Устройство для позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава

Изобретение относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии и может быть использовано при эндопротезировании тазобедренного сустава.

Правильное позиционирования бедренного компонента эндопротеза (ножки) включает в себя установку ее под необходимыми углами к оси бедренной кости и оси ее шейки, а также на необходимом расстоянии от большого или малого вертела. Это обеспечивает восстановление необходимого бедренного центра ротации (вертикального и горизонтального) и, соответственно, длины конечности и офсета.

Известно устройство для позиционирования бедренного компонента эндопротеза, позволяющее оценивать длину конечности и офсет, описанное в Руководстве по эндопротезированию тазобедренного сустава / под ред. P.M. Тихилова, В.М. Шаповалова. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена, 2008. - С. 194. Во время операции эндопротезирования тазобедренного сустава перед тем, как вывихнуть бедро, в стандартном положении ноги (разгибание 180°, отведение и ротация - 0°) в крыло подвздошной кости на уровне передне-верхней ости вводят металлический фиксатор, имеющий вертикальный штырь, на который крепят измерительную планку с подвижным бегунком. Измеряют расстояние между фиксатором и любой точкой на большом вертеле. После установки пробных компонентов эндопротеза повторно измеряют расстояние между вышеуказанными точками, что позволяет определить длину конечности и офсет после операции.

Недостатком данного устройства является то, что при его использовании необходимо вводить в крыло подвздошной кости фиксатор, что сопряжено с дополнительным повреждением мягких тканей, сосудисто-нервных пучков, подвздошной кости. Устройство позволяет оценить длину конечности, т.е. глубину посадки ножки эндопротеза, при этом оно не позволяет оценивать другие параметры положения бедренного компонента эндопротеза, например, торсию и положение ножки во фронтальной плоскости.

Известно устройство для позиционирования бедренного компонента эндопротеза, описанное Yuki Fujihara, Shigeo FukuniShi, ToMokazu Fukui, Shoji niShio, Shohei okahiSa, Yu TakeDa, kenji kuroSaka, Shinichi YoShiYa Use of the G-guide for Measuring Stem Antetorsion During Total Hip Arthroplasty / Orthopedics. - 2016. - T. 39. - №2. - P. 271-275 https://doi.org/10.3928/01477447-20160201-0. Устройство состоит из двух частей - направителя, который фиксируется на голени и угломера, который фиксируется на рашпиле для установки бедренного компонента эндопротеза. Каждая составная часть в своем составе имеет отвес, который показывает вертикаль. Во время операции угол торсии шейки бедренного компонента эндопротеза оценивается относительно вертикали.

Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет оценивать только один параметр - угол торсии бедренного компонента эндопротеза и не позволяет определять другие параметры которые необходимы для корректной установки ножки: глубину посадки, офсет, соосность оси ножки и оси бедренной кости.

Наиболее близким из известных к заявляемому является устройство позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, патент РФ на изобретение №2609291.

Устройство включает направитель, который представляет собой прямоугольную пластину. На одном из его концов имеется фиксатор коленного сустава, на другом нанесена шкала. На направителе располагается съемный подвижный блок, в центре которого имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель. Съемный подвижный блок содержит первый цилиндрический шарнир с осью, расположенной перпендикулярно плоскости направителя, к которому через второй цилиндрический шарнир присоединена направляющая планка, выполненная в форме параллелепипеда. На ней находится еще один подвижный блок, к нижней стороне которого через кронштейн прикреплен фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза. На первом цилиндрическом шарнире имеется азимутальная шкала.

Устройство позволяет оценивать положение бедренного компонента во фронтальной плоскости, т.е. соосность оси бедренной кости и оси ножки эндопротеза.

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности оценки торсии бедренного компонента эндопротеза, положения вертикального и горизонтального бедренных центров ротации, длины конечности и офсета.

Задача изобретения - повышение точности установки бедренного компонента эндопротеза.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве для позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, состоящем из направителя в виде прямоугольной пластины, на нижнем конце которого имеется зажим для фиксации направителя на коленном суставе, на верхнем конце направителя имеются продольная шкала и расположенные друг под другом два сквозных отверстия, перпендикулярных его широкой стороне, при этом верхнее отверстие предназначено под иглу для определения верхушки большого вертела, а нижнее отверстие предназначено под самонарезающий стержень для введения в область верхней трети бедренной кости, также на направителе находится первый съемный подвижный блок, в центре которого имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель, с одной стороны первого съемного подвижного блока имеется перпендикулярное узкой стороне направителя отверстие с резьбой, в котором находится болт-фиксатор первого съемного подвижного блока на направителе, а с противоположной стороны первого съемного подвижного блока имеется первый цилиндрический шарнир со шкалой и с осью, расположенной перпендикулярно плоскости широкой стороны направителя, при этом к первому цилиндрическому шарниру первого съемного подвижного блока через второй цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока, ось которого перпендикулярна оси первого цилиндрического шарнира, присоединена направляющая планка, выполненная в форме параллелепипеда, на которой находится второй подвижный блок, к нижней стороне которого через кронштейн прикреплен фиксатор для конуса пробной шейки бедренного компонента эндопротеза, дополнительно введены третий съемный подвижный блок, расположенный на нижнем конце направителя, в центре третьего съемного подвижного блока имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель, к стороне третьего съемного подвижного блока, параллельной широкой стороне направителя, неподвижно перпендикулярно ей присоединена трубка, расположенная в центре третьего съемного подвижного блока, в канале трубки находится стержень цилиндрической формы, соответствующий каналу трубки, четвертый съемный подвижный блок, расположенный на верхнем конце направителя, в центре четвертого съемного подвижного блока имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель, на стороне, параллельной широкой стороне направителя перпендикулярно его оси неподвижно фиксирована линейка, также на втором цилиндрическом шарнире первою съемного подвижного блока дополнительно нанесена шкала.

При изучении других известных конструктивно-технических решений в данной области медицины указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, на фиг. 2 - конструкция третьего, четвертого съемных подвижных блоков и стержня, на фиг. 3 - конструкция первого и второго съемных подвижных блоков, на фиг. 4 - возможные варианты расположения бедренного компонента эндопротеза во фронтальной плоскости, на фиг. 5 - схема расположения устройства при определении длины конечности и офсета, на фиг. 6 - схема расположения устройства при определении положения бедренного компонента эндопротеза, на фиг. 7 - схема расположения устройства при определении торсии ножки эндопротеза.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - направитель;

2, 3 - сквозные отверстия;

4 - четвертый съемный подвижный блок;

5 - линейка;

6 - болт-фиксатор;

7 - первый съемный подвижный блок;

8 - первый цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

9 - второй цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

10 - направляющая планка;

11 - второй подвижный блок;

12 - фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза;

13 - зажим для фиксации направителя на коленном суставе;

14 - третий съемный подвижный блок;

15 - трубка третьего съемного подвижного блока;

16 - стержень.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

4 - четвертый съемный подвижный блок;

5 - линейка;

14 - третий съемный подвижный блок;

15 - трубка третьего съемного подвижного блока;

16 - стержень.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:

7 - первый съемный подвижный блок;

8 - первый цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

9 - второй цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

10 - направляющая планка;

11 - второй подвижный блок;

12 - фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза;

17 - азимутальная шкала первого цилиндрического шарнира первого съемного подвижного блока;

18 - азимутальная шкала второго цилиндрического шарнира первого съемного подвижного блока;

19 - кронштейн.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения:

O - ось бедренной кости;

N - ось бедренного компонента эндопротеза.

На фиг.5 приняты следующие обозначения:

1 - направитель;

2, 3 - сквозные отверстия;

4 - четвертый съемный подвижный блок;

5 - линейка;

13 - зажим для фиксации направителя на коленном суставе;

20 - тазовая кость;

21 - бедренная кость (большой вертел);

22 - игла;

23 - самонарезающий стержень;

24 - мыщелки бедренной кости.

На фиг. 6 приняты следующие обозначения:

е - ось бедренной кости;

d - ось шейки;

1 - направитель;

2, 3 - сквозные отверстия;

7 - первый съемный подвижный блок;

8 - первый цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

9 - второй цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

10 - направляющая планка;

12 - фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза;

21 - бедренная кость (большой вертел);

25 - пробная шейка;

26 -рашпиль для обработки канала бедренной кости.

На фиг. 7 приняты следующие обозначения:

1 - направитель;

7 - первый съемный подвижный блок;

8 - первый цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

9 - второй цилиндрический шарнир первого съемного подвижного блока;

10- направляющая планка;

11 - второй подвижный блок;

12 - фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза;

13 - зажим для фиксации направителя на коленном суставе; 16 - стержень;

19 - кронштейн;

21 - бедренная кость (большой вертел);

25 - пробная шейка;

27 - шейка бедренной кости (опил);

28 - большеберцовая кость;

h - ось шейки;

k - ось большеберцовой кости;

с - ось, параллельная транскондилярной оси;

угол α - угол торсии шейки бедренного компонента эндопротеза.

Заявляемое устройство для позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава состоит (см. фиг. 1) из направителя 1, в виде прямоугольной пластины, на нижнем конце направителя 1 имеется зажим для фиксации направителя 1 на коленном суставе 13, на верхнем конце направителя 1 имеются продольная шкала и расположенные друг под другом два сквозных отверстия 2 и 3, перпендикулярных его широкой стороне, при этом верхнее отверстие предназначено под иглу 22 (см. фиг. 5) для определения верхушки большого вертела 21, а нижнее отверстие предназначено под самонарезающий стержень 23 для введения в область верхней трети бедренной кости. Также на направителе 1 находится первый съемный подвижный блок 7, в центре которого имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель 1. С одной стороны первого съемного подвижного блока 7 имеется перпендикулярное узкой стороне направителя 1 отверстие с резьбой, в котором находится болт-фиксатор 6 первого съемного подвижного блока 7 на направителе 1, а с противоположной стороны первого съемного подвижного блока 7 имеется первый цилиндрический шарнир 8 с азимутальной шкалой и с осью, расположенной перпендикулярно плоскости широкой стороны направителя 1. При этом к первому цилиндрическому шарниру 8 первого съемного подвижного блока 7 через второй цилиндрический шарнир 9 первого съемного подвижного блока 7, ось которого перпендикулярна оси первого цилиндрического шарнира 8, присоединена направляющая планка 10, выполненная в форме параллелепипеда, на которой находится второй подвижный блок 11. К его нижней стороне через кронштейн 19 прикреплен фиксатор для конуса пробной шейки бедренного компонента эндопротеза 12. На втором цилиндрическом шарнире 9 первого съемного подвижного блока 7 имеется азимутальная шкала. Третий съемный подвижный блок 14 расположен на нижнем конце направителя 1. В центре третьего съемного подвижного блока 14 имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель 1, к стороне третьего съемного подвижного блока 14, параллельной широкой стороне направителя 1, неподвижно перпендикулярно ей присоединена трубка 15, расположенная в центре третьего съемного подвижного блока 14. В канале трубки находится стержень 16 цилиндрической формы, соответствующий каналу трубки 15.

Четвертый съемный подвижный блок 4 расположен на верхнем конце направителя 1. В центре четвертого съемного подвижного блока 4 имеется сквозное отверстие прямоугольной формы для установки на направитель 1. На стороне, параллельной широкой стороне направителя 1 перпендикулярно его оси неподвижно фиксирована линейка 5.

Составные части заявляемого устройства для позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава могут быть реализованы следующим образом.

Направитель 1 представляет собой металлическую пластину, выполненную в форме параллелепипеда.

Первый третий и четвертый съемные подвижные блоки 4, 7, 14 могут быть сделаны из металла с отверстием прямоугольной формы в центре для направителя 1.

Конструкция направителя 1 и съемных подвижных блоков аналогична конструкции типового штангенциркуля.

Первый цилиндрический шарнир 8 представляет собой одноосный шарнир, который может быть выполнен в виде двух пластин, соединенных болтом с гайкой (см. фиг. 3), при этом на соединяющихся поверхностях пластин могут присутствовать антиротационные выступы для жесткой фиксации под определенным углом.

Второй цилиндрический шарнир 9 первого съемного подвижного блока представляет собой одноосный шарнир и может быть выполнен в виде двух пластин с отверстиями в каждой из них, соединенные болтом с гайкой, движения в шарнире свободные.

Зажим для фиксации направителя на коленном суставе 13 представляет собой типовой зажим для сустава, обычно используемый в наборах инструментов для эндопротезирования коленного сустава (см., например, hup://www.zimmer-orthopeclics.ch/content/pdf/en-GB/NexGen_LPS-Flex_Mobile_Surgical_Technique_(97-5946-202-00_Rev_1)_(10_2010)_CE_Version.pdf, дата обращения 12.07.2019 г.), имеет возможность смещаться относительно центра направителя 1, а также перемещаться вдоль направителя 1.

Игла 22 представляет собой типовую иглу для инъекций.

Самонарезающий стержень 23 представляет собой типовой стержень, используемый в аппаратах внешней фиксации, например, аппарате Илизарова, КСВП (комплект стержневой военно-полевой).

Таким образом, реализация заявляемого устройства для позиционирования бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава не вызывает сомнений, так как для его изготовления используются типовые конструкции, детали и материалы, применяемые в эндопротезировании.

Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.

Предоперационное планирование.

При планировании операции выполняются специальные рентгенограммы таза, пораженного тазобедренного сустава и бедра для определения истинного шеечно-диафизарного угла, антеторсии шейки бедренной кости, оси шейки бедренной кости, см., например, Маркс В.О. Ортопедическая диагностика (руководство-справочник). - Минск. - «Наука и техника». - 1978, с. 397-405. Возможно определение вышеуказанных параметров с использованием компьютерной или магнитно-резонансной томографии. Также при планировании оцениваются такие параметры, как офсет и длина конечности. Они могут быть оценены косвенно, по рентгенограммам, отрезки М (расстояние между верхушкой большого вертела и верхним краем вертлужной впадины - длина конечности до операции) и L (расстояние между верхушкой большого вертела и верхним краем вертлужной впадины - офсет), фиг. 5.

Установка эндопротеза.

Операцию проводят в положении больного на боку. Одним из известных способов, например, передне-латеральным осуществляется доступ к тазобедренному суставу. После рассечения или иссечения капсулы производят оценку исходного офсета и длины конечности. Для этого направитель 1 устанавливают на переднюю поверхность бедра, см. фиг.5, 6 таким образом, чтобы его ось была параллельна оси бедренной кости е. Для этого зажим для фиксации коленного сустава 13 располагают соответствующим образом относительно мыщелков 24 (смещение направителя 1 относительно наружного и внутреннего мыщелков бедренной кости 24 рассчитывается при предоперационном планировании по рентгенограммам), а противоположный конец направителя 1 устанавливают на верхушку большого вертела 21 (смещение направителя 1 относительно верхушки большого вертела 21 медиально или латерально также рассчитывается при предоперационном планировании по рентгенограммам), см. фиг.6. Поскольку верхушка большого вертела 21, в зависимости от хирургического доступа, чаще всего закрыта сухожилиями прикрепляющихся к нему мышц, то для точного определения его самой верхней точки в сквозное отверстие 2 направителя 1 устанавливается игла 22, которая свободно проходит через сухожилия (если находится выше верхушки большого вертела 21) и упирается в кость, если находится ниже, см. фиг.5 (вид сбоку). Таким образом, путем последовательного прокалывания мягких тканей в области верхушки большого вертела 21 иглой 22 и постепенного смещения направителя 1 в дистальном направлении можно точно определить место расположения верхушки большого вертела 21.

Далее производится фиксация направителя 1 в области верхней трети бедренной кости путем ввинчивания в ее передний кортикальный слой самонарезающего стержня 23, (см. фиг.5). Во время операции устройство может сниматься с самонарезающего стержня 23 и со всего бедра, при этом самонарезающий стержень 23 может оставаться в течение всего вмешательства в бедренной кости.

После этого игла 22 удаляется и на направитель 1 сверху устанавливается четвертый съемный подвижный блок 4, фиг. 5. При помощи линейки 5 косвенно оценивается исходный офсет в виде расстояния между направителем 1 и верхним краем вертлужной впадины - L. Также оценивается первоначальная длина конечности между верхушкой большого вертела и верхним краем вертлужной впадины (М), отмеренная по шкале на направителе 1 путем перемещения линейки 5 вдоль шкалы направителя 1. Далее устройство снимается с оперируемой конечности, производятся последующие этапы операции.

После установки пробных компонентов эндопротеза устройство снова устанавливается на оперируемую конечность так, как оно было установлено первоначально. С использованием четвертого съемного подвижного блока 4 производят оценку отрезков L и М и сравнивают их с первоначальными значениями. Таким образом, имеется возможность объективно оценивать изменение длины конечности и офсета относительно их первоначальных значений и сравнивать получаемые результаты с данными предоперационного рентгенологического исследования.

В процессе операции после обработки вертлужной впадины и установки вертлужного компонента эндопротеза производится обработка канала бедренной кости при помощи специальных рашпилей 26 для обработки канала бедренной кости. Рашпили 26 для обработки канала бедренной кости по форме соответствуют бедренному компоненту эндопротеза. После установки рашпиля 26 для обработки канала бедренной кости промежуточного размера в канал бедренной кости на него устанавливается пробная шейка 25. Далее заявляемое устройство устанавливается на оперируемое бедро так же, как оно устанавливалось при оценке первоначальной длины конечности и офсета. При этом в трубку третьего съемного подвижного блока 15 устанавливается стержень 16, таким образом, чтобы он был параллелен оси большеберцовой кости, т.е. располагался посередине голеностопного сустава. Поскольку самонарезающий стержень 23 из бедренной кости не удалялся, то при повторной установке устройства достаточно просто установить направитель 1 на самонарезающий стержень 23. Фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза 12 надевается на конус пробной шейки 25 за счет его смещения по направляющей планке 10 и вращения во втором цилиндрическом шарнире первого съемного подвижного блока 7 (см. фиг.6, 7). Поскольку ось направителя 1 совпадает с осью бедренной кости е, а ось шейки d (расположена под определенным углом к оси рашпиля 26) совпадает с осью направляющей планки 10, то по азимутальной шкале 17 первого цилиндрического шарнира 8 первого съемного подвижного блока можно оценить отклонение во фронтальной плоскости оси рашпиля 26 от оси бедренной кости е. Таким образом, если ось рашпиля 26 не совпадает с осью бедренной кости е, т.е. имеется варусная или вальгусная установка рашпиля 26 для обработки канала бедренной кости, то есть возможность во время операции под другим углом во фронтальной плоскости разработать канал бедренной кости, чтобы установить рашпиль 26 для обработки канала бедренной кости и, соответственно, бедренный компонент эндопротеза в правильное положение (фиг. 4). Поскольку ось с, параллельная транскондилярной оси, относительно которой рассчитывается значение торсии шейки бедренного компонента эндопротеза 26 (угол α на фиг. 7), перпендикулярна оси большеберцовой кости k, то на азимутальной шкале 18 второго цилиндрического шарнира первого съемного подвижного блока 9 можно оценить значение торсии шейки бедренного компонента эндопротеза.

Обработка канала бедренной кости производится рашпилями 26 для обработки канала бедренной кости от минимального до максимального размеров. При этом есть возможность периодически проверять правильность положения рашпилей 26 для обработки канала бедренной кости в канале для максимально точной обработки канала бедренной кости. Для этого фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза 12 снимается с конуса пробной шейки 25 (устройство при этом остается фиксированным к бедру), производится обработка канала бедренной кости рашпилями 26 для обработки канала бедренной кости больших размеров, затем один из таких рашпилей остается установленным в канале, на него надевается пробная шейка 25, на нее - фиксатор для конуса бедренного компонента эндопротеза 12 и производится определение правильности положения рашпиля по вышеописанной методике.

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

- повышение точности установки бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава.