Результат интеллектуальной деятельности: Эндопротез тазобедренного сустава

Изобретение относится к медицине, а именно, к оперативной ортопедии и может быть использовано для тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, а также лечения перипротезных переломов и нестабильности ножки эндопротеза тазобедренного сустава.

Известны разработки эндопротеза тазобедренного сустава, которые позволяют проводить лечение таких послеоперационных осложнений, как перипротезные переломы и нестабильность бедренного компонента эндопротеза [Батпенов Н. Д., Франке Р. , Клеминг У. , Гатцке Ф. , Баймагамбетов Ш. А., Батпен А. Экспериментальные исследования прочности бедренного компонента нового эндопротеза тазобедренного сустава // Клиническая медицина Казахстана. 2013. №1 (27) – С. 63-65; Варфоломеев Д.И., Самодай В.Г. Разработка эндопротеза тазобедренного сустава для лечения больных с ложными суставами шейки бедренной кости // Политравма. 2017. № 1. – С. 20-25].

Известен эндопротез тазобедренного сустава [патент RU 2251995, A61F2/32]. Он представляет собой пустотелую ножку, содержащую штифт, выступающий из эндопротеза на расстояние 0,25-0,35 длины ножки, при этом в верхней части штифта выполнено отверстие для установки фиксатора, а в нижней выступающей части выполнено два отверстия для установки винтов. В случае развития нестабильности ножки или перипротезного перелома в месте выхода штифта из ножки возможна дополнительная фиксация эндопротеза винтами для создания стабильности ножки эндопротеза или отломков сломанной кости. Недостатком данного эндопротеза является то, что в случае перелома кости в других местах, например, дистальнее штифта, данный эндопротез не позволяет фиксировать отломки, и для восстановления целостности кости требуется травматичное оперативное вмешательство. Часто нестабильность и перипротезные переломы развиваются на фоне остеопороза, характерного для пациентов пожилого и старческого возраста, для которых травматичные оперативные вмешательства сопряжены с риском для жизни.

Другим недостатком данного эндопротеза является то, что при развитии нестабильности дополнительная фиксация эндопротеза винтами и фиксатором осуществляется в проксимальной трети бедра, окруженного большим массивом мягких тканей. Также в данной области отмечается наличие крупных сосудов и нервных стволов, в связи с чем, возможно их повреждение, поскольку ножка располагается в канале бедренной кости строго в определенном положении и соответственно, каналы для введения винтов также располагаются в определенном положении. Это не позволяет вводить винты в произвольном положении, чтобы избежать повреждения мягких тканей, сосудов и нервов.

Известен интрамедуллярный штифт MetaDiaFix-PP для ретроградного остеосинтеза перипротезных переломов и лечения нестабильности ножки эндопротеза [Челноков А.Н., Пивень И.М., Бабушкин В.Н., Близнец Д.Г. Лечение перипротезных переломов бедра методом интрамедуллярного удлинения ножки эндопротеза. - Хирургия тазобедренного сустава. 2012;1:122-130], имеющий на одном конце гильзу, в которой фиксируется во время операции ножка эндопротеза. Фиксация штифта в дистальном отделе бедренной кости осуществляется винтами. Одним из недостатков данного штифта является его большой диаметр, что обусловлено необходимостью размещения гильзы большого диаметра – от 11 до 22 мм. Это требует рассверливания отверстия соответствующего диаметра в области мыщелков бедра для введения штифта. Поскольку входное отверстие находится в области опорной поверхности мыщелков бедренной кости, то при установке штифта происходит значительное повреждение данной поверхности. Также, в связи с большим диаметром штифта, для его установки необходимо дополнительное рассверливание канала бедренной кости, что является более травматичным вмешательством, чем введение штифта без рассверливания.

Следующим недостатком данного штифта является необходимость его индивидуального изготовления в зависимости от типа и размеров ножки установленного эндопротеза и ее размеров, что многократно повышает его стоимость. Также, вследствие большого диаметра штифта при его установке отсутствует возможность изменения его положения относительно оси бедренной кости для надежной фиксации в гильзе штифта ножки эндопротеза.

Наиболее близким из известных эндопротезов тазобедренного сустава к заявляемому является эндопротез, входящий в состав «Комплекта для эндопротезирования тазобедренного сустава» [патент RU №2591534, A61F2/32]. Комплект состоит из вертлужного компонента, сферической головки, шейки и ножки эндопротеза, интрамедуллярного штифта. На конце ножки эндопротеза имеется внешняя резьба для соединения с интрамедуллярным штифтом. Верхняя часть интрамедуллярного штифта выполнена в виде цилиндра с внутренней резьбой для соединения с ножкой эндопротеза, нижняя часть штифта выполнена в виде трубки, имеющей отверстия для динамических и статических винтов. Верхняя и нижняя части интрамедуллярного штифта соединены посредством блокирующего механизма, обеспечивающего возможность соединения интрамедуллярного штифта с ножкой эндопротеза независимо от ее положения в канале бедренной кости.

Недостатком данного эндопротеза, входящего в состав комплекта для эндопротезирования тазобедренного сустава является то, что в случае развития нестабильности бедренного компонента эндопротеза – его ножки, или развития перипротезного перелома требуется введение интрамедуллярного штифта через отдельный доступ в области коленного сустава, что требует дополнительного повреждения суставной поверхности сустава, а также мягких тканей сустава.

Задача изобретения – снижение травматичности при оперативном лечении нестабильности бедренного компонента эндопротеза и перипротезных переломов.

Заявляемый эндопротез тазобедренного сустава состоит из вертлужного компонента, сферической головки, шейки (1) и ножки эндопротеза (2), первого интрамедуллярного штифта (7) и второго интрамедуллярного штифта (8). В ножке эндопротеза (2) имеется цилиндрический канал (17), расположенный вдоль оси ножки (2), на всем протяжении канала (17), кроме его нижней части, параллельно ему в ножке (2) эндопротеза имеется паз (18). Также в верхней и нижней частях канала (17) перпендикулярно его оси в одной плоскости располагаются верхнее (16) и нижнее (12) несквозные отверстия. Первый интрамедуллярный штифт (7) расположен в цилиндрическом канале (17) и выполнен в виде трубки с наружным выступом (14), входящим в паз (18) ножки эндопротеза и расположенным вдоль оси трубки в верхней ее части. Также внутри первого интрамедуллярного штифта (7) вдоль его оси на всем протяжении кроме его нижней части с внутренней стороны имеется паз (19), а в верхней и нижней частях первого интрамедуллярного штифта (7) перпендикулярно его оси в одной плоскости располагаются первое верхнее (20), второе верхнее (21) и нижнее (13) сквозные отверстия. В первом верхнем сквозном отверстии (20) первого интрамедуллярного штифта (7) вдоль его оси находится первый цилиндрический фиксатор (3) из ферромагнита для возможности взаимодействия с магнитом (23), подносимым к поверхности тела во время операции, имеющий Т-образное сечение и пружина (4), в свободном состоянии которой выступающая часть первого цилиндрического фиксатора (3) располагается в верхнем несквозном отверстии (16) ножки (2). Внутри первого интрамедуллярного штифта (7) расположен второй интрамедуллярный штифт (8), выполненный в виде трубки с наружным выступом (15), входящим в паз первого интрамедуллярного штифта (7), и расположенным вдоль оси трубки в верхней ее части. В верхней части второго интрамедуллярного штифта (8) перпендикулярно его оси располагается сквозное отверстие (22), расположенное в плоскости второго верхнего (21) и нижнего (13) сквозных отверстий первого интрамедуллярного штифта (7), причем в верхнем сквозном отверстии (22) второго интрамедуллярного штифта (8) вдоль его оси находится второй цилиндрический фиксатор (5) из ферромагнита для возможности взаимодействия с магнитом (23), подносимым к поверхности тела во время операции, имеющий Т-образное сечение и пружина (6), в свободном состоянии которой выступающая часть второго цилиндрического фиксатора (5) находится во втором верхнем сквозном отверстии (21) первого интрамедуллярного штифта (7). В нижней части второго интрамедуллярного штифта (8) имеются сквозные отверстия для динамических и статических винтов (9, 10, 11), расположенные перпендикулярно его оси. Все элементы эндопротеза, кроме первого и второго цилиндрических фиксаторов (3 и 5) выполнены из парамагнетиков.

Составные части заявляемого комплекта для эндопротезирования тазобедренного сустава могут быть реализованы следующим образом.

Вертлужный компонент, шейка эндопротеза (1), ножка эндопротеза (2), представляют собой элементы типового эндопротеза и выполняются из специальных медицинских сплавов. Сферическая головка и соответствующий ей вкладыш могут быть выполнены из материалов, применяемых при изготовлении эндопротезов, например, специальные медицинские сплавы и поперечно связанный полиэтилен, соответственно.

Первый интрамедуллярный штифт (7) и второй интрамедуллярный штифт (8) изготавливаются из специальных медицинских сплавов, представляет собой типовые штифты, применяемые в травматологии и ортопедии. Нижняя часть второго интрамедуллярного штифта может быть выполнен в виде «грибовидного» расширения, закрывающего нижнюю часть ножки и компоненты, которые в ней располагаются. Это целесообразно для того, чтобы при установке бедренного компонента эндопротеза – его ножки, содержимое костно-мозгового канала не попало внутрь эндопротеза. Блокирование штифта путем введения винтов в соответствующие отверстия, осуществляется одним из общепринятых методов, например, методом «свободной руки» под контролем электронно-оптического преобразователя.

Цилиндрические фиксаторы (3, 5) могут быть выполнены из медицинской стали, обладающей ферромагнитными свойствами.

Пружины (4, 6) могут быть выполнены из пружинной стали.

В качестве магнита (23) может быть использован постоянный магнит.

Таким образом, реализация заявляемого эндопротеза не вызывает сомнений, так как для его изготовления используются типовые металлоконструкции и материалы, применяемые в травматологии и ортопедии.

Эндопротез используют следующим образом.

При первичном эндопротезировании любым из известных способов осуществляют доступ к тазобедренному суставу, например передне-латеральным доступом. Резецируют головку и шейку бедренной кости. Обрабатывают соответствующими развертками вертлужную впадину, устанавливают чашку эндопротеза. Обрабатывают костно-мозговой канал бедренной кости при помощи соответствующих рашпилей. Устанавливают ножку эндопротеза.

В случае развития перипротезного перелома (24), в положении больного на здоровом боку производится выдвижение первого (7) и второго (8) интрамедуллярных штифтов, см. фиг. (5, 6). Все манипуляции проводятся под контролем электронно-оптического преобразователя, для того, чтобы контролировать в случае смещения отломков положение штифтов в костно-мозговом канале.

Магнит (23) первоначально подносится к поверхности тела в проекции нижней части ножки (2) эндопротеза, верхняя треть бедра, с латеральной стороны. Поскольку компоненты эндопротеза выполнены из парамагнетиков, а первый и второй цилиндрические фиксаторы (3, 5) из ферромагнетиков, то вследствие притяжения последних к магниту (23), они выходят из верхнего несквозного отверстия ножки (16) и второго верхнего сквозного отверстие первого интрамедуллярного штифта (7) соответственно. Затем магнит (23) перемещается вдоль бедренной кости в направлении коленного сустава. Вместе с ним за счет притягивания к магниту первого (3) и второго (5) цилиндрических фиксаторов происходит выдвижение первого интрамедуллярного штифта (7) и второго интрамедуллярного штифта (8), фиг.5. При полном выдвижении первого интрамедуллярного штифта (7) его выступ (14), который движется в пазу (18) ножки (2), упирается во внутреннюю часть канала ножки (17), поскольку паз 18 заканчивается на уровне нижней части ножки (2), фиг. 2, 5. По мере дальнейшего перемещения магнита (23) вдоль бедра происходит его удаление от первого цилиндрического фиксатора (3), в связи с чем, действие магнита на него ослабевает и под действием пружины (4) происходит его выталкивание в нижнее несквозное отверстие (12) ножки (2). При дальнейшем перемещении магнита (23) аналогичным образом происходит фиксация второго интрамедуллярного штифта (8) в конечном положении, фиг. 5.

После того, как произойдет фиксация первого интрамедуллярного штифта (7) и второго интрамедуллярного штифта 8 осуществляется введение блокирующих винтов (26) под контролем электронно-оптического преобразователя методом «свободной руки».

Таким образом, в случае развития перипротезного перелома в средней трети бедренной кости (25) фиксация отломков осуществляется за счет стабильной ножки и винтов (26) во втором интрамедуллярном штифте (8). В случае развития перипротезных переломов в других отделах бедренной кости (25), второй интрамедуллярный штифт (8) также может быть использован в качестве интрамедуллярного фиксатора.

В случае развития нестабильности бедренного компонента эндопротеза производится дополнительная фиксация винтами (26) эндопротеза в нижней трети бедренной кости (25), а также дополнительная фиксация за счет контакта штифта со стенками костно-мозгового канала в средней трети бедренной кости. Это способствует обеспечению стабильности имплантата и соответственно, врастанию костной ткани в ножку эндопротеза.

Таким образом предложенное решение заключается в разработке эндопротеза тазобедренного сустава, состоящего из вертлужного компонента, сферической головки, шейки и ножки эндопротеза, интрамедуллярного штифта, дополнительно введен второй интрамедуллярный штифт, в ножке эндопротеза имеется цилиндрический канал, расположенный вдоль оси ножки, на всем протяжении канала, кроме его нижней части, параллельно ему в ножке эндопротеза имеется паз, также в верхней и нижней частях канала перпендикулярно его оси в одной плоскости располагаются верхнее и нижнее несквозные отверстия, первый интрамедуллярный штифт расположен в цилиндрическом канале и выполнен в виде трубки с наружным выступом, входящим в паз ножки эндопротеза и расположенным вдоль оси трубки в верхней ее части, также внутри первого интрамедуллярного штифта вдоль его оси на всем протяжении кроме его нижней части с внутренней стороны имеется паз, а в верхней и нижней частях первого интрамедуллярного штифта перпендикулярно его оси в одной плоскости располагаются первое верхнее, второе верхнее и нижнее сквозные отверстия, причем в первом верхнем сквозном отверстии первого интрамедуллярного штифта вдоль его оси находится первый цилиндрический фиксатор из ферромагнита для возможности взаимодействия с магнитом, подносимым к поверхности тела во время операции, имеющий Т-образное сечение и пружина, в свободном состоянии которой выступающая часть первого цилиндрического фиксатора располагается в верхнем несквозном отверстии ножки, внутри первого интрамедуллярного штифта расположен второй интрамедуллярный штифт, выполненный в виде трубки с наружным выступом, входящим в паз первого интрамедуллярного штифта, и расположенным вдоль оси трубки в верхней ее части, в верхней части второго интрамедуллярного штифта перпендикулярно его оси располагается сквозное отверстие, расположенное в плоскости второго верхнего и нижнего сквозных отверстий первого интрамедуллярного штифта, причем в верхнем сквозном отверстии второго интрамедуллярного штифта вдоль его оси находится второй цилиндрический фиксатор из ферромагнита для возможности взаимодействия с магнитом, подносимым к поверхности тела во время операции, имеющий Т-образное сечение и пружина, в свободном состоянии которой выступающая часть второго цилиндрического фиксатора находится во втором верхнем сквозном отверстии первого интрамедуллярного штифта, в нижней части второго интрамедуллярного штифта имеются сквозные отверстия для динамических и статических винтов, расположенные перпендикулярно его оси, причем все элементы эндопротеза кроме первого и второго цилиндрических фиксаторов выполнены из парамагнетиков, при этом имеется возможность выдвижения первого интрамедуллярного штифта вдоль оси ножки и фиксации его с помощью первого цилиндрического фиксатора в нижнем несквозном отверстии ножки, и возможность выдвижения второго интрамедуллярного штифта вдоль оси ножки и фиксации его с помощью второго цилиндрического фиксатора в нижнем сквозном отверстии первого интрамедуллярного штифта.

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

Изобретательский уровень предложенного решения заключается в снижении травматичности при оперативном лечении нестабильности бедренного компонента эндопротеза и перипротезных переломов.

Описание к фигурам:

Фигура 1. – Структурная схема эндопротеза тазобедренного сустава,

1 – шейка

2 – ножка;

3 – первый цилиндрический фиксатор;

4 – пружина первого цилиндрического фиксатора;

5 – второй цилиндрический фиксатор;

6 – пружина второго цилиндрического фиксатора;

7 – первый интрамедуллярный штифт;

8 – второй интрамедуллярный штифт;

9, 10, 11 – отверстия для динамических и статических винтов;

12 – нижнее несквозное отверстие ножки;

13 – нижнее сквозное отверстие первого интрамедуллярного штифта;

14 – выступ первого интрамедуллярного штифта;

15 - выступ второго интрамедуллярного штифта;

Фигура.2 – Структурная схема эндопротеза без интрамедуллярных штифтов

1 – шейка

2 – ножка;

16 – верхнее несквозное отверстие ножки;

17 – цилиндрический канал ножки;

18 – паз цилиндрического канала ножки;

Фигура 3 – Первый интрамедуллярный штифт,

7 – первый интрамедуллярный штифт;

13 – нижнее сквозное отверстие первого интрамедуллярного штифта;

14 – выступ первого интрамедуллярного штифта;

19 – паз первого интрамедуллярного штифта;

20 – первое верхнее сквозное отверстие первого интрамедуллярного штифта;

21 – второе верхнее сквозное отверстие первого интрамедуллярного штифта;

Фигура 4 – Второй интрамедуллярный штифт

9, 10, 11 – отверстия для динамических и статических винтов;

15 - выступ второго интрамедуллярного штифта;

22 – верхнее сквозное отверстие второго интрамедуллярного штифта;

Фигура 5 – механизм выдвижения интрамедуллярных штифтов

1 – шейка

2 – ножка;

3 – первый цилиндрический фиксатор;

5 – второй цилиндрический фиксатор;

7 – первый интрамедуллярный штифт;

8 – второй интрамедуллярный штифт;

9, 10, 11 – отверстия для динамических и статических винтов;

16 – верхнее несквозное отверстие ножки;

17 – цилиндрический канал ножки;

23 – магнит;

Фигура 6 – Схема лечения перипротезного перелома в средней трети бедренной кости

1 – шейка

2 – ножка;

3 – первый цилиндрический фиксатор;

5 – второй цилиндрический фиксатор;

7 – первый интрамедуллярный штифт;

8 – второй интрамедуллярный штифт;

10, 11 – отверстия для динамических и статических винтов;

16 – верхнее несквозное отверстие ножки;

17 – цилиндрический канал ножки;

24 – линия перелома;

25 – бедренная кость;

26 – винт.