Модульный протез

Данное изобретение относится к области медрщинских протезов и, в частности, к протезам для использования в качестве замен для больных или разрушенных суставов.Протезы для замены суставов обычно включают в себя две части со взаимно сочленяющимися поверхностями и конструкцию для крепления этих частей к кости. Чтобы как можно ближе воспроизвести структуру и функцию естественных суставов, части протезов должны быть тщательно выполнены по форме и размерам и должны быть правильно ориентированы хирургом по отношению друг к другу и по отношению к анатомии пациента.Для достижения хороших хирургических результатов хирург должен иметь как можно больше свободы во время процедуры хирургической имплантации, чтобы изменять форму,размер и ориентацию частей протеза. Главным образом по этой причине предпршшты усилия обеспечить протезы, которые являются модульными по форме, так что различные элементы протеза могут выбираться по отдельности, а протез может собираться и ориентироваться согласно анатомическим нуждам пациента.Модульные протезы для тазобедренного сустава показаны, к примеру, в патенте США Мг 5080685 на имя Во 1 е 51(1 е: а 1., в патенте США Мг 4520511 на имя С 1 апе 21 о е: а 1., в патенте США Мг 4995883 на имя Вешапе е: а 1., в патенте США Мг 5002578 на имя Ьишап и в патенте США Мг 4693724 на имя Кпешег е: а 1. Такие протезы в большинстве случаев включают в себя существенное число частей, которые удерживаются вместе в одной или в другой конфигурации посредством крепжных винтов, которые действуют, чтобы стягивать суженные соединения этих частей. Хотя предыдущими модульными протезами и обеспечивается некоторая свобода выбора, использование резьбовых крепжных винтов и суженных соединений может приводить к отсоединению частей и к другим проблемам. Физическая и химическая коррозия может стать существенной проблемой вследствие ослабления протеза и биологических реакций на коррозионные обломки и побочные продукты. См. 1 асоЬ 5, 1.]. е: а 1., В 1 о 1 о 31 са 1 Асйу 1:у о: Раг:1 сп 1 а:е С 11 гош 1 ип 1-Р 11 о 5 р 11 а:е Согго 51 оп Ргоаисш (Биологическая активность измельчнных хром-фосфатных продуктов коррозии). Со 11 ес:ес 1 Рарег 5 ОТ :11 е 215: Аппиа] Меейп оГ :11 е 5 ос 1 е:у Гог В 1 оп 1 а:ег 1 а 15, МахсЬ 18-22, 1995, р. 398, и ПгЬап, КоЬег: М., е: а 1., Согго 51 оп Ргобпс:5 Ргош Моаи 1 аг-Неас 1 Решога] 5:еп 15 о: ВНГегеп: 136513115 апа Ма:ег 1 а 1 Соир 1 е 5 (Продукты коррозии из модульно-головочных бедренных стержней различных конструкций и пар материалов),Со 11 ес:ес 1 Рарег 5 ОТ :11 е 215: Аппиа] Меейп оГ :11 е 5 ос 1 е:у Гог В 1 оп 1 а:ег 1 а 15, МахсЬ 18-22, 1995, р. 326. Коррозионное истирание, вызванное относительным движением между соединяющимися поверхностями ведт к образованию обломков, 000291что, в свою очередь, может вести к ускоренному износу между нормально сочленяющимися суставными частями протеза и к разрушению костной ткани. Когда между смежными поверхностями частей протеза появляются зазоры, окисление поверхностей может приводить к образованию кислотной среды и, вследствие этого, к химическому разьеданию поверхностей (обычно называемому щелевой коррозией).Было бы желательно обеспечить модульный протезный комплект с элементами, которые могут свободно выбираться и ориентироваться хирургом на операционной арене и которые могут сильно и прочно скрепляться друг с другом без необходимости в винтовых креплениях или СТЯГИВЗСМЫХ ВМССТС СУЖСННЪ 1 Х СОСДИНСНИЯХ.Настоящее изобретение использует прижим, который способен прочно прижиматься к протезному элементу и который может использоваться для прочного прижатия друг к другу выбранных частей модульного протеза. Этот прижим имеет конфигурацию "покоя" с размером в одном направлет-Ши, который может уменьшаться при приложентш к нему внешнего воздействия, с одновременным растяжением прижима во втором направлении, перпендшсулярном первому направлению, так что прижим может быть принят в полость протезного элемента. При снятии внешнего воздействия прижим стремится вернуться к своей конфигурации"покоя", при этом размер прижима в одном направлении увеличивается, так что прижим прижимается к стенкам полости, чтобы сильно прижаться к протезному элементу.Таким образом, в одном выполнении данное изобретение относится к модульному протезному комплекту, содержащему первый элемент со стенками, образующими полость, и прижим, прижимаемый с возможностью удаления в упомянутой полости. Этот прижим имеет первую конфигурацию "покоя", имеющую заранее заданный размер в первом направлении и реагирующую на внешнее воздействие, чтобы принять вторую конфигурацию, имеющую меньшии размер в упомянутом первом направлении с одновременным увеличением размера во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, чтобы дать возможность прижиму быть по меньшей мере частично принятым в полость. Заранее заданный размер выбирастся так, чтобы при снятии внешнего воздействия прижим возвращался к своей конфигурации покоя с последующим увеличением в размере в первом направлении в достаточной степени для сильного прижатия прижима к упомянутому элементу.В другом выполнении данное изобретение содержит модульный протезный комплект, который включает в себя инструмент для сборки,содержащий первый протезный элемент со стенками, образующими полость, и прижим,прижимаемый с возможностью удаления в упо мянутой полости. Этот прижим имеет первую конфигурацию "покоя", имеющую заранее заданный размер в первом направлении. Предусмотрен инструмент для приложения растягивающего усилия К упомянутому приъкипиу во ВТОРОМ НЗПРЗВЛСНИИ, ПСрПСНДИКуЛЯрНОМ ПСрВОму направлению, чтобы уменьшить упомянутый размер в первом направлении в достаточной СТСПСНИ ДЛЯ ТОГО, ЧТОбЫ дать ВОЗМОЯСНОСТЬ ПРИжиму быть принятым в полость. Заранее заданный размер таков, что при удалении растягивающего усилия прижим возвращается к своей конфигурации покоя с последующим увеличением в размере в первом направлении в достаточной степени для сильного прижатия прижима К упомянутому элементу. В предпочтительНОМ ВЫПОЛНСНИИ ПрОТСЗНЫЙ КОМПЛСКТ ВКШОЧЗСТ в себя второй элемент, сформированный для удобного прима, по меньшей мере, части первого элемента в любой из нескольких ориентаций. Стенкам полости первого элемента придана форма для расширения до прижимающего контакта со вторым элементом, когда прижим возвращается к своей конфигурации покоя, чтобы прочно удерживать второй элемент в заранее заданной ориентации по отношению к первому элементу.В ещ одном выполнении изобретение относится к способу сборки элементов модульного протеза. Первый протезный элемент снабжн стенками, образующими полость, и предусмотрен прижим с первой конфигурацией покоя,имеющей заранее заданный размер в первом направлент/Ш. Прижим подвергается внешнему воздействию, предпочтительно воздействию физического растяжения, для уменьшения размера в первом направлении с одновременным расширением размера прижима во втором направлет-Ши, перпендикулярном первому направлению, чтобы обеспечить возможность прижиму быть принятым в полость первого протезного элемента. Внешнее воздействие после этого СНИМЗСТСЯ, чтобы дать прижиму возможность возвратиться в сво первое состояние покоя с последующим увеличением его размера в первом направлении, достаточном для сильного прижатия к упомянутому первому протезному элементу.Предпочтительно прижим и полость первого протезного элемента имеют противостоящие прижимающиеся поверхности, которые при прижатии явлшотся практически совпадающими, чтобы обеспечить контакт поверхности с поверхностью между приъкипиом и первым элементом, и протез свободен от зазоров между ПрОТИВОСТОЯЩШИИ ПОВСрХНОСТЯМИ. АНЗЛОГИЧНО,если второй протезный элемент принимает первый элемент и прижимается к нему, предпочтительно прижимающиеся поверхности этих элементов практически совпадают, чтобы обеспеЧИТЬ КОНТЗКТ ПОВСрХНОСТИ С ПОВСРХНОСТЬЮ МСЖДу ПрИЪКИМЗЮЩИМИСЯ ПОВСрХНОСТЯМИ ПСрВОГО Ивторого элементов, и протез свободен от зазоров между противостоящими поверхностями. Такой контакт поверхности с поверхностью способствует равномерному натружению по прижимаюЩИМСЯ ПОВСрХНОСТЯМ.Фиг. 1 представляет собой вид сбоку с частичным разрезом части протеза тазобедренного сустава в соответствии с изобретением.Фиг. 2 является разрезом вырыва, взятым по ЛИНИИ 2-2 на фиг. 1.Фиг. 3 представляет собой условный вид спереди берцовой части коленного сустава в соответствии с изобретением.Фиг. 4 представляет собой вид сбоку с частичным разрезом части другого протеза тазобедренного сустава, аналогичного данному на фиг. 1.Фиг. 5 является разобранным сборочным видом частей инструмента для использования в узле протеза тазобедренного сустава по фиг. 4.Фиг. 6 является видом частей фиг. 5 в сборе.Фиг. 7 является видом узла фиг. 6 вместе с действующим вручную устройством, развивающим усилие.Фиг. 8 представляет собой разрез вырыва,показывающий другое выполнение изобретения.Как показано на фиг. 1, модульный тазобедренный протез обозначен позицией 10 и содержит удлиннный шток 12 с таким размером,чтобы быть прштятым в хирургически подготовленный интрамедуллярный канал бедренной кости. В штоке 12 выполнена скважина 14. Корпусной элемент 16 снабжн скважиной 18 с размером для плотного прима штока 12, при этом корпус имеет в целом треугольную форму при взгляде сбоку и ему придана конфигурация для точного совпадения с хирургически обработанным проксимальным концом интрамедуллярного канала бедренной кости. Проксимально от корпуса 16 расположен шеечный элемент 20,имеющий скважину 21 с размером для плотного прима верхнего конца штока 12, причм эта шейка включает в себя угловой выступ 22,оканчивающийся шаром 24 с размером для шарнирного СОЧЛСНСНИЯ С ЛУНОЧНЫМ ПРОТСЗОМ соответствующих размеров и формы (не показан), подлежащим установке в вертлужной впадине таза.На фиг. 1 прижим 30 показан как удлиннный металлический стержень с осевой скважиной 32, которая проходит от его проксимальной части 34 ко дну 36, не доходя до дистальной части 38 прижима. Возле своего верхнего конца осевая скважина 32 имеет разврнутый в дистальную сторону выступ, которому придана форма для прима размещающего инструмента,как будет описано ниже.Прижим 30 имеет такие форму и размеры,чтобы при температуре человеческого тела его диаметр, когда он не ограничен в штоке 12, был слегка больше, чем диаметр скважины 14 вштоке. Диаметр 21 шеечной скважины и диаметр 18 корпусной скважины, с другой стороны,по существу такие же, как наружный диаметр штока 12, т.е. шток 12 плотно, но со скольжением входит в скважины 18, 21, так что корпус и шейка могут без труда перемещаться по штоку вручную.Прижим 30 перед установкой в скважине 14 штока сначала должен быть видоизменн,чтобы его диаметр был слегка меньше, чем диаметр скважины в штоке. Это достигается физиЧССКИМ растяжением ПРИЭКИМЗ ПО СГО ДЛИНС, ИЛИ в осевом направлении, чтобы заставить диаметр прижима сократиться в достаточной степени для того, чтобы обеспечить введение приъкитиа в скважину 14. Хотя приясипи может изготавливаться из различных металлов, как описано ъшЖС, ПрСДПОЧТИТСЛЬНЫМ МСТЗЛЛОМ ЯВЛЯСТСЯ СПЛЗВ с памятью формы, такой как нитинол, в его сверхэластичном состоянии, в котором приложенное усилие приводит к обратимому мартенситовому фазовому переходу. Когда нитиноловый прижим 30 растягивается, как описано вЬ 1 ше, и при обеспечении, чтобы его температура поддерживалась практически над его аустенитной конечной температурой (температура, при которой этот сплав находится полностью в своей аустенитной форме), происходит переход из аустенитной фазы в мартенситную фазу. Это известно как стимулированная давлением мартенситная формация, и она является основой для явления, известного как псевдоэластичность или сверхэластичность. Сплав с памятью формы останется, по меньшей мере, частично в мартенситной фазе до тех пор, пока поддерживается внешнее усилие. Однако при снятии этого усилия приясим 30 возвратится в аустенситную фазу и к своим исходным форме и размерам. Но,поскольку прижим ограничивается внутри размера скважины 14 штока, он не сможет полностью вернуться к своим исходным форме и размерам. В результате прижим 30 будет создавать непрерывное усилие на скважину 14 штока 12.Альтернативно, прижим может быть изготовлен из сплава с памятью формы, такого как нитинол, в котором материал способен испЬ 1 тЬ 1 вать стимулированное температурой фазовое ИЗМСНСНИС. В ЭТОМ ВЫПОЛНСНИИ СПЛЗВ С ПЗМЯТЬЮ формы имеет такую конфигурацию, что в стабильной фазе при температуре тела его диаметр слегка больше, чем диаметр 14 штока. При более низкой температуре, однако, прижим может деформироваться в иную физическую форму, в которой он слегка длиннее и слегка тоньше, чем в его стабильной форме при температуре тела,при этом данная конфигурация позволяет прижиму войти в скважину 14 штока. В этом вЬ 1 полнении, когда сплав с памятью формы нагревается и проходит через свой температурный диапазон фазового перехода, он расширяется к своей стабильной конфигурации при температу 000291ре тела, ТСМ СЗМЫМ ПРИЪКИМЗЯСЪ С ПОСГОЯЪШЫМ усилием к скважине штока.Таким образом, и при использовании стимулированного температурой фазового изменения в сплаве с памятью формы, и при использовании физического удлинения прижима, этот прижим стремится возвратиться к конфигурации, которую можно назвать конфигурацией"покоя" при температуре тела. Однако, конфигурация покоя имеет поперечный размер (диаметр в случае стержня с круговым сечением),который слегка больше, чем поперечный размер СКВВКИНЫ В ШТОКС, И В результате ПрИЖИМ СИЛЬно надавливает на скважину в штоке и становится крепко прижатым в скважине Штока.Как показано на фиг. 1, стенки 42 прижима имеют наружные поверхности 44, которые сцепляются и нажимают на скважину 14. Находясь на соответствующем месте, наружная стенка 44 прижима нажимает на поверхность скважины 14 штока, И СТСНКИ штока В СВОЮ ОЧСрСДЬ ВЬЩЗВЛИваются наружу до контакта с внутренней поверхностью 26 корпуса 16, а также с внутренней поверхностью 28 шейки 20.Предпочтительно наружная поверхность прижима 30 в общем случае цилиндрическая и осуществляет прочный контакт с поверхностью скважины 14. Кроме того, стенка штока достаточно гибкая, чтобы позволить наружной стенке штока расширяться до контакта со скважинами как корпуса, так и выступа, даже когда эти скважины слегка различаются по диаметру. Признаком ПрСДПОЧТИТСЛЬНОГО ВЫПОЛНСНИЯ изобретения является то, что прижатые поверхности, т.е. противостоящие поверхности прижима и первого элемента и противостоящие поверхности первого и второго элементов, соПрЯГЗЮТСЯ В КОНТЗКГС ПОВСрХНОСТИ С ПОВСрХНОстью, чтобы совершенно однородно распределять сжимающее усилие по прижатым поверхностям и предпочтительно избегать зазоров между противостоящими поверхностями. Под "зазором" здесь понимается тонкое пустое пространство, образованное между слегка отделнными друг от друга противостоящими поверхностями протеза в сборе, как, например, пространство, образованное между удлиннным гладкостенным стержнем с резьбой на одном конце и скважиной, принимающей этот стержень. Если прижим является цилиндрическим с круглым сечением, а полость является круглой скважиной, надавливающее прижимающее усилие, оказываемое прижимом на стенки скважины, будет в основном радиальным и практически однородным по длине прижима. Концентрацию надавливающих усилий между прижимом (и между элементами протеза) можно менять изменением формы прижимающих поверхностей. К пршиеру, если сечение прижима и ВЫСМКИ бЫЛИ бЫ ОВЗЛЬНЬПИИ, а НС КрУГЛЫМИ,можно ожидать, что надавливающее усилие будет несколько больше в более длинном попе речном направлении, нежели в более коротком поперечном направлении.Изобретение в другом выполнении показано на фиг. 2, на которой шар 24 прочно установлен на угловом выступе 22. Шар 24 и шеечньтй элемент 20 (от которого отходит угловой выступ 22) в общем случае будут собираться как сборочный узел, и этот сборочный узел будет затем собираться с корпусом и штоком, как упомянуто выше.Как показано на фиг. 2, угловой выступ 22 имеет внутреннюю скважину 50, которая открыта с одного конца и закрыта с другого своего конца 52. Скважина проходит вниз и вбок, как показано на фиг. 1 и 2, и открывается в скважину 28. Дистальный конец угловой шейки имеет конусную головку 54, которая принимается в конусную скважину 60, образованную в шаре 24. В этом выполнении угловая шейка 22 действует не только как часть протеза, но также и как прижим. Чтобы уверенно и прочно соединить шар 24 с удлиннной шейкой, сначала удлиняют угловую шейку способом, описанным выше по отношению к прижиму 30. После удлинения угловой шейки 22 в достаточной степени, чтобы дать возможность головке 54 быть плотно принятой в шар, растягивающее усилие, прикладЬ 1 ваемое инструментом, убирается и шейка 22 возвращается к своей первоначальной конфигурации "покоя", при этом наружная стенка головки 54 упирается в образующие стенки скважиньт 60, чтобы прочно прижать шар к угловой шейке. На фиг. 1 следует отметить, что скважина 50 полностью доступна через свой открытый конец до установки шейки 20 на шток 12. МожНО ТЗКЖС ОТМСТИТЬ, ЧТО ПрИЯПШ И ПОЛОСТЬ, ХОТЯ и имеют круглое сечение и выполняют сопрягающийся контакт поверхности с поверхностью,ЯВЛЯТОТСЯ КОНИЧССКИМИ, а не ЦИЛИНДрИЧССКИМИ,иллюстрируя, как может меняться форма прижима и полости.На фиг. 3 позицией 70 показан компонент лотка большой берцовой кости, который содержит шток 72, приспособленный для прима обычным образом в хирургически подготовленный интрамедуллярный канал большой берцовой кости. Этот шток оканчивается наверху металлическим лотком 74, который, в свою очередь, поддерживает опорньтй вкладыш 76 из полиэтилена с высоким молекулярным весом или тому подобного. Вкладыш приспособлен обеспечивать Шарнирное соединение с мыщелком на дистальном конце бедра или с бедренНЬТМ ИМПЛЗНТЗТОМ протеза - ВС ЭТО ИЗВССТНЬТМ образом. Возле верхнего конца штока расположен выступ 78, который входит в хирургически подготовленный верхний конец большеберцового интрамедуллярного канала и служит для поддержания верхнего конца штока.Приясипи, подобный описанному выше, показан на фиг. 3 позицией 80. Он желательно цилиндрический в сечении с диаметром при тем 000291пературе тела, который слегка больше, чем диаметр скважины 82, образованной в осевом направлении в штоке 72. Прижим 80 может вводиться тем же самым способом, как и описанный в отношении прижима 30 на фиг. 1. Когда растягивающее усилие снимается, прижим возвращается к конфигурации "покоя", и его стенки надавливают на стенки штока 72, заставляя последний, в свою очередь, сильно прижиматься к стенкам скважины 84 выступающего элемента 78.На фиг. 4 позицией 100 показан слегка изменнный протез бедренного соединения,имеющий шток 112, приспособленный для введения в интрамедуллярный канал бедренной кости. В штоке выполнена осевая скважина 114,и стенки штока возле его проксимального конца могут иметь образованные в нм продольные пазы 116, причм эти пазы заканчиваются круглыми отверстиями 118, чтобы избежать областей концентрации напряжений. Пазы 116 дают возможность легче расширяться стенкам штока и разнесены равномерно по периметру штока. Можно использовать четыре паза. Корпус 120 снабжн внутренней скважиной 122, имеющей размер для плотного прима штока, при этом корпус нест на себе шар 124, аналогичный шару 24 на фиг. 1. Верхний или проксимальный конец корпуса 120 слегка выступает за проксимальньтй конец 126 штока.Внутрь штока принимается полый трубчатьтй прижим 130, аналогичный прижиму 30, показанному на фиг. 1. Прияшм 130 имеет проксимальную концевую часть 132 с внутренней резьбой, выступающую за проксимальный конец 126 штока, но предпочтительно вс же остатся в проксимальной концевой части скважины 122 корпуса, как вс это показано на фиг. 4.Фиг. 5-7 изображают оборудование для приложения растягивающего напряжения к прижиму, обозначенному на этих чертежах позицией 130. Позицией 140 показан трубчатый захватный инструмент с открытой дистальной концевой частью 142, которая имеет внутреннюю резьбу для прима наружной резьбы проксимальной концевой части 132 приясипиа. Предпочтительно используются прямоугольные резьбы. В захватном инструменте 140 ближе к его дистальной концевой части 142 сделано отверстие 144. В полый прижим принимается удлиннный толкающий стержень 150, имеющий дистальный конец 152 в форме, пригодной для сцепления с противостоящей дистальной концевой стенкой 134 прижима в контакте поверхности с поверхностью. Проксимальный конец 154 толкающего стержня доступен через отверстие 144, как показано на фиг. 6, и имеет концевую поверхность 156 с углублением. Отметим, что проксимальная концевая стенка 146 трубчатого захватного инструмента также имеет поверхность 148 с углублением, обращштую к концевой поверхности 156 с углублением стержня.