(13) B1 PL B1 A 6 1 F 2/28. (54) Sposób i endoproteza do implantacji w chirurgii kostnej P O L S K A (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L IT A P O L S K A (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl6: A 6 1 F 2/28 Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: Rzeczypospolitej Polskiej (54) Sposób i endoproteza do implantacji w chirurgii kostnej (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/96 Rogala Piotr, Poznań, PL (72) Twórca wynalazku: Piotr Rogala, Poznań, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/98 (74) Pełnomocnik: Paluszyński Andrzej PL B1 (57) 1. Sposób implantacji w chirurgu kostnej endoprotezy składającej się z główki oraz panewki, znamienny tym, że realizuje się przez usunięcie chorej tkanki z kości wchodzących w skład połączenia tworzącego staw, nadania im kształtu zbliżonego do zarysu wyznaczonego wierzchołkami wielobocznych igłowych występów, które wprowadza się do kości gąbczastej sukcesywnie przy odpowiednim ustawieniu endoprotezy w osi centralnej operowanej panewki kości oraz operowanej głowy kości, przy czym wzdłuż osi głowy kości wprowadza się do kości gąbczastej igłę środkową główki endoprotezy tak aby jej powierzchnia oporowa uzyskała styczność z okostną, istotą korową i przyległą warstwą o strukturze gąbczastej, w którą równocześnie wprowadza się igłowe wieloboczne występy leżące w odległości dalszej niż płaszczyzna powierzchni oporowej, a przestrzeń pomiędzy wielobocznymi igłowymi występami nie wprowadzonymi do kości gąbczastej aż do powierzchni granicznej wypełniają osteoblasty narastające w czasie rekonwalescencji przy braku ruchu pomiędzy główką endoprotezy a kością fig 1 fig 2

2 Sposób i endoproteza do implantacji w chirurgii kostnej Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób implantacji w chirurgii kostnej endoprotezy składającej się z główki oraz panewki, znamienny tym, że realizuje się przez usunięcie chorej tkanki z kości wchodzących w skład połączenia tworzącego staw, nadania im kształtu zbliżonego do zarysu wyznaczonego wierzchołkami wielobocznych igłowych występów, które wprowadza się do kości gąbczastej sukcesywnie przy odpowiednim ustawieniu endoprotezy w osi centralnej operowanej panewki kości oraz operowanej głowy kości, przy czym wzdłuż osi głowy kości wprowadza się do kości gąbczastej igłę środkową główki endoprotezy tak aby jej powierzchnia oporowa uzyskała styczność z okostną, istotą korową i przyległą warstwą o strukturze gąbczastej, w którą równocześnie wprowadza się igłowe wieloboczne występy leżące w odległości dalszej niż płaszczyzna powierzchni oporowej, a przestrzeń pomiędzy wielobocznymi igłowymi występami nie wprowadzonymi do kości gąbczastej aż do powierzchni granicznej wypełniają osteoblasty narastające w czasie rekonwalescencji przy braku ruchu pomiędzy główką endoprotezy a kością. 2. Sposób implantacji według zastrz. 1, znamienny tym, że panewkę endoprotezy wprowadza się w kość gąbczastą tak, że oporowa krawędź ścięcia powierzchni granicznej panewki endoprotezy przylega do kości w płaszczyźnie prostopadłej do osi centralnej panewki kości, a wieloboczne igłowe występy znajdujące się w obszarze pasa kulistego na powierzchni granicznej równocześnie częściowo wprowadza się w gąbczastą strukturę kości przy czym przestrzeń pomiędzy wielobocznymi igłowymi występami nie wprowadzonymi w kość gąbczastą aż do powierzchni granicznej wypełniają osteoblasty narastające w czasie rekonwalescencji przy braku ruchu pomiędzy główką endoprotezy a kością. 3. Endoproteza do implantacji w chirurgii kostnej stawu składająca się z panewki oraz główki, które posiadają ostro zakończone występy na powierzchni granicznej, znamienna tym, że powierzchnie graniczne panewki (1) oraz główki (2) mają postać czaszy kulistej (3) i (11), a znajdujące się na nich ostre występy o wzajemnie równoległych osiach posiadają odpowiednio postać wielobocznych igieł (4), (12) i (13) o różnej długości rozmieszczonych symetrycznie, z których każda styka się z sąsiednią igłą krawędziową swojej podstawy, przy czym skarajne wieloboczne igłowe występy (4) i (12) położone odpowiednio przy oporowej krawędzi (6) oraz przy oporowej powierzchni (10) posiadają najmniejszą długość, natomiast łączna powierzchnia wielobocznych igłowych występów (12) i centralnej wielobocznej igły (13), korzystnie jest siedmiokrotnie większa od powierzchni (9). 4. Endoproteza według zastrz 3, znamienna tym, że oporowa krawędź (6) panewki (1) oraz oporowa powierzchnia (10) główki (2) leżą w płaszczyznach prostopadłych odpowiednio do osi panewki (1) oraz do osi główki (2), w której usytuowana jest centralna wieloboczna igła (13) posiadająca największą długość. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i endoproteza do implantacji w chirurgii kostnej, zwłaszcza stawu biodrowego, bez użycia cementu chirurgicznego. W znanych sposobach implantacji połączenie pomiędzy endoprotezą a kością następuje poprzez jej wrastanie w odpowiedniej wielkości pory, wręby i inne nierówności znajdujące się na powierzchni endoprotezy ustalonej w miejscu osadzenia za pomocą cementu chirurgicznego lub w sposób mechaniczny. Do uzupełnienia ubytków trzonów kości długich używa się między innymi endoprotez łączonych z kością przez wklinowanie w jamę szpikową przy użyciu cementu chirurgicznego np. polimetakrylanu metylu lub za pomocą grubozwojonego gwintu. Ten

3 sposób łączenia jest możliwy przy użyciu endoprotez metalowych, których wadą jest zbyt mała powierzchnia objęta wrastaniem kości gąbczastej. Poza tym, połączenie endoprotezy z kością za pomocą cementu chirurgicznego ma szereg wad, z których podstawową jest jego starzenie się co powoduje osłabienie tworzywa, jego pękanie oraz powstawanie wskutek podrażnienia reaktywnej ziarniny oddzielającej cement od kości przez co dochodzi do obluzowania endoprotezy i zaniku kostnego. Znane jest również z niemieckiego opisu patentowego DE Al rozwiązanie, w którym protetyczne implanty posiadają pewniejsze umocowanie przez zastosowanie stożkowych nierówności wystających z powierzchni granicznej endoprotezy i zwróconych w kierunku przyłączeniowej powierzchni kości. Stożkowe nierówności stanowią oddzielne elementy, które posiadają część stożkową oraz część walcową osadzoną w osnowie panewki i osnowie główki. W tym celu w płaskich powierzchniach główki oraz na pierścieniowych uskokach zewnętrznej kulistej powierzchni panewki wykonane są otwory Otwory te osłabiają zarówno panewkę jak i główkę endoprotezy w przekroju poprzecznym, a jednocześnie osadzone w nich stożkowe nierówności ze względu na płytkość osadzenia, pod wpływem obciążenia narażone są na obluzowanie prowadzące do niestabilnego osadzenia endoprotezy w kości. W znanym rozwiązaniu stożkowe nierówności całkowicie wciskane są w kość gąbczastą powodując zwiększenie powierzchni kontaktowej co sprzyja utrwaleniu endoprotezy w materiale kostnym. Wadą tego rozwiązania jest brak wykorzystania możliwości optymalnego zwiększenia powierzchni kontaktowej endoprotezy z kością ze względu na umieszczenie stożkowych nierówności w odstępach na płaskich powierzchniach główki oraz pierścieniowych uskokach na zewnętrznej kulistej powierzchni panewki Poza tym płaska powierzchnia kontaktowa bezpośrednim stykiem z kością w chwili implantacji uniemożliwia późniejsze narastanie kości gąbczastej do postaci zbliżonej kształtem do naturalnej, która zapewniałaby dobrą amortyzację obciążeń stawu Zadaniem wynalazku jest wyeliminowanie tych niedogodności przez stworzenie sposobu implantacji endoprotezy, według którego następowałoby proste i trwałe jej połączenie z tkanką kostną, zarówno korową jak i gąbczastą przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości odtworzenia regenerowanej kości w kształcie zbliżonym do naturalnej pierwotnej postaci. Równocześnie zadaniem wynalazku jest stworzenie endoprotezy umożliwiającej zastosowanie tego sposobu w chirurgii kostnej. Cel ten osiągnięto sposobem według wynalazku, zgodnie z którym endoprotezę implantuje się za pomocą występów powierzchni granicznej w kości gąbczastej, najpierw występem centralnym, a następnie występami skrajnymi tak, że powierzchnia swoim kształtem umożliwia wrastającym osteoblastom odtworzenie kości o kształcie zewnętrznym podobnym do naturalnego Sposób implantacji według wynalazku realizuje się przez usunięcie chorej tkanki kości wchodzącej w skład połączenia tworzącego staw, nadanie im kształtu zbliżonego do zarysu wyznaczonego wierzchołkami wielobocznych igłowych występów, które wprowadza się do kości gąbczastej sukcesywnie przy odpowiednim ustawieniu endoprotezy w osi centralnej operowanej panewki kości oraz operowanej głowy kości. Równocześnie wzdłuż osi głowy kości wprowadza się do kości gąbczastej igłę środkową główki endoprotezy tak, aby jej powierzchnia oporowa uzyskała styczność z okostną, istotą korową i przyległą warstwą o strukturze gąbczastej, w którą równocześnie wprowadza się występy igłowe leżące w odległości dalszej niż płaszczyzna powierzchni oporowej, a przestrzeń między pozostałymi występami igłowymi nie wprowadzonymi do kości gąbczastej, aż do powierzchni granicznej wypełniają osteoblasty narastające w czasie rekonwalescencji przy braku ruchu pomiędzy główką endoprotezy a kością Natomiast panewkę endoprotezy implantuje się sposobem według wynalazku, tak że oporowa krawędź ścięcia powierzchni granicznej przylega do kości w płaszczyźnie prostopadłej do osi centralnej panewki kości i jest umieszczona symetrycznie względem tej osi, a wieloboczne igłowe występy znajdujące się w obszarze kulistego pasa na powierzchni granicznej

4 panewki endoprotezy częściowo wprowadza się w gąbczastą strukturę kości. Pozostałą przestrzeń pomiędzy wielobocznymi igłowymi występami nie wprowadzonymi w kość gąbczastą, aż do powierzchni granicznej wypełniają osteoblasty narastające w czasie rekonwalescencji przy braku ruchu pomiędzy panewką endoprotezy a kością. Endoproteza do stosowania sposobu według wynalazku, składa się z panewki i główki, które na swych powierzchniach granicznych w postaci czasz kulistych posiadają igłowe wieloboczne występy o równoległych osiach i różnej długości, których łączna powierzchnia stanowi krotność powierzchni stawu, przy czym krawędzie podstawy sąsiednich igieł przylegają do siebie, a ich osie są odpowiednio prostopadłe do płaszczyzny, w której leży oporowa krawędź panewki oraz powierzchnia oporowa główki. Przykład wykonania endoprotezy stawu do stosowania sposobu według wynalazku, uwidoczniony jest na załączonym rysunku, na którym fig 1 przedstawia schematycznie panewkę endoprotezy w przekroju osiowym, a fig. 2 przedstawia schematycznie główkę endoprotezy w przekroju osiowym. Endoproteza stawu składa się z panewki 1 oraz główki 2. Panewka 1 posiada zewnętrzną powierzchnię graniczną 3 wyposażoną w igłowe wieloboczne występy 4 o równoległych wzajemnie osiach, z których każda jest równoległa do centralnej osi panewki oraz ścięcie, którego kołowa powierzchnia 5 określona oporową krawędzią 6 jest prostopadła do osi centralnej panewki. Igłowe wieloboczne występy 4 posiadają wspólne krawędzie podstawy (nie uwidocznione na rysunku) z sąsiednimi igłowymi występami 4 oraz różną długość. Długość poszczególnych igłowych wielobocznych występów 4 liczoną od podstawy na powierzchni granicznej 3 określają współśrodkowa z graniczną powierzchnią 3, teoretyczna sferyczna powierzchnia 7 przechodząca przez wierzchołki części igłowych wielobocznych występów 4 oraz płaszczyzna, w której leży powierzchnia 5. Skraje zewnętrzne igłowe wieloboczne występy 4 nie wykraczają poza styczną do granicznej powierzchni 3 będącą zarazem równoległą do osi panewki, a leżące przy oporowej krawędzi 6 posiadają najmniejszą długość. Panewka 1 zaopatrzona jest w czaszę 8 dla pomieszczenia główki 2, która stanowi odcinek kuli o powierzchni zewnętrznej 9 i posiada pierścieniową oporową powierzchnię 10 oraz kulistą graniczną powierzchnię 11. Na kulistej granicznej powierzchni 11 znajdują się igłowe wieloboczne występy 12 oraz centralna wieloboczna igła 13 o wzajemnie równoległych osiach, przy czym oś centralnej wielobocznej igły 13 pokrywa się z osią główki 2. Igłowe wieloboczne występy 12 posiadają wspólne krawędzie podstawy (nie uwidocznione na rysunku) z sąsiadującymi igłowymi występami 12 oraz różną długość. Skrajne igłowe wieloboczne występy 12 znajdujące się przy oporowej powierzchni 10, posiadają korzystnie stosunek połowy przekątnej podstawy do wysokości jak 1:5, natomiast ostrze centralnej wielobocznej igły 13 leży na dużym okręgu kuli tworzącym powierzchnię 9 Pozostałe długości igłowych wielobocznych występów 12 określa odległość pomiędzy ich podstawą na granicznej powierzchni 11 a ostrzami leżącymi na teoretycznej powierzchni czasz 14 o promieniu równym połowie odległości pomiędzy osią skrajnego igłowego wielobocznego występu 12 oraz osią centralnej wielobocznej igły 13 zatoczonym z punktu leżącego pomiędzy tymi osiami na prostej łączącej wierzchołki przeciwległych skrajnych igłowych wielobocznych występów 12. Powierzchnie igłowych wielobocznych występów 12 oraz centralnej wielobocznej igły 13 posiadają łączną powierzchnię korzystnie siedmiokrotnie większą od powierzchni 9 co w przybliżeniu odzwierciedla powierzchnię wewnętrzną istoty korowej kości, na której dokonuje się implantacji jej głowy. Równocześnie różna długość symetrycznie rozłożonych igłowych wielobocznych występów 12 powoduje ich równomierne i sukcesywne wprowadzenie do kości gąbczastej. Krawędź oporowa 6 oraz powierzchnia oporowa 10 opierają się odpowiednio na kości panewki miedniczej oraz na brzegu korowym szyjki kości udowej, a układ igłowy znacznie zwiększa adhezję opierając się na konstrukcji kości gąbczastej co powoduje skuteczniejszą

5 amortyzację obciążeń jak również zwiększa siłę mocowania w tkance kostnej zabezpieczając endoprotezę przed skręceniem i obluzowaniem. Endoprotezę wykonuje się w różnych wymiarach ustalonych właściwie według gradacji wielkości biologicznych oraz z materiałów nietoksycznych zgodnych biologicznie i posiadających odpowiednie właściwości mechaniczne. Zarówno panewkę jak i główkę, między innymi można wykonać w całości z tworzywa o zróżnicowanej gradacji gęstości, tak aby siła jego oporu była funkcją zmiennej energii sprężystej tworzywa, malejącej w miarę oddalania się od powierzchni w obydwu częściach endoprotezy, przez co w jej masie w sposób zbliżony do stanu naturalnego uzyskuje się tłumienie działania sił występujących w układzie stawowym. Do zalet endoprotezy należy właściwe rozłożenie sił pomiędzy kością a endoprotezą, jak również uproszczenie wykonananego zabiegu implantacji oraz możliwość zastosowania u chorych w znacznie większym zakresie wiekowym. Dodatkowe zalety stanowią większa trwałość endoprotezy, a w przypadku koniecznym stosunkowo łatwa wymiana, przy czym endoproteza jest zawsze kształtem zbliżona do modelu biologicznego. Równocześnie endoproteza umożliwia jej stosowanie u pacjentów z dużą osteoporozą oraz pozwala na implantację bez użycia cementu chirurgicznego. Poza tym przy implantacji endoprotezy według wynalazku występuje mniejszy stopień uszkodzeń tkanek kostnych. Sposób implantacji oraz endoproteza o biologicznie zweryfikowanych rozmiarach, według wynalazku, znajduje zastosowanie w zabiegach chirurgii kostnej na wszelkich stawach kulistych występujących u człowieka i zwierząt, a w szczególności przy implantacji stawu biodrowego, stawu łokciowego, stawu kolanowego, stawu barkowego, stawów skokowych, stawów ręki i stopy jak również przy implantacji krążków międzykręgowych. Przedmiot wynalazku można zastosować również we wszystkich innych przypadkach o podobnych właściwościach biochemicznych.

6 fig. 1 fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł