклой поверхности вкладыша имеется упругая грибовидная защелка 10 для его установки в полости вертлужной чашки, которая выполнена в виде двух полусфер - внутренней 11 и наружной 12, концентрично расположенных с зазором 13 величиной S1 и соединенных между собой по краям, при этом внутренняя полусфера со стороны вогнутой поверхности имеет край с конической поверхностью для образования герметичного самостопорящегося соединения с конической поверхностью большого кольца 14, армирующего больший диаметр трубчатой конической гофрированной упругой оболочки и имеющего внутреннюю цилиндрическую поверхность для соединения с цилиндрической поверхностью кольцевого упорного буртика вкладыша.In the center of the convex surface of the liner there is an elastic mushroom-shaped
Зазор заполнен биоинертной жидкостью, а его величина не превышает величину допустимой упругой деформации наружной полусферы и не допускает ее перерастания в пластическую деформацию, приводящую к потере сферической формы или повреждению.The gap is filled with bioinert liquid, and its size does not exceed the value of the permissible elastic deformation of the outer hemisphere and does not allow it to develop into plastic deformation, leading to loss of spherical shape or damage.
Наружная полусфера выполнена в виде тонкостенной сферической упругой оболочки толщиной S2, а обращенная к ней сферическая поверхность внутренней полусферы выполнена «вафельной» (фиг. 2), что значительно снижает ее массу без ухудшения прочностных характеристик.The outer hemisphere is made in the form of a thin-walled spherical elastic shell with thickness S2, and the spherical surface of the inner hemisphere facing it is made "waffle" (Fig. 2), which significantly reduces its mass without compromising strength characteristics.
С помощью упругой грибовидной защелки вкладыш закреплен неподвижно на внутренней полусфере вертлужной чашки.With the help of an elastic mushroom-shaped latch, the liner is fixed motionless on the inner hemisphere of the acetabular cup.
Герметичная полость, образованная указанной трубчатой оболочкой и сообщающимися с ней поверхностями выступа ножки, вкладыша и головки, заполнена биоинертной антифрикционной жидкостью с содержанием наночастиц немодифицированного углерода - фуллерена С60, способствующего значительному (в 8…10 раз) снижению коэффициента трения в подвижном сферическом соединении «головка - вкладыш» (Чурилов Г.Н. Фуллерены: Синтез и теория образования / Г.Н. Чурилов, Н.В. Булина, А.С. Федоров; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Новосибирск: Изд-во СОРАН, 2007. - 230 с.); Lashneva V.V., Dubok V.A., Tkachenko Ju.G. Physico-chemical properties of fullerene С60 based coatings // Book of abstract, VIII International Conference - ICHMS'2003, Sudak, Crimea, Ukrain, 14-20 Sept., 2003. p. 718-721).The hermetic cavity formed by the specified tubular shell and the surfaces of the protrusion of the leg, liner and head communicating with it is filled with a bioinert antifriction fluid containing unmodified carbon nanoparticles - C 60 fullerene, which contributes to a significant (8 ... 10 times) reduction in the friction coefficient in a movable spherical joint " head - insert ”(Churilov GN Fullerenes: Synthesis and theory of education / GN Churilov, NV Bulina, AS Fedorov; Russian Acad. Sciences, Sib. Department, Novosibirsk: Publishing House -in SORAN, 2007 .-- 230 p.); Lashneva VV, Dubok VA, Tkachenko Ju.G. Physico-chemical properties of fullerene C 60 based coatings // Book of abstract, VIII International Conference - ICHMS'2003, Sudak, Crimea, Ukrain, 14-20 Sept., 2003. p. 718-721).
Все конические соединения выполнены самостопорящимися (угол конусности меньше 10°) и по посадке с натягом, что обеспечивает их герметичность.All conical connections are self-locking (taper angle less than 10 °) and tight fit, which ensures their tightness.
При ходьбе сферическая головка 7 совершает относительно оси вертлужной чашки с вкладышем 8 угловые перемещения αx и αy, а вертлужная чашка относительно оси вертлужной впадины - дополнительные угловые перемещения αx, αy и угловое перемещение αz. Таким образом конструкция эндопротеза обеспечивает три степени подвижности, свойственные анатомическому ТБС человека.When walking, the
Наличие в конструкции вертлужной чашки наружной упругой сферической тонкостенной оболочки 12, контактирующей с хрящевым слоем вертлужной впадины, позволяет увеличить площадь контакта между ними, более равномерно распределить нагрузку на хрящевой слой, а следовательно, снизить интенсивность его износа, т.е. увеличить время использования эндопротеза без проведения ревизионной операции.The presence in the design of the acetabulum of the outer elastic spherical thin-
При использовании взятого за прототип биартикулярного эндопротеза с жесткой вертлужной чашкой контакт ее наружной правильной сферической формы поверхности радиусом R1 (фиг. 3) с хрящевым слоем толщиной δ радиусом R2, вследствие ее анатомически неправильной сферической формы, происходит по небольшим по площади участкам диаметром D1, ограниченным углом контакта ϕ1, которые и воспринимают усилие F, создаваемое статическим весом человека и динамическими (ударными) нагрузками, возникающими при его движении. В результате, эти участки хрящевого слоя подвержены более интенсивному износу.When using a prototype biarticular endoprosthesis with a rigid acetabular cup, the contact of its external regular spherical surface with a radius of R1 (Fig. 3) with a cartilaginous layer of thickness δ of radius R2, due to its anatomically irregular spherical shape, occurs over small areas with a diameter of D1, limited contact angle ϕ 1 , which also perceives the force F created by the person’s static weight and dynamic (shock) loads arising from his movement. As a result, these sections of the cartilage layer are subject to more intense wear.
Действие усилия F на тонкостенную полусферу 12 заявляемой конструкции эндопротеза (фиг. 3) вызывает ее упругое деформирование - прогибы и выпучивания (в соответствии с законом Паскаля), приводящие к увеличению угла контакта ϕ1 до угла ϕ2 и площади (пятна) контакта до диаметра D2, большего D1, а следовательно к более равномерному распределению нагрузки на хрящевой слой и снижению интенсивности его износа. В процессе ходьбы сферическая тонкостенная оболочка 12, деформируясь, постоянно адаптируется к анатомической форме поверхности хрящевого слоя, а «вафельная» поверхность внутренней полусферы 11 вертлужной чашки является ограничителем ее упругих прогибов. Наличие упругой полусферы позволяет демпфировать импульсные нагрузки на ножку эндопротеза, приводящие к ее расшатыванию в интрамедулярном канале тазобедренной кости и вероятному перелому. Изменением давления жидкости в щелевой полости (в зазоре) можно изменять жесткость упругой оболочки, адаптируя эндопротез к весу пациента, т.е. к действующей на ТБС нагрузке, с учетом характера его повседневной жизнедеятельности.The action of the force F on the thin-
Для изготовления элементов эндопротеза используются традиционные материалы: ножка, вертлужная чашка, трубчатая коническая гофрированная упругая оболочка с армирующими кольцами - титан или биоинертные титановые сплавы; головка - керамика, искусственный сапфир; вкладыш - высокомолекулярный полиэтилен «Chirulen», искусственный сапфир.For the manufacture of elements of the endoprosthesis, traditional materials are used: leg, acetabular cup, tubular conical corrugated elastic shell with reinforcing rings - titanium or bioinert titanium alloys; head - ceramics, artificial sapphire; insert - high molecular weight Chirulen polyethylene, artificial sapphire.
Отсутствие возможности попадания продуктов износа сферического подвижного соединения в мышечные ткани организма человека позволяет избежать возникновения воспалительных процессов и дополнительных затрат времени на их удаление из тканей при замене эндопротеза.The inability to get the wear products of the spherical mobile joint into the muscle tissues of the human body avoids the occurrence of inflammatory processes and additional time spent on their removal from the tissues when replacing the endoprosthesis.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117462A RU2653273C2 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Biarticular liquid anatomically adaptable hip endoprosthesis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117462A RU2653273C2 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Biarticular liquid anatomically adaptable hip endoprosthesis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016117462A RU2016117462A (en) | 2017-11-10 |
| RU2653273C2 true RU2653273C2 (en) | 2018-05-07 |
Family
ID=60264258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016117462A RU2653273C2 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Biarticular liquid anatomically adaptable hip endoprosthesis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653273C2 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2727856A1 (en) * | 1994-12-07 | 1996-06-14 | Erami | Self-lubricating hip joint prosthesis |
| RU2089135C1 (en) * | 1993-12-30 | 1997-09-10 | Сергей Васильевич Архипов | Complete hip joint prosthesis |
| FR2795302A1 (en) * | 1999-06-23 | 2000-12-29 | Rech S Et De Fabrication S E R | Hip prosthesis comprises a spherical head, a stem and an ambulatory component comprising a polyethylene or metal cup fixed in a cavity, the surfaces contacting the head and the socket being of high friction material |
| RU2163791C1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-03-10 | Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена | Bipolar single-pole hip joint endoprosthesis head |
| RU2259179C2 (en) * | 2003-05-14 | 2005-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Эндосервис" | Bipolar hip joint endoprosthesis |
| RU2300350C2 (en) * | 2005-07-15 | 2007-06-10 | Научно-исследовательский центр Татарстана "Восстановительная травматология и ортопедия" | Hip joint endoprosthesis |
| JP2007215989A (en) * | 2005-10-20 | 2007-08-30 | Benoist Girard Sas | Total hip prosthesis |
| RU2390318C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-05-27 | Государственное учреждение "Научно-исследовательский центр Татарстана "Восстановительная травматология и ортопедия" | Femoral prosthesis |
| US20100262257A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Patrick Cruchet | Joint Prosthesis for a Human Body and Associated Method |
-
2016
- 2016-05-04 RU RU2016117462A patent/RU2653273C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2089135C1 (en) * | 1993-12-30 | 1997-09-10 | Сергей Васильевич Архипов | Complete hip joint prosthesis |
| FR2727856A1 (en) * | 1994-12-07 | 1996-06-14 | Erami | Self-lubricating hip joint prosthesis |
| FR2795302A1 (en) * | 1999-06-23 | 2000-12-29 | Rech S Et De Fabrication S E R | Hip prosthesis comprises a spherical head, a stem and an ambulatory component comprising a polyethylene or metal cup fixed in a cavity, the surfaces contacting the head and the socket being of high friction material |
| RU2163791C1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-03-10 | Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена | Bipolar single-pole hip joint endoprosthesis head |
| RU2259179C2 (en) * | 2003-05-14 | 2005-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Эндосервис" | Bipolar hip joint endoprosthesis |
| RU2300350C2 (en) * | 2005-07-15 | 2007-06-10 | Научно-исследовательский центр Татарстана "Восстановительная травматология и ортопедия" | Hip joint endoprosthesis |
| JP2007215989A (en) * | 2005-10-20 | 2007-08-30 | Benoist Girard Sas | Total hip prosthesis |
| RU2390318C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-05-27 | Государственное учреждение "Научно-исследовательский центр Татарстана "Восстановительная травматология и ортопедия" | Femoral prosthesis |
| US20100262257A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Patrick Cruchet | Joint Prosthesis for a Human Body and Associated Method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016117462A (en) | 2017-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220062000A1 (en) | Implant and anchor assembly | |
| US5462563A (en) | Orthopaedic implant | |
| JP6109515B2 (en) | Acetabular cup with bending resistance | |
| EP2451389B1 (en) | Hip joint device | |
| EP3197400B1 (en) | Hip prosthesis devices | |
| WO2016184293A1 (en) | Acetabular socket of composite artificial hip joint | |
| EP2451401B1 (en) | Hip joint device | |
| WO2020193078A1 (en) | Bone joint implants | |
| US10729550B2 (en) | Dual mobility acetabular cup assembly for artificial hip joint | |
| CN210631347U (en) | Acetabular lining and acetabular outer cup of artificial total hip joint | |
| RU2653273C2 (en) | Biarticular liquid anatomically adaptable hip endoprosthesis | |
| US20200405496A1 (en) | Bone joint implants | |
| EP3069691A1 (en) | Hip joint device | |
| TWI571252B (en) | Acetabular cup structure | |
| RU2662710C2 (en) | Biarticular fluid-circulating anatomically adaptable hip endoprosthesis | |
| RU2653805C2 (en) | Biarticular hip endoprosthesis with spherical hydrostatic support of head | |
| CN112022448B (en) | High-mobility artificial shoulder joint prosthesis | |
| US20190358043A1 (en) | Artificial hip joint comprising composite ball | |
| CN104783932B (en) | Acetabular component | |
| CN208851721U (en) | A kind of implanting instrument | |
| JP6830995B2 (en) | liner | |
| US20220160514A1 (en) | Bone joint implants | |
| RU2605149C2 (en) | Closed hip endoprosthesis | |
| CN211094996U (en) | Hip joint system and acetabular prosthesis thereof | |
| RU116769U1 (en) | Joint Endoprosthesis of Isotropic Pyrolytic Carbon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180524 |