Наш перевод заявки на изобретение: Stinnette A. Socket and prosthesis for joint replacement, US20080177395A1 (Гнездо и протез для замены сустава, 2008). Оригинал на английском языке доступен по ссылке: 2008StinnetteA.
US20080177395A1 США
Изобретатель: Альберт
Стиннетт
Текущий
правопреемник: физическое лицо
Приложения по всему
миру 2007 US 2011 US
Заявка US11/625,277 события:
2007-01-19 Заявка
подана физическим лицом
2007-01-19 Приоритет
US11/625,277
2008-07-24 Публикация
US20080177395A1
2011-03-16 Приоритет
US13/049,721
2011-03-22 Заявка
удовлетворена
2011-03-22 Публикация
US7909882B2
Статус: Истек срок
действия — связан с оплатой пошлины
2029-09-27 Измененное
истечение срока действия
Гнездо и протез
для замены сустава
Альберт Стиннетт
Аннотация
Протезирование
сустава и процедура сокращают количество шагов для завершения замены сустава.
Протезирование сустава состоит из шарового и гнездового блока, который
фиксирует шар в гнезде перед операцией. Блок соединен с костной структурой
пациента и соединен с протезом, который закреплен на другой кости пациента,
например, бедренным имплантатом, закрепленным в бедренной кости и
обеспечивающим соединение на конце шейки, которая легко вставляется в головку
бедренной кости и вертлужную впадину. Для удержания шара в гнезде может
использоваться трос, и/или шар может удерживаться путем расширения в гнезде,
что не ограничивает движения пациента.
Описание
ОБЛАСТЬ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001]
Область
относится к ортопедии и восстановлению переломов и износа несущих нагрузку
костей и суставов.
ПРЕДЫСТОРИЯ
[0002]
Шаровые
суставы и несущие нагрузку конструкции часто повреждаются болезнями, износом и
переломами, которые требуют ремонта или замены этих конструкций. Было
разработано несколько механизмов удержания, которые помогли закрепить несущие
нагрузку конструкции и шаровые и гнездовые соединения; однако ни один из них не
отвечает потребностям стареющего и все более страдающего избыточным весом
населения. Многие механизмы для ремонта и замены требуют ненужных
дополнительных шагов во время операции, чтобы закрепить и/или удержать протез
или восстановить перелом кости. РИС. 12 показано известное фиксирующее
устройство 54, включающее закрытый конец 52, заостренный конец 56 и храповой
соединитель 58 с лопатками 59, которые сопрягаются с гребнями 40 для
регулировки длины l между закрытым концом 52 и соединителем 58, используя
быстрый храповой механизм, который фиксирует лопатки 59 в канавках 50 между
гребнями 40. Существует давняя нерешенная потребность в эффективных и
действенных методах и устройствах для использования в экстренных и плановых
операциях по восстановлению и замене поврежденных костей и суставов.
[0003]
Большая
часть операций по замене суставов терпит неудачу из-за смещения шара из гнезда.
Были разработаны различные фиксирующие устройства для удержания шара в оболочке
гнездового сустава, но каждое из этих устройств дополнительно ограничивает
диапазон движения шара в суставе. Ограниченное движение вызвано ударом одной
части протеза о фиксирующее устройство или часть оболочки. Более того, любое
соударение действует как точка опоры и способно вызвать большую силу через
действие рычага и точки опоры, что фактически приводит к увеличению вероятности
вывиха. Хуже того, силы могут быть достаточными для ослабления фиксирующих
устройств, удерживающих гнездо в кости пациента. Таким образом, фиксирующие
устройства, которые ограничивают движение, являются контрпродуктивными и делают
вывихи еще более вероятными.
РЕЗЮМЕ
[0004]
Система
ортопедического ремонта и замены суставов сокращает количество шагов,
необходимых для завершения процедуры, и снижает частоту вывихов. Например,
гнездо и протез для операции по замене сустава имеют предварительно собранные
гнездо и шар и протез для вставки в шар, который удерживается удерживающим
механизмом. Удерживающий механизм, удерживающий конец протеза в шаре, не
приводит к увеличению соударения или вывиха. Шар удерживается в оболочке как
единое целое гибкой связочной структурой, которая позволяет размеру, форме и
движению шара имитировать заменяемый сустав без введения удерживающего
механизма, который приводит к увеличению частоты соударений и вывихов.
[0005]
Хирургический
метод включает в себя вставку гнезда и шара (например, чашки и головки
бедренной кости) как единого целого в костную структуру тела (например,
вертлужной впадины). Вставляя хирургически стерилизованную оболочку и шаровой
блок за один шаг, метод сокращает количество шагов по замене сустава, снижает
вероятность инфекции и исключает возможность того, что в гнезде останутся
осколки до вставки шара, которые могут вызвать серьезный преждевременный износ
сустава.
[0006]
В одном
примере шар имеет полость, а полость имеет механизм удержания внутри полости
для удержания шейки протеза сустава, зафиксированного в кости, например,
бедренного имплантата с шейкой для соединения головки бедренной кости с
бедренной костью пациента, проходящего замену сустава. В другом примере та же
процедура может использоваться для восстановления других суставов, таких как
колени, пальцы, плечи, лодыжки и т. п. Протез для соединения с костью пациента
имеет свободный конец, имеющий форму, подходящую для вставки в протез шарового
сустава. Свободный конец протеза вставляется в полость шарового сустава и
фиксируется механизмом удержания. Шаровой узел может быть соединен с другой
костью пациента с помощью любого механизма для фиксации, например, одного или
нескольких штифтов, одного или нескольких винтов, защелкивающейся посадки,
прессовой посадки или любого другого метода фиксации, совместимого с нагрузками
и сдвиговыми силами, применимыми к конкретному замененному суставу.
[0007]
Одним из
преимуществ гнезда и протеза для замены сустава является то, что механизм
удержания не требует дополнительных шагов в хирургической процедуре. Другим
преимуществом является то, что для закрепления механизма удержания не требуются
никакие крепежи. Еще одним преимуществом является то, что гнездо и шаровой узел
вставляются как единое целое, что позволяет избежать попадания детрита, такого
как костная стружка, между оболочкой и шаром. Еще одним преимуществом является
то, что шар и гнездо могут быть спроектированы более как естественный шаровой
сустав, который удерживает шар в гнезде без чрезмерного ограничения движения.
Еще одним преимуществом является то, что гнездо может быть вставлено в систему
удержания, которая передает нагрузку на окружающую кость, предотвращая потерю
костной ткани, вызванная жесткими креплениями, которые распределяют нагрузку
менее естественно на окружающую кость.
КРАТКОЕ
ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
[0008]
На
чертежах показаны примеры настоящего изобретения, которое не ограничивается
конкретными примерами, представленными на чертежах.
[0009]
РИС.
1A-1E иллюстрируют примеры для использования при описании шара шаровидного
узла.
[0010]
РИС. 2
иллюстрирует разобранный вид примера шаровидного узла, имплантированного на
конец бедренной кости.
[0011]
РИС. 3
иллюстрирует вид в разрезе бедренной кости с другим примером, имплантированным
в качестве колпачка на обритой головке бедренной кости.
[0012]
РИС. 4A
и 4B иллюстрируют два варианта шейки и соединительного конца для соединения
обычного бедренного имплантата в шаровидном узле шаровидного узла.
[0013]
РИС. 5
иллюстрирует фиксатор для использования с примерами, показанными на ФИГ. 4A, 4B
и 6.
[0014]
ФИГ. 6
иллюстрирует композитный шар, изготовленный из двух разнородных материалов, для
использования в шаровидном узле.
[0015]
ФИГ.
7A-7F иллюстрируют механизмы крепления для протеза, включающего шаровидный
узел.
[0016]
ФИГ. 8
иллюстрирует шаровидный узел, установленный на плечевой кости.
[0017]
ФИГ. 9
иллюстрирует другое фиксирующее устройство для обратного монтажа шаровидного
узла на плечевой кости.
[0018]
ФИГ.
10A-10F иллюстрируют, схематически, некоторые примеры гнезд для монтажа
шаровидного узла в вертлужной впадине.
[0019]
ФИГ.
11A-11D схематически иллюстрируют дополнительный пример гнезда для установки
шаровидного узла в вертлужной впадине.
[0020]
ФИГ. 12
показывает известное фиксирующее устройство.
[0021]
ФИГ. 13A
иллюстрирует другой пример протеза для ремонта или замены сустава.
[0022]
ФИГ.
13B-F изображают многие компоненты, используемые в примере протеза для ремонта
или замены сустава.
[0023]
ФИГ. 14
иллюстрирует пример шаровидного узла, имеющего шаровидный узел и чашку,
прикрепленные в гнезде и удерживаемые механизмом крепления через кость впадины.
ПОДРОБНОЕ
ОПИСАНИЕ
[0024]
Описанные
примеры и представленные чертежи являются иллюстративными и не должны
толковаться как ограничивающие объем изобретения, как он определен в
прилагаемых формулах изобретения. Многие вариации в системе, изменения в
конкретных компонентах системы и применения системы будут легко очевидны тем,
кто знаком с областью, на основе предоставленных чертежей и описания.
[0025]
В одном
примере крепление самой оболочки выполняется обычным способом, который
фиксирует оболочку с помощью стягивающих винтов к кости пациента. Оболочка
может быть расположена анатомически на опорной конструкции или может быть
перевернута и расположена на длинной кости пациента, как это делается при
некоторых процедурах замены плеча. В любом из вариантов вставляется блок шара и
оболочки, и оболочка, удерживающая шар, фиксируется к подлежащей кости, в то
время как шар способен к шарнирному движению внутри оболочки и прикреплен к
свободному концу протеза, закрепленного на другой кости пациента.
[0026]
Пример
на ФИГ. 1A показывает твердую замену головки бедренной кости для использования
в шаровидном суставе. Связка 14 изготовлена из гибкого материала, такого как
волокна, трубки или нанотрубки из биосовместимого материала, такого как углерод
(например, графитовые трубки), нитрид бора, соединения на основе кремния,
нейлон, полипропилен или полиэтилен. Связка может быть натуральным материалом
или синтетическим материалом. Связка 14 соединяет оболочку (не показана на РИС.
1A) с несущей поверхностью 12 шара 10. Шар 10 на РИС. 1A представляет собой
твердый материал, такой как полиэтилен высокой плотности, который может быть
сшитым, или металл (например, титан, нержавеющая сталь или другой износостойкий
металл). Механизм крепления 16 соединен или присоединен к шару 10, который
может иметь расширение 18, которое помогает врачу в размещении и вставке
механизма крепления 16 в фиксирующее устройство (не показано на ФИГ. 1А).
[0027]
РИС. 1B
показывает один пример устройства соединения для связки 14 в шаре 10.
Поверхность механизма крепления 16 показана как резьбовая, но для соединения
механизма крепления 16 в шаре 10 может использоваться любой механизм. Например,
механизм крепления может быть формуемым полимером, который полимеризуется на
месте, когда гибкий материал связки 14 вставлен в шар. В одном процессе
формируется резьбовая пробка 15, которая связывает гибкие нити 14 в резьбовом
стержне 115 головки бедренной кости 10, 110, как показано на ФИГ. 1А-1С. На
ФИГ. 1D показан другой пример. Процесс формирует заглушку 215, используя смолу
для формирования заглушки на месте, как показано в примере на ФИГ. 1D, которая
соединяет связку 214 с шаром 210. Заглушка 215 заполняет пустоту в шаре 210,
который имеет механизм, удерживающий заглушку 215 в пустоте. Механизм,
показанный на ФИГ. 1D имеет больший диаметр, чем диаметр вала с обеих сторон
заглушки 215. Один или несколько выступов в пустоту могут использоваться для
фиксации заглушки 215 на месте в пустоте или части вала, образованной в шаре
210. Например, начальная заглушка 217 может быть сформирована на части связки
214, которая обеспечивает временное уплотнение вала 216. Затем в пустоту вала
216 может быть введена смола, которая при отверждении связывает связку 214 в
заглушке 215. Например, ниппель 310 с уплотнительным кольцом 312 может быть
вставлен в вал 216 шара 210. Уплотнительное кольцо 312 предотвращает обратный
поток смолы вверх по валу 216, пока пустота заполнена смолой, например.
[0028]
ФИГ. 2
схематически иллюстрирует в разобранном виде другой пример замены шара и гнезда
для использования в хирургии замены тазобедренного сустава. Шар 210 и оболочка
219 соединены связкой 214. Головка бедренной кости удаляется из бедренной кости
или срезается, как известно в данной области техники, из бедренной кости 213.
Отверстие 233 просверливается через часть бедренной кости 213. Механизм
крепления 236 простирается от сменной головки бедренной кости 210 через
отверстие 233, и механизм крепления 236 может быть соединен с бедренной костью
213 с помощью фиксатора 243, который может быть резьбовым, защелкивающимся,
сваренным трением, сваренным нагреванием, защелкнутым, штифтовым или иным
образом закрепленным на месте. Любая часть механизма крепления 236, выступающая
из отверстия 233, может быть удалена заподлицо с фиксатором 243. Фиксатор 243
может иметь любой размер и форму и может быть сформирован в соответствии с
бедренной костью 213 или другой костью. В одном примере фиксатор 243
простирается вниз по внешней стороне бедренной кости 213 и использует
дополнительные крепления для удержания фиксатора 243 на месте и поддержки
большего количества нагрузок. Это может быть предпочтительным, если бедренная
кость 213 была повреждена, например, переломами или потерей костной ткани. В
одном примере фиксатор 243 имеет выступы, которые сцепляются с выступами на
валу механизма крепления 236. Фиксатор 243 надевается на механизм крепления
236, и механический пистолет используется для того, чтобы втянуть фиксатор 243
вверх по валу механизма крепления 236 до тех пор, пока на механизме крепления
236 не будет применено предварительно заданное натяжение. Предварительно
заданное натяжение может использоваться для того, чтобы втянуть сменную головку
210 в тесный контакт с бедренной костью 213. Дополнительный штифт или выступ
237 может врезаться в костную структуру бедренной кости 213 или может
сопрягаться с подготовленным отверстием 238 для предотвращения вращения головки
210. Оболочка 219 может быть защелкнута или иным образом вставлена в монтажную
пластину или вторую оболочку, установленную в тазовой кости. В примере,
показанном на ФИГ. 2, фиксирующий колпачок 1 соединяет связку 214 в оболочке
219. Выступы 243 представляют собой лопатки, способные зафиксировать оболочку
219 в монтажной пластине (не показана), которая крепится к тазовой кости
пациента.
[0029]
ФИГ. 3
иллюстрирует простой механизм крепления, который устанавливает шаровидный узел
10 (показан только шар) в бедренную кость 213, используя только гвоздь или
штифт 266, вставленный в бедренную кость 213. Эта процедура значительно
сокращает шаги, необходимые хирургу для замены тазобедренного сустава новым
шаровидным узлом 10.
[0030]
РИС. 4A
и 4B иллюстрируют два примера сменных бедренных шеек 42, 43, соединенных с обычными
бедренными имплантатами (не показаны). Свободные концы 44, 45 имеют форму,
подходящую для вставки в полость, образованную в сменной головке бедренной
кости, например, как показано на РИС. 6. Головка бедренной кости 62, показанная
на РИС. 6, является композитом. Износостойкая внешняя оболочка 63 может быть
изготовлена из твердого материала, такого как керамика, полиэтилен высокой
плотности с поперечными связями или без них, металл или другие материалы,
подходящие для износостойкости и биосовместимости для долгосрочного
использования в качестве протеза. Внутренняя оболочка 66 может быть изготовлена
из совершенно другого материала, который снижает нагрузку на внешнюю оболочку
63 и обеспечивает прочность, подходящую для удержания шейки в шаре 62. Например,
шейка 42, 43 может быть удержана в шаре 62 с помощью удерживающего кольца 22,
показанного на ФИГ. 5, например. Могут быть использованы многие другие
механизмы фиксации, такие как прессовая посадка, защелкивающаяся посадка,
храповые механизмы и резьба, и это лишь некоторые из них. Преимущество
удерживающего кольца заключается в том, что шейку очень легко вставить в
полость 68 шара, и удерживающее кольцо может быть сделано съемным, как известно
в области удерживающих колец, что позволяет просто снять шейку с шара, если это
необходимо.
[0031]
На ФИГ.
7A-7F показан пример очень гибкой системы фиксации для одного примера сменного
шарового узла и гнезда. Гнездо не показано, но гнездо может быть прикреплено к
шару 110 с помощью связки 14, чтобы предотвратить смещение шара из гнезда.
Направляющее отверстие может быть просверлено через бедренную кость 213, как
показано на ФИГ. 7А, например. Головка бедренной кости пациента срезается с
помощью режущего инструмента, шлифовальной машины или лазера, например. Отверстие
просверливается в головке бедренной кости 213 (размеры не в масштабе) для
размещения стержня 79 шара 110, и блок шара и гнезда размещается на бедренной
кости 213. Соединитель 188 вставляется в стержень 79, который имеет
односторонний храповой механизм, как кабельная стяжка, например, описанная в
патенте США № 5,250,049, например. В качестве альтернативы стержень 79 может
иметь резьбу или другой соединительный механизм. [0032]
В
показанном примере внутренняя поверхность 72 шара 110 обработана для стимуляции
роста кости и соединения внутренней поверхности 72 с новой костью. Соединитель
188 может иметь поверхность, обработанную для стимуляции роста кости. В одном
примере соединитель 188 изготовлен из материала, который со временем
рассасывается телом пациента, что позволяет кости постепенно заменять
соединитель 188, который находится под заданным напряжением, при правильной
фиксации удерживающим механизмом 186. Из литературы известны рассасывающиеся
полимеры и сополимеры, такие как полимолочная кислота, полигликолевая кислота,
полидиоксанон, поликапролактон. Известны остеогенные неорганические добавки,
такие как гидроксиапатит и фосфат кальция для контролируемого роста в
полимерных материалах, которые рассасываются. Могут быть включены антибиотики и
стимуляторы роста костей, которые могут высвобождаться со временем во время
рассасывания, такие как этидронат.
[0033]
Механизм
удержания 186 может также использовать храповой механизм, что значительно
сокращает время, необходимое для операции. В качестве альтернативы, колпачок
или заглушка могут быть навинчены на конец соединителя 188 и могут быть
затянуты до крутящего момента, который слегка сжимает шарик 110 на сбритой
головке бедренной кости 213. Такое сжатие способно сократить время
восстановления перелома и, как ожидается, увеличит скорость роста кости в
покрытие. Дополнительные соединители могут использоваться для распределения
нагрузки на механизм удержания 186 на большую площадь бедренной кости 213.
Традиционно стягивающие винты вставляются в бедренную кость 213 через механизм
удержания 186, как известно в данной области.
[0034]
На ФИГ.
7B-7F показаны альтернативные соединители, которые обеспечивают преимущества по
сравнению с обычными стягивающими шурупами. Одним из преимуществ является то,
что не требуется сверлить отверстие в бедренной кости 213. В одном примере
механизм удержания 186 соединен с костью одним или несколькими
фитингами-бабочками 181. Соединитель 189 может быть обернут вокруг кости и
через отверстия 182 в фитинге-бабочке 181. Подложка 190 может использоваться
для того, чтобы избежать необходимости огибать соединитель 189 вокруг бедренной
кости 213. Вместо этого подложка 190 располагается на противоположной стороне
бедренной кости 213 от фитинга-бабочки 181, что позволяет производить прямую
или почти прямую вставку соединителя 189 с обеих сторон бедренной кости 213.
Прикладывая предварительно заданное натяжение к соединителю 189, который может
использовать храповой механизм, фитинг-бабочка 181 и подложка 190 оказывают
легкое сжатие на бедренную кость 213. В одном примере используется инструмент
для защелкивания конца соединителя 189 при надлежащем предварительно
установленном натяжении. Инструмент может использовать тот же механизм, что и
заклепочный пистолет, чтобы, например, приложить усилие между фитингом-бабочкой
181 и концом соединителя 189. Когда предварительно установленное натяжение
достигнуто, механизм заклепочного пистолета просто проскальзывает вместо того,
чтобы приложить дополнительное натяжение к соединителю 189.
[0035]
На ФИГ.
7А опорный элемент 190 показан с острым краем 191, который может быть вставлен
в разрез. Гибкий или формуемый материал может быть согнут в форму, такую как
показанная на ФИГ. 7F, что позволяет опорному элементу 190 быть направленным
вокруг кости и в положение на противоположной стороне кости от удерживающего
механизма 186. Например, может быть использован материал изменения формы с
температурой перехода ниже температуры тела, который меняет форму по мере
нагревания до температуры тела пациента. Таким образом, опорный элемент 190 на
ФИГ. 7F может изменить свою форму на форму на ФИГ. 7B, поскольку материал
изменения формы нагревается до температуры выше его температуры фазового
перехода. Известны материалы, которые способны к одностороннему и
двухстороннему переходу изменения формы. Поскольку рост кости делает фиксацию
ненужной, материалы опорного элемента 190, соединителей 188, 189 и/или
механизма удержания 186 могут быть поглощены организмом, что имеет
преимущество, заключающееся в том, что позволяет избежать потери плотности
костной ткани, инфекции и других осложнений жесткого механизма фиксации,
который остается постоянно в теле пациента.
[0036]
Предпочтительно,
чтобы материалы, используемые для протеза, выбирались по износостойкости,
биосовместимости и долговечности для использования в качестве протеза у
пациента. Могут быть использованы любые из известных материалов, такие как
металл на металлических сочленениях, металл на обычных полиэтиленовых
сочленениях, металл на сшитых полиэтиленовых сочленениях, сшитый полиэтилен на
металлических сочленениях и другие сочленения, такие как композитные
сочленения. В одном варианте исполнения обычная оболочка, за исключением связки
14, имеет пористое покрытие на внешней поверхности, например, оболочка,
используемая в системе вертлужной чашки Pinnacle™.1 Оболочка может быть
изготовлена из титана, титанового сплава, кобальт-хромового сплава или
кобальт-хром-молибденового сплава, например. Как показано на ФИГ. 1D,
удерживающая чашка 211 может быть закреплена в оболочке с помощью
запрессованного конуса, клеевого соединения, штифтов, удлинителей, сил
поверхностного натяжения, язычков или усиков 201, интегрально сформированных и
скрепленных со связкой 214 в оболочке 219, и любого другого механизма фиксации.
Удерживающая чашка 211 может иметь сквозной проход для связки 14, который может
быть соединен с оболочкой 219, например. В качестве альтернативы, чашка может
быть опущена, и оболочка 219 может служить в качестве чашки, как показано на
ФИГ. 2. 1 Pinnacle™ является торговой маркой Depuy Orthopedics, Inc.
[0037]
Метод
крепления оболочки к тазовой кости может быть таким же, как и для любой обычной
оболочки. В качестве альтернативы шаровой и корпусной блок можно использовать
для любого другого сустава, например, показанного на РИС. 8 или для замены
плеча. Шаровой и корпусной узел 80 фиксируется к костям с помощью соединителя
86 для соединения шара 82 и шпильки 804 с отверстием для соединителя 814 для
оболочки 89, например. Процесс для этого варианта может использовать те же
этапы, что и для замены тазобедренного сустава, например. В качестве
альтернативы шар и оболочка могут быть поменяны местами, как показано на РИС.
9, фиксируя шар к плечу, а оболочку — к плечевой кости.
[0038]
Вставка
шара и оболочки как единого целого помогает предотвратить попадание мусора в
зону контакта между шаром 82 и чашкой 89, уменьшая нежелательный износ,
связанный с мусором, и уменьшая сложность операции. Однако связку можно
использовать для удержания шара в чашке/оболочке, как показано на ФИГ. 13A-14,
как в виде единого целого, так и отдельно. Это имеет преимущество, позволяя
использовать винты для фиксации оболочки к вертлужной впадине бедра.
[0039]
Для
операции по замене тазобедренного и плечевого суставов гвоздь или стержень
протеза можно вставить в длинную кость руки или ноги, как это известно для
обычной операции по замене тазобедренного и плечевого суставов. Варианты,
показанные на некоторых чертежах, можно выполнить за меньшее количество этапов,
например, исключив введение стержня или стержня по длине длинной кости.
[0040]
Тем не
менее, если выдана гамма-гвоздь и замена шейки, шаровой и гнездовой блок все
еще могут быть использованы для повышения эффективности операции. Удерживающий
кольцо 22 на ФИГ. 5 может быть спроектировано так, чтобы соединительный конец
44, 45 можно было легко вставить в полость 68 шара 62, как показано на ФИГ. 6.
Соединительный конец 44, 45 затем надежно удерживается удерживающим кольцом 22,
когда полка, образованная между соединительным концом 44, 45 и шейкой 42, 43,
вставляется через удерживающее кольцо 22. Полка предотвращает извлечение
соединительного конца 44, 45 из полости 68.
[0041]
Чертежи
являются всего лишь схематической иллюстрацией для использования при описании
некоторых примеров настоящего изобретения и могут быть нарисованы не в
масштабе, чтобы лучше проиллюстрировать различия в изображенных элементах.
Некоторые из чертежей показывают покомпонентные виды или частичные виды с
разрезами по той же причине. Пунктирные линии на ФИГ. 2 показывают скрытую
особенность.
[0042]
В одном
варианте реализации протез сустава используется в операции по замене плечевого
сустава. В этом примере протез испытывает меньшие нагрузки и крутящий момент,
но диапазон требуемых движений обширен. В проиллюстрированном примере гибкость
и процентное упругое удлинение связки 84 являются важными критериями
проектирования для выбора материала для связки 84. Улучшенная гибкость и
удлинение увеличивают диапазон движений плеча. Тем не менее, могут
использоваться материалы, которые несколько ограничивают подвижность, не
вызывая смещения плечевого сустава. Предпочтительно, чтобы композитный материал
из гибких полиэтиленовых нитей в сочетании с силиконовой резиной использовался
для обеспечения превосходной прочности и эластичности. Кроме того, может
использоваться натуральная связка.
[0043]
На ФИГ.
9 показан другой протез плечевого сустава, который иллюстрирует, что шар 82 и
оболочка 89 могут быть перевернуты по сравнению с анатомическими шаром и
оболочкой для плечевого сустава. В этом примере оболочка 89 имеет v-образное
быстроразъемное соединение 872, которое может сопрягаться с одним из соединений
аналогичной формы 874 монтажной пластины 890, которая прикреплена к плечевой
кости 813, например. Шарик 82 соединен с костями плеча штифтом 804 и
соединителем (не показан), который может проходить через отверстие 814,
например.
[0044]
Подобная
фиксация может использоваться для суставов пальцев, коленей и любых суставов,
где подходят предварительно сформированные связки в предварительно собранном
единичном суставе. В суставах пальцев предварительная сборка делает возможными
быстрые хирургические процедуры. В коленных суставах связки обеспечивают
превосходную стабильность, сравнимую с анатомическими коленными суставами.
[0045]
В одном примере, таком как показано на ФИГ. 10A-10F, материал используется для создания мягкого гнезда 140. Мягкое гнездо 140 изготовлено из деформируемого материала, способного передавать нагрузку на окружающую кость. Деформируемый материал может быть полимером, металлом или их комбинацией, например. Если это металл, толщина и сплав выбираются для обеспечения сверхэластичных свойств, например. Если это полимер, материал выбираются для обеспечения эластичности оболочки и достаточной жесткости механизмов удержания, таких как показано на ФИГ. 10B-10F, для удержания шара и оболочки внутри гнезда. Например, может использоваться полиэтилен высокой плотности.
[0046]
Мягкое
гнездо может быть прикреплено к кости с помощью винтов, вставленных через
отверстия для винтов 147 в мягкой оболочке 140. Альтернативно или в дополнение
к винтам, жесткие зубцы 141 могут проходить через или выходить из внешней
поверхности мягкой оболочки 140. В одном примере гребень 143 простирается от
внешней поверхности мягкой оболочки 140, которая может быть сформирована так,
чтобы соответствовать контуру, вырезанному в кости пациента, например, тазовой
кости. В этом случае гребень 143 может быть изготовлен из того же материала,
что и мягкая оболочка 140. Мягкая оболочка 140 может быть деформирована, чтобы
вставить ее в полость, сформированную с помощью лезвия, фрезы или другого
инструмента, который способен формировать полость в кости для приема гнезда.
Канал, образованный инструментом, может быть сформирован для приема гребня 143.
Вставляя жесткую чашку и шарик, как ранее было представлено в настоящем
документе, мягкая оболочка 140 может быть зафиксирована в полости, образованной
в кости пациента. Расширение 142 на внутренней поверхности способно удерживать
чашку, или внутренняя поверхность оболочки может быть сформирована для
напорного фитинга 144.
[0047]
В еще
одном варианте исполнения гнезда 150 гнездо 150 содержит множество лепестков
158, которые способны гибко изгибаться внутрь и наружу. Каждая из створок 158,
способных гибко изгибаться внутрь и наружу, изготовлена из материала, который
является гибким, в зависимости от толщины и ширины створки 158. Каждая створка
158 может иметь фитинг давления (не показан) или расширение 152, способное
защелкивать шаровой и корпусной блок, описанный ранее, внутри гнезда 150, когда
гнездо 150 установлено в полости, образованной в кости пациента.
[0048]
В одном
примере гнездо 150 сформировано из материала, изменяющего форму, такого как
сплав никеля и титана, который способен подвергаться фазовому переходу при
температуре фазового перехода или любого другого сплава с фазовым переходом. В
этом случае листы 158 могут быть деформированы, чтобы позволить значительно
уменьшить диаметр оболочки. Если температура фазового перехода меньше
температуры тела пациента, гнездо может быть вставлено через сравнительно
небольшое отверстие диаметром при температуре ниже температуры фазового
перехода. После вставки гнезда 150 в этой изначально деформированной форме в
полость, образованную в кости, гнездо 150 станет теплее. Когда будет достигнута
температура фазового перехода, листы 158 гнезда 150 будут выдвигаться наружу,
фиксируя гнездо 150 в полости, образованной в кости.
[0050]
В других
примерах гнездо 150 изготовлено из эластичного материала, что позволяет
лепесткам 158 деформироваться упруго, но с возможностью возврата в
недеформированную конфигурацию при установке в полость, образованную в теле
пациента. В этом случае узел чашки и шара, описанный ранее, надежно фиксирует
гнездо 150 в полости. Кроме того, блок шара и оболочки может иметь фиксирующие
устройства 160, такие как показано на ФИГ. 11D, с шипами 165, которые входят в
окружающую кость через зазоры между листами 158. Например, фиксирующее
устройство 160 может иметь два шипа 165, прикрепленных пружинным элементом 160,
который может быть вставлен между гнездом 150 и узлом чашки и шара. Например,
канал может быть сформирован в любой или обеих чашке и/или оболочке для
размещения толщины пружинного элемента 160. Пружинный элемент 160 может
выполнять дополнительную функцию, применяя положительное смещение между узлом
шара и оболочки и удерживающим элементом 152 гнезда 150.
[0051]
В другом
примере узел оболочки и шара может иметь блокирующие зубцы на конце и может
включать отверстия для обеспечения роста кости или добавления пористого
материала.
[0052]
На ФИГ.
13A, показано, что механизм крепления 134 включает фиксирующее устройство,
имеющее храповой соединитель 58 с храповым механизмом 59 для зацепления гребней
на первом соединительном элементе 1310. Пластина 1358 может использоваться для
распределения напряжений по большой площади таза или для реконструкции или
укрепления слабой или поврежденной тазовой кости. Механизм крепления крепится к
первой кости. Механизм крепления также включает связку 14 и второй
соединительный элемент 1315. Механизм крепления проходит через оболочку 19 и
соединяет оболочку 19 с тазовой костью с помощью фиксатора 1330, который может
включать ключ 1312 для предотвращения вращения первого соединительного элемента
1310 с помощью запирающего канала 1334, как показано на ФИГ. 13D. Зенковка 1332
позволяет углублять фиксатор 1318 ниже внутренней поверхности 1319 оболочки 19.
[0053]
В этом
примере показано, что втулка 1374 входит в зацепление с элементом сжатия, выступающим
из выпуклой поверхности оболочки 19. Втулка 1374 может быть любым
биосовместимым эластичным материалом, таким как силикон, способным сжиматься в
кость, окружающую отверстие, образованное в тазу. Втулка может быть вставлена
как вязкопластичный материал, который застывает со временем, или может быть
губкой из материала, подходящего для врастания кости, такие материалы хорошо
известны в данной области.
[0054]
Удлинительный
элемент 136 способен резьбовым соединением с внутренней резьбой 1353 второго соединительного
элемента 1315. Канюлированный элемент 138 резьбовым соединением прикреплен к
противоположному концу удлинительного элемента. Канюлированный элемент может
иметь ребра вдоль внешней поверхности или может быть навинчен на промежуточный
элемент 1326, как показано на ФИГ. 13A и 13F, более подробно.
[0055]
Кроме
того, показан удерживающий механизм 186, расположенный на нижней поверхности
кости, который обеспечивает дополнительную поддержку для колпачка 131,
натянутого на канюлированный элемент 138. На колпачке 131 и конце 1327
фиксатора 1326 показан выступающим наружу. этот конец 1326 может быть легко
обрезан заподлицо с поверхностью колпачка 131. Второй соединительный элемент
1315 может быть закреплен в шаре 1410 посредством прессовой посадки, склеивания,
навинчивания или любого другого механизма при условии, что он зафиксируется в
полости без ослабления.
[0056]
На ФИГ.
13B-C механизм крепления включает в себя фиксирующее устройство 1350, имеющее
храповой механизм 59, первый соединительный элемент 1310, связку 1314 и второй
соединительный элемент 1315. Связка соединяет первый соединительный элемент
1310 со вторым соединительным элементом 1315, а первый соединительный элемент
1310 имеет внешние выступы, способные входить в зацепление с храповым
механизмом 59 крышки 58. Другой конец первого соединительного элемента 1310
имеет фланец 1318, имеющий форму, подходящую для сопряжения с утопленной частью
1332 оболочки 19, и ключевую часть 1312, выступающую из поверхности фланца
1318. Ключевая часть 1312 способна входить в запирающий канал 1334 оболочки 19.
[0057]
На ФИГ.
13D показано поперечное сечение оболочки 19, имеющее дугообразную внутреннюю
поверхность 1319 и отверстие 1330, проходящее через оболочку 19 и дугообразную
внутреннюю поверхность 1319. Запирающий канал 1334 простирается в отверстие
1330 в оболочке 19, а утопленная часть 1332 окружает отверстие, выступая в
дугообразную внутреннюю поверхность 1319.
[0058]
На ФИГ.
13E, второй соединительный элемент 1315 механизма крепления имеет резьбовую
внешнюю поверхность 1352, способную соединяться с резьбовой внутренней
поверхностью шарового узла, и включает полость 1360 с внутренней резьбой 1353.
Пазы 1357 могут использоваться для резьбовой вставки соединительного элемента
1315 в полость, образованную в головке шарового узла 1410. В одном примере,
соединительный механизм 134 фиксируется в шаре и оболочке путем вставки первого
соединительного конца 1310 через отверстие, определяемое резьбовой поверхностью
1316 в шаре 1410, а затем через отверстие 1330 в оболочке. Фланец 1318 в этом
примере меньше диаметра резьбовой поверхности 1316 шара 1410. В качестве
альтернативы соединительный элемент 1315 в шаре может быть сформирован на месте
с использованием, например, эпоксидной смолы. Затем барьер 1434 используется
для удержания расширения 136 или другого соединительного элемента на месте,
пока эпоксидная смола впрыскивается для формирования заглушки в полости,
образованной в шаре 1410, например. На ФИГ. 13F показан промежуточный фиксатор
1326, включающий первую часть 1327 и вторую часть 1328, каждая из которых
расширяет колено фиксатора 1326.
[0059]
Альтернативные
комбинации и вариации предоставленных примеров станут очевидными на основе
этого раскрытия. Невозможно привести конкретные примеры для всех многочисленных
возможных комбинаций и вариаций описанных вариантов осуществления, но такие
комбинации и вариации могут быть исками, которые в конечном итоге будут
выдвинуты.
Претензии:
1.
Протез сустава для хирургического замещения шаровидного сустава пациента,
включающий:
гнездо, способное
фиксироваться к вертлужной впадине пациента;
блок,
состоящий из головки, имеющей шаровидную поверхность, причем головка
предварительно установлена, а шаровидная поверхность удерживается в вертлужной
впадине и может перемещаться внутри вертлужной впадины, так что блок, имеющий
шаровидную поверхность и вертлужную впадину, функционально закреплен на
вертлужной впадине как шаровидный узел; и
соединительный
механизм для соединения шаровидной поверхности с другой костью пациента.
2.
Протез сустава по п. 1, дополнительно включающий оболочку, способную
монтироваться в углублении, образованном в вертлужной впадине пациента, причем
оболочка имеет крепежный механизм для удержания шаровидного узла в оболочке.
3.
Протез сустава по п. 2, причем оболочка изготовлена из материала, обладающего
значительной эластичностью.
4.
Протез сустава по п. 2, в котором оболочка выполнена из металла, а оболочка
имеет множество сегментов, соединенных вместе, так что каждый из множества
сегментов способен упруго расширяться внутрь и наружу, так что нагрузки,
приложенные к оболочке, распределяются на кость, контактирующую с сегментами.
5.
Протез сустава по п. 4, в котором множество сегментов соединены как единое
целое с базовой частью оболочки.
6.
Протез сустава по п. 1, в котором шаровидная поверхность удерживается в гнезде
гибкой связкой, прикрепляющей головку к гнезду.
7.
Протез сустава по п. 6, в котором связка фиксируется в головке заглушкой.
8.
Протез сустава по п. 7, в котором заглушка выполнена из отвержденного смолистого
материала.
9.
Протез сустава по п. 6, в котором связка фиксируется в гнезде заглушкой.
10.
Протез сустава по п. 9, в котором заглушка прикреплена к вертлужной впадине с
помощью храпового механизма.
11.
Протез сустава по п. 1, в котором головка имеет корпус, а корпус головки имеет
полость напротив шарообразной поверхности, сформированную для соответствия
сбритой головке бедренной кости.
12.
Протез сустава по п. 11, в котором соединительный механизм выступает наружу из
корпуса головки в полость.
13.
Протез сустава по п. 12, в котором соединительный механизм имеет внутреннюю
резьбу для сопряжения с крепежным винтом.
14.
Протез сустава по п. 12, в котором соединительный механизм представляет собой
быстроразъемный механизм.
15.
Протез сустава по п. 14, в котором быстроразъемный механизм является частью
храпового механизма.
16.
Протез сустава по п. 6, в котором головка содержит шар, имеющий соединительный
механизм для соединения со связкой, простирающейся в поверхность шара, и выемку
в противоположной поверхности шара для соединения с соединительным концом шейки
протеза.
17.
Протез сустава по п. 16, дополнительно содержащий удерживающее кольцо,
удерживающее соединительный конец шейки протеза в выемке.
18.
Протез сустава по п. 16, в котором поверхность шара выполнена из твердого
материала, так что поверхность шара устойчива к износу, а материал,
определяющий выемку, выполнен из прочного материала, отличного от твердого
материала, так что материал, определяющий выемку, устойчив к разрыву и ударам.
19.
Протез сустава по п. 6, дополнительно содержащий соединительный элемент, удерживающий
механизм и храповой механизм, и соединительный элемент простирается от
соединения с головкой до дистального конца соединительного элемента, способного
соединяться с удерживающим механизмом с помощью храпового механизма.
20.
Протез для восстановления сустава между костью, имеющей шаровидную часть
сустава, и гнездовой структурой у пациента, содержащий:
оболочку,
имеющую дугообразную внутреннюю поверхность и отверстие, проходящее через
оболочку, а отверстие имеет утопленную часть, выступающую из внутренней
поверхности;
шаровой
узел, имеющий дугообразную внешнюю поверхность, способную к шарнирному движению
в дугообразной внутренней поверхности оболочки, и полость, простирающуюся в
шаровой узел от дугообразной внешней поверхности шарового узла;
первое
фиксирующее устройство и второе фиксирующее устройство, каждое из которых имеет
храповой механизм;
механизм
крепления, состоящий из первого фиксирующего устройства, первого
соединительного элемента, связки и второго соединительного элемента, причем
связка соединяет первый соединительный элемент со вторым соединительным
элементом, а первый соединительный элемент имеет первый конец и второй конец,
противоположный первому концу, причем первый конец имеет внешние выступы,
способные взаимодействовать с храповым механизмом первого фиксирующего
устройства, второй конец имеет фланец, имеющий форму, позволяющую взаимодействовать
с утопленной частью корпуса, а второй соединительный элемент способен
взаимодействовать с полостью шарового узла;
удлинительный
элемент, способный взаимодействовать со вторым соединительным элементом; и
соединительное
устройство, состоящее из канюлированного элемента и второго фиксирующего
устройства, канюлированный элемент имеет первый конец и второй конец, противоположный
первому концу, и гребни, отходящие от внешней поверхности канюлированного
элемента, второе фиксирующее устройство имеет контактную поверхность, так что
при хирургической имплантации протеза пациенту шаровой узел прикрепляется к
кости, имеющей шаровую часть, после удаления части шаровой части, а контактная
поверхность второго фиксирующего элемента контактирует с поверхностью кости,
противоположной шаровому узлу, натягивая канюлированный элемент между первым
концом, прикрепленным к удлинительному элементу, и вторым концом, прикрепленным
храповым механизмом второго фиксирующего устройства к поверхности кости,
противоположной шаровому узлу.
21.
Механизм крепления для протезного устройства, используемого при ремонте
шарового шарнира, включающий:
фиксирующее
устройство с храповым механизмом,
первый
соединительный элемент,
связку,
и второй
соединительный элемент,
при этом
связка соединяет первый соединительный элемент со вторым соединительным
элементом, и
первый
соединительный элемент имеет первый конец и второй конец, противоположный
первому концу, первый конец имеет внешние выступы, способные входить в
зацепление с храповым механизмом фиксирующего устройства, второй конец имеет
цилиндрическую поверхность и фиксатор, выступающий наружу от цилиндрической поверхности,
и
второй
соединительный элемент способен соединяться с шаром шарового шарнира.
22.
Протез для восстановления сустава, включающий:
шарнирный
узел, включающий механизм крепления по п. 21.
23.
Протез по п. 22, в котором шарнирный узел включает:
оболочку
с дугообразной внутренней поверхностью, отверстие, проходящее через оболочку и
дугообразную внутреннюю поверхность, и утопленную часть, окружающую отверстие в
дугообразной внутренней поверхности, так что фиксатор помещается в утопленную
часть, удерживая второй конец первого соединительного элемента в отверстии
оболочки; и
шарнирный
узел, имеющий дугообразную внешнюю поверхность, способную к шарнирному движению
в дугообразной внутренней поверхности оболочки и соединенную со вторым
соединительным элементом.
24.
Протез по п. 23, дополнительно включающий:
удлинительный
элемент, соединяющий шаровой узел с соединительным устройством, фиксирующим
шаровой узел на кости пациента.
25.
Протез по п. 24, в котором оболочка прикреплена к гнездовым структурам пациента
с помощью втулочного элемента, имплантированного в отверстие, образованное в
гнездовых структурах пациента, и компрессионного элемента, прикрепленного к
оболочке и вставленного во втулочный элемент, сжимающего втулочный элемент
наружу в стороны гнездовой структуры, определяя отверстие, образованное в
гнездовой структуре.
26. Протез по п. 25, в котором компрессионный элемент съемно прикреплен к оболочке.
Внешние ссылки
Stinnette
A. Socket and prosthesis for joint replacement. US20080177395A1 January,
19, 2007. 2008. patents.google
Авторы и принадлежность
Albert Stinnette
(Альберт Стиннетт) – Zephyrhills, FL (US)
Ключевые слова
NB! Добросовестная практика использования: копирование для целей критики, обзора, комментариев, исследований и частного изучения в соответствии с Законами об авторском праве: Copyright Laws of the US: 17 U.S.C. §107; Copyright Law of the EU: Dir. 2001/29/EC, art.5/3a,d; Copyright Law of the RU: ГК РФ ст.1274/1.1-2,7.
Комментарии
Отправить комментарий