PL 216106 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 216106 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 392871 (22) Data zgłoszenia: 05.11.2010 (51) Int.Cl. A61F 2/32 (2006.01) A61F 2/36 (2006.01) A61B 17/72 (2006.01) A61B 17/74 (2006.01) (54) Trzpień endoprotezy stawu biodrowego oraz endoproteza stawu biodrowego (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET MEDYCZNY IM. PIASTÓW ŚLĄSKICH WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 07.05.2012 BUP 10/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 28.02.2014 WUP 02/14 (72) Twórca(y) wynalazku: MAGDALENA WICZKOWSKA, Wrocław, PL KRZYSZTOF SKIBA, Domasław, PL PAWEŁ KUBIK, Bielany Wrocławskie, PL EDWARD WICZKOWSKI, Wrocław, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Rożkowicz
2 PL 216 106 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest trzpień endoprotezy stawu biodrowego, która wraz główką współpracującą z panewką stosowany jest w endoprotezoplastyce, jako sztuczny staw biodrowy zastępujący chory usunięty operacyjnie. Przedmiotem wynalazku jest również endoproteza stawu biodrowego z dynamicznym trzpieniem. Endoprotezoplastyka polega na wprowadzeniu do kości udowej endoprotezy metalowej, osadzanej w jamie szpikowej kości udowej za pomocą cementu kostnego. Wbijany sztywny implant statyczny, usztywnia kość udową na współpracującej długości i zmniejsza zdecydowanie jej sprężystość pierwotną, co w konsekwencji prowadzić może do aseptycznego obluzowania, który jest stopniowym procesem prowadzącym do zaburzenia mechanicznej integralności wszczepu z kością, co w konsekwencji prowadzi do częstych przypadków złamań trzonów kości udowych wokół protez stawu biodrowego. Współczesne endoprotezy są sztywniejsze od kości korowej i dlatego indukują stress shielding", co pozbawia pewne obszary tkanki kostnej właściwych naprężeń, będących mechanicznym stymulatorem adaptacji kości do zmieniających się warunków środowiskowych, i prowadzi też do częstych złamań odcinka przy nasadzie dalszej. Z tego wynika, że dla układu kość- -cement-implant" w górnej części endoprotezy występują większe naprężenia zredukowane, natomiast w kości największe naprężenia zredukowane występują w dolnej części, a zatem kość jest w górnej części odciążona, a obciążenie przenosi endoproteza. Znana z polskiego opisu patentowego nr 163 439 endoproteza stawu biodrowego składa się z części udowej w postaci miecza metalowego zakończonego szyjką, na której jest osadzona główka współpracująca z panewką. Miecz od strony przeciwnej do stawu, jest płaski i zbieżny i jednocześnie przecięty w swojej płaszczyźnie symetrii, zaś na bocznych i czołowych płaszczyznach ma wykonane żebra z zaokrąglonymi kątami. Linie żeber są nachylone do osi działania siły pionowej pod kątem 45-88 i są parami zbieżne pod kątem od 5-90. Żebra w przekroju poprzecznym mają kształt zbliżony do trapezu i są rozmieszczone na powierzchni przedniej i tylnej na całej długości miecza. Żebra te są przerywane na całej swej długości, przy czym suma długości żeber jest większa od sumy przerw pomiędzy nimi. Znana jest z polskiego zgłoszenia patentowego nr P 317 575 część udowa endoprotezy stawu biodrowego z trzonem, którego przekrój wzrasta od dołu ku górze. Przekrój wzdłużny trzonu ma kształt klina o lekko zakrzywionej w kierunku powierzchni wewnętrznej, najszerszej części klina. Ta część trzonu ma na powierzchni tylnej i przedniej wybrzuszenia wznoszące się stopniami, które tworzą płaszczyzny równoległe względem siebie oddalone o stałą wysokość równą wysokości stopnia, przy czym w kierunku powierzchni bocznej odległości pomiędzy kolejnymi stopniami są mniejsze niż w kierunku powierzchni wewnętrznej trzonu. Część udowa endoprotezy stawu biodrowego znana z polskiego opisu patentowego nr 195 363, charakteryzuje się tym, że środkowa część trzpienia ma przekrój wzdłużny podobny do trójkąta prostokątnego o zaokrąglonym kącie prostym z podcięciem po przeciwnej stronie kąta prostego, zaś przekrój poprzeczny podobny do elipsy, dolna część trzpienia ma kształt prostokąta o zaokrąglonej części dolnej, natomiast górną część trzpienia stanowi szyjka wyposażona w kołnierz oporowy. W części środkowej trzpienia wykonane są rowki kształtowe, przy czym co najmniej jeden tylny rowek kształtowy jest wykonany na powierzchni tylnej, co najmniej jeden przedni rowek kształtowy jest wykonany na powierzchni przedniej oraz co najmniej jeden boczny rowek kształtowy jest wykonany na powierzchni bocznej. Przekrój poprzeczny dolnej części trzpienia ma kształt koła. Istotą wynalazku jest elastyczny trzpień podzielony na segmenty, które oddalone są od siebie, o co najmniej 3/4 wysokości segmentów, których boczna, stożkowa powierzchnia jest gwintowana, korzystnie gwintem o zarysie okrągłym-edisona. Pomiędzy segmentami wykonane są mostki sprężyste. Korzystnie, górny segment zakończony jest stożkiem ściętym (z centralnie wykonanym otworem gwintowanym oraz wykonanymi prostokątnymi wycięciami na bocznej powierzchni stożka pod płetwy narzędzia do wkręcenia trzpienia w kanał szpikowy kości udowej. Korzystnie, w dolnej i górnej powierzchni segmentu po obwodzie są wykonane podtoczenia korzystnie o przekroju półowalnym, poprawiające sprężystość i elastyczność trzpienia. W korzystnej realizacji górny segment zakończony jest stożkiem z wycięciem pod pokrętło, na stożku osadzone jest ramię z szyjką zakończone czopem do mocowania główki kulistej stawu biodrowego, ramię połączone jest z trzpieniem za pomocą śruby. Korzystnie, górna części trzpienia zakończona jest stożkiem ściętym płaszczyzną prostopadłą do jego osi pionowej.
PL 216 106 B1 3 Korzystnie, w osi pionowej trzpienia wykonany jest otwór gwintowany do mocowania ramienia zakończonego szyjką, na której jest osadzona główka współpracująca z panewką Korzystnie, w powierzchni bocznej stożka wykonane jest na wskroś prostokątne przecięcie dla narzędzia do wkręcenia trzpienia do kanału szpikowego. Korzystnie, gwint jest okrągły, wykonany na powierzchniach bocznych segmentów, których powierzchnie boczne tworzą stożki, zbieżne ku dołowi trzpienia umożliwiające łatwe wkręcanie segmentów trzpienia w kanał szpikowy kości udowej. Korzystnym jest również, gdy górny segment zakończony jest stożkiem z gniazdem pod pokrętło. Korzystnym jest osadzenie i zamocowanie przy pomocy śruby, ramienia o przekroju poprzecznym mieczowym, zakończonego szyjką, na której jest osadzona główka współpracująca z panewką. Kolejnym przedmiotem wynalazku jest endoproteza stawu biodrowego w postaci stożkowego trzpienia zakończonego szyjką, na której jest osadzona główka współpracująca z panewką stawu biodrowego charakteryzująca się tym, że ma dynamiczny trzpień podzielony na segmenty połączone mostkami sprężystymi. Korzystnie, boczna powierzchnia segmentów jest gwintowana gwintem o zarysie okrągłym Edisona. Korzystnie, w dolnej i górnej powierzchni segmentu po obwodzie są wykonane podtoczenia korzystnie o przekroju półowalnym, poprawiające sprężystość i elastyczność trzpienia. Korzystnie, dynamiczny trzpień metalowy według wynalazku, charakteryzuje się podwyższonymi właściwościami odtwarzającymi anatomiczne cechy kości i tym samym pozwala na uzyskanie korzystniejszych warunków współpracy z kością, mianowicie gwint okrągły wykonany na powierzchniach bocznych segmentów zapewnia równomierny rozkład sił statycznych i dynamicznych na dużej powierzchni kontaktowej, a w wyniku tego mamy równomierny obszar naprężeń na całej długości trzpienia osadzonego w kanale szpikowym kości udowej, metodą bezcementową lub cementową. Korzystnie, trzpień wprowadzany jest do kanału szpikowego przyjmuje jego kształt. Trzpień zapewnia zachowanie ciągłości odkształceń i naprężeń oraz zapobiega ich koncentracji, gdyż zbudowany jest z segmentów gwintowanych połączonych między sobą podatnymi mostkami sprężystymi. Trzpień ma kształt stożkowy, taka konstrukcja pozwala zachować podatność trzonu kości udowej na jej długości od krętarza mniejszego do nasady dalszej kości udowej. Trzpień wprowadzany jest do kanału szpikowego poprzez wkręcanie i dzięki segmentowej budowie oraz naciętym gwintem na swojej stożkowej powierzchni, przyjmuje kształt krzywizny kanału szpikowego w przeciwieństwie do stosowanych trzpieni, które wbijane do kanału szpikowego zmuszają kość do przyjęcia ich krzywizny. Ponadto trzpień, charakteryzuje się dużą elastycznością, co bardzo korzystnie wpływa na przebudowę kości, która na tym odcinku jest podatna, a naprężenia pochodzące od obciążeń stawu biodrowego na główkę endoprotezy, rozkładają się równomiernie na całej powierzchni gwintowanej trzpienia. Trzpień pozwala tworzyć typoszereg, w którym poszczególne trzpienie dostosowane są do wielkości anatomicznych kości udowych zależnych od indywidualnych cech pacjenta, takich jak długość i średnica kości udowej, wielkości przenoszonych obciążeń pochodzących od masy własnej pacjenta, czy też od budowy jego układu mięśniowo-kostnego. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia trzpień endoprotezy stawu biodrowego w widoku ogólnym, fig. 2 - trzpień osadzony w kości udowej, a fig. 3 - trzpień stawu biodrowego z przekrojem segmentu z gwintem o zarysie okrągłym. Na figurach użyto następujących oznaczeń: 1. ramię, 2. główka, 3. szyjka, 4. stożek, 5. segment gwintowany, 6. mostek sprężysty, 7. czop, 8. śruba, 9. wycięcie pod pokrętło, 10. otwór gwintowany, 11. kość udowa. P r z y k ł a d Trzpień endoprotezy stawu biodrowego wykonany w postaci elementu stożkowego zakończonego szyjką 3 z czopem 7, na którym jest osadzona główka 2 współpracująca z panewką stawu biodrowego. Czop 1 jest odchylony od głównej osi trzpienia o 125. Trzpień podzielony na segmenty 5 jest elastyczny, a segmenty 5 oddalone są od siebie o 3/4 ich wysokości. Boczna, stożkowa powierzchnia segmentów 5 jest gwintowana gwintem o zarysie okrągłym. Pomiędzy segmentami 5 wykonane są mostki sprężyste 6. Trzpień wprowadza się poprzez wkręcenie go we wcześniej wykonany przy użyciu odpowiedniego instrumentu, kanał kształtowy w kości udowej 10 na odpowiednią głębokość, stabilizując poprzez osadzenie ramienia 1 na stożku segmentu 5 i połączeniu ich przy użyciu odpowiedniej śruby 8. Trzpień endoprotezy stawu biodrowego wraz z główką 2 współpracującą z panewką stosowany jest, jako sztuczny staw biodrowy zastępujący chory, usunięty operacyjnie. Pomiędzy segmentami 5 wyko-
4 PL 216 106 B1 nane są podtoczenia tworzące mostki 6 łączące ze sobą poszczególne segmenty 5, przy czym trzpień jest podatny i doskonale dopasuje się do krzywizny kanału szpikowego. Trzpień zapewnia odpowiednią relację obciążeniowo-odkształceniową układu kość-implant, bowiem zbyt duża sztywność trzpienia w stosunku do podatności kości, prowadzi do usztywnienia kości udowej na odcinku współpracy i prowadzi najczęściej do jej złamania w części dalszej, pomiędzy końcem trzpienia endoprotezy a kłykciem stawu kolanowego w wyniku wykonanego na trzpieniu kształtowego gwintu o zarysie okrągłym, zapewniającego dużą powierzchnię kontaktu implantu z kością, powoduje równomierne rozłożenie nacisków na kość, tworzy strefę równomiernego przenoszenia obciążeń i wpływa korzystnie na przebudowę tkanki kostnej w rejonie implantu (zgodnie z prawem Wolfa). Zastrzeżenia patentowe 1. Trzpień endoprotezy stawu biodrowego w postaci elementu stożkowego zakończonego szyjką, na której jest osadzana główka współpracująca z panewką stawu biodrowego, znamienny tym, że jest elastyczny i podzielony na segmenty (5) oddalone od siebie o odległość równą co najmniej 3/4 wysokości segmentów (5), których boczna stożkowa powierzchnia jest gwintowana, korzystnie gwintem o zarysie okrągłym Edisona, zaś pomiędzy segmentami (5) wykonane są mostki sprężyste (6). 2. Trzpień, według zastrz. 1, znamienny tym, że górny segment (5) zakończony jest stożkiem ściętym (4) z centralnie wykonanym otworem gwintowanym (10) oraz wykonanymi prostokątnymi wycięciami (9) na bocznej powierzchni stożka pod płetwy narzędzia do wkręcenia trzpienia w kanał szpikowy kości udowej (11). 3. Trzpień, według zastrz. 1, znamienny tym, że w dolnej i górnej powierzchni segmentu (5) po obwodzie są wykonane podtoczenia (6), korzystnie o przekroju półowalnym, poprawiające sprężystość i elastyczność trzpienia. 4. Trzpień, według zastrz. 1, znamienny tym, że górny segment (5) zakończony jest stożkiem (4) z wycięciem pod pokrętło (9), na stożku osadzone jest ramię (1) z szyjką (3) zakończone czopem (7) do mocowania główki kulistej stawu biodrowego (2), ramię (1) połączone jest z trzpieniem za pomocą śruby (8). 5. Endoproteza stawu biodrowego w postaci trzpienia endoprotezy jak określono w którymkolwiek z zastrz. 1-4. 6. Endoproteza, według zastrz. 5, znamienna tym, że boczna powierzchnia segmentów (5) jest gwintowana gwintem o zarysie okrągłym Edisona. 7. Endoproteza, według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że w dolnej i górnej powierzchni segmentu (5) po obwodzie są wykonane podtoczenia (6) korzystnie o przekroju półowalnym, poprawiające sprężystość i elastyczność trzpienia.
PL 216 106 B1 5 Rysunki
6 PL 216 106 B1
PL 216 106 B1 7
8 PL 216 106 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)