CZ233793A3

CZ233793A3 - Joint prosthesis

Info

Publication number: CZ233793A3
Application number: CZ932337A
Authority: CZ
Inventors: Randolf Scholz; Reinhard Ehall
Original assignee: Logimed Med Spezialprod Gmbh
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1994-03-16
Also published as: HU9303147D0; HUT66221A; SK122693A3; WO1993017638A1; EP0583457A1; ATA45792A; CA2102430A1; JPH06507567A; AT398371B

Description

Kloubní protéza

Oblast techniky

Vynález se týká kloubní protézy se dvěma nástavci, spojitelnými s kostmi, navzájem relativně otočnými kolem jedné osy, kde jeden z nástavců je opatřen hlavicí ve tvaru čelisti a druhý nástavec je opatřen hlavicí nesoucí ložiskové oko a zapadající do hlavice ve tvaru čelisti a kde osa kloubu prochází přes navzájem lícující díry ve hlavici ve tvaru čelisti a přes ložiskové oko.

Dosavadní stav techniky

Protézy výše uvedeného druhu jsou například popsány v US-PS 4 193 139. Další kloubová endoprotéza, jak je například popsána v DE-A 2 351 912, je vzhledem ke své stavbě určena v první řadě pro loketní kloub. Celkově je většina dosud známých protéz více nebo méně vhodná pro daný speciální případ použití, popřípadě pro náhradu zcela určitého kloubu.

Kloubní protézy, které jsou tak jako kloubní protéza podle vynálezu v první řadě určeny pro náhradu prstového kloubu, jsou kromě výše uvedeného US-PS 4193 139 zvláště popsány také v EP-B1 214 773. Tyto oba známé klouby se s ohledem na to, že jsou určeny pro klouby prstů, omezují na jednoosý ohyb navzájem otočně spojovaných kostních částí, přičemž se zřejmě v první řadě má na mysli použití ve druhém kloubu od špičky prstu. Kvůli známé konstrukci takovýchto protéz je ale nutno odstranit relativně dlouhou část kosti na čelní ploše, na kterou má být kloub nasazen, za účelem vytvoření místa pro uložení kloubu. Při takovýchto operacích se tak odstraní dílčí část kosti, na které mohlo původně přirůstat kloubní vazivo a proto se musí hledat nové místo pro upevnění vaziva na kostech. Ze zkušenosti se ukázalo, že nové přirůstání kostního vaziva na jiném než původním přirozeném místě je spojeno s velkými problémy.

Mechanické kloubní protézy se musí kromě vysoké mechanické pevnosti ještě vyznačovat tím, že je lze snadno sestavit, a to za účelem umožnění dodržení příslušně krátké doby potřebné pro provedení operace při jejich operativním použití, respektive nasazení.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit kloub, to je kloubní protézu obzvláště pro použití jako kloub v záprstí, který na základě své konstrukce umožňuje, aby při vsazování musely být odstraněny jen malé oblasti navzájem protilehlých čelních ploch vzájemně kloubově spojených kostí a obzvláště odstranění čelní plochy kosti je nutné jen do té mířy, že přirozená místa narůstání vaziva mohou zůstat zachována neporušená. Dalším úkolem je vytvoření kloubní protézy výše uvedeného typu, která vyniká jednoduchou konstrukcí a sestavováním bez použití nákladných nástrojů. Úkol je vyřešen kloubní protézou, jejíž podstata spočívá v tom, že osa kloubu je tvořena čepem, který se směrem k jednomu konci zužuje a/nebo je odsazen na menší průměr, přičemž tento konec je vytvořen jako kruhová zarážka společně s příslušnými kruhovými zarážkami jednoho z navzájem lícujících průchozích otvorů hlavice ve tvaru čelisti. Vyrobením osy kloubu ve formě spojovacího čepu se umožní vytvořit samotný kloub relativně malý a zajistit bezpečné zakotvení nástavců v příslušných kostech před tím, než je jednoduchým způsobem v minimálním prostoru provedeno sestavení kloubu. Pro sestavení kloubu totiž stačí pouze vtlačit zarážecí čep do příslušných průchozích otvorů, k čemuž je zapotřebí relativně malé místo, což má zase za následek, že také z kostí, které mají být takovýmto umělým kloubem spojeny, musí být odstraněny jen malé délky. Vedle tohoto pro jednoduchou konstrukci obzvláště výhodného spojení se může ještě konec čepu zužovat, čímž se ulehčí centrování a zavádění čepu, přičemž v každém případě je definitivní uložení provedeno zarážením volného konce čepu o odpovídající zarážky hlavice ve tvaru čelisti. Sestavení může být ještě významně ulehčeno tím, že čep v ose kloubu má na svém od zarážek odvráceném čele slepou díru pro zachycení nástroje, přičemž je umožněno obzvláště jednoduché upevnění nástroje pro manipulaci s relativně malým čepem v ose kloubu, jestliže je slepá díra opatřena vnitřním závitem. Celkově mohou být u takovéto konstrukce bezpečně sestaveny v minimálním prostoru také relativně malé čepy v ose kloubu s příslušně malými klouby, na základě možnosti použití příslušně snadněji manipulovatelného nástroje.

S výhodou je konstrukce kloubní protézy podle vynálezu provedena tak, že zarážky jsou tvořeny kruhovými drážkami a/nebo kruhovými žebry. Za účelem umožnění elastického zaražení takovýchto kruhových drážek o kruhová žebra, mohou být s výhodou použity fyziologicky neškodné umělé hmoty, přičemž lze sestavování, popřípadě výrobu kloubu podstatně zjednodušit tím, že navzájem lícující otvory hlavice ve tvaru čelisti mají v podstatě stejný vnitřní průměr a že zarážky se uspořádají v pouzdře, které je vsazeno v jednom ze dvou otvorů hlavice ve tvaru čelisti a zajištěno proti vypadení. Uspořádání navzájem lícujících otvorů se v podstatě stejným vnitřním průměrem umožňuje volit jednoduché výrobní nástroje pro nástavce a hlavici ve tvaru čelisti, kde potom mohou být zajištěny potřebné malé tolerance odpovídajícími vysoce přesnými vsazovanými dílci, obzvláště pouzdrem. Dále je tímto způsobem možné volit pro nástavce a konstrukci hlavice příslušné vysoce pevné materiály, zvláště kovové materiály, a protože se použijí pouzdra s příslušně malými výrobními tolerancemi a především pouzdra z fyziologicky nezávadných umělých hmot, zvýší se současně výrazně životnost ložiska a odstraní se tření obzvláště mezi kovovými dílci. K takovémuto nežádoucímu tření mezi kovovými díly kloubu při využití samomazných schopností různých fyziologicky nezávadných umělých hmot dochází i tehdy, jestliže je konstrukce taková, že pouzdro je opatřeno kruhovou přírubou s vnitřní průměr otvorů přesahujícím vnějším průměrem, který v montážní poloze dosedá na vnitřní stranu čelisti hlavice ve tvaru čelisti, čímž je umožněna boční stabilizace kloubu s příslušně nízkou tolerancí, viděno ve směru osy ložiska. Tento účinek může být ještě zlepšen tím, že se do ložiskového oka hlavice druhého nástavce vloží ložiskové pouzdro, které je opatřeno kruhovou přírubou s vnějším průměrem přesahujícím vnitřní průměr otvoru pro zachycení ložiskového pouzdra, čímž může být zajištěno, že na obou stranách ložiskové oko nesoucí hlavice může být odstraněno tření na kovových dílcích vnitřních stěn čelistí objímajících tuto hlavici.

S ohledem na použití kloubní portézy podle vynálezu jako kloub v oblasti záprstí, popřípadě prstů, je nutno napodobit pouze členění kloubu, k čemuž je obzvláště s velkým ohledem na dané přirozené skutečnosti při pohybu takovýchto kloubů ruky s výhodou provedena konstrukce tak, že ložiskové oko nesoucí hlavice je opatřena alespoň jedním dorazovým ramenem, které působí společně s hlavicí ve tvaru čelisti druhého nástavce. Tímto způsobem může být alespoň jedna z mezních poloh, například poloha natažení kloubu, jasně ohraničena dorazem, aniž by byl pro tento účel zapotřebí další prostor zabírající konstrukční dílec.

Pro zajištění bezpečného zakotvení nástavců i u takto malých kloubů je s výhodou provedena konstrukce tak, že nástavce jsou vytvořeny v podstatě centrálně symetrické ke své podélné ose protínající osu ložiska, přičemž jsou na nástavcích na jejich vnější straně s výhodou odděleně uspořádána nejlépe ostrohranná žebra, procházející po obvodě ve směru jejich podélné osy. Takováto, obzvláště ostrohranná, žebra zlepšují příslušný kotvící účinek v koncové oblasti kostí a skýtají řadu výhod při montáži nástavců v kosti. Zatímco u známých, velmi asymetrických nástavců jsou kladeny vysoké požadavky na přesnost příslušných vybrání v kostech pro rychlý a jistý srůst, jsou u takovýchto velmi centrálně symetrických nástavců kladeny výrazně menší požadavky na maximální přípustné tolerance těchto vybrání bez výrazného snížení jistoty srůstu. Pro zajištění účinku zakotvení v dostatečné míře již bezprostředně po vtlačení je s výhodou provedena konstrukce tak, že se ostrohranná žebra ve směru k volnému konci snižují a pro v důsledku toho potřebné spojení s materiálem kosti jsou nástavce pokryty vrstvou biolo7 gicky odbouratelné keramické látky. Vtlačování nástavců do jednodušším způsobem vyrobitelných vybrání na čelních stranách navzájem kloubově spojovaných kostí se tímto výrazně zjednoduší a s menším silovým působením umožňuje, že nástavce se směrem ke svému volnému konci v podstatě konicky zužují.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji popsán na příkladném provedení pomocí obrázků, kde obr. 1 schematickyy znázorňuje řez například kloubem záprstí s vestavěnou kloubní protézou podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje půdorys hlavici ve tvaru čelisti nesoucího nástavce, popřípadě části kloubu kloubní protézy podle vynálezu z obr. 1, obr. 3 znázorňuje bokorys nástavce, popřípadě části kloubu ve směru šipky III na obr. 2, obr. 4 znázorňuje pohled ve směru šipky IV na obr. 2 a 3, obr. 5 znázorňuje bokorys druhého, nedělené ložisko nesoucího nástavce, popřípadě části kloubu kloubní protézy podle vynálezu z obr. 1 v zobrazení analogickém k obr. 3, obr. 6 znázorňuje půdorys druhého nástavce ve směru šipky VI z obr. 5, obr. 7 znázorňuje pohled na osu kloubu tvořící čep kloubní protézy podle vynálezu, obr. 8 znázorňuje řez pouzdrem uspořádatelným v čelisti hlavice ve tvaru čelisti, na kterém jsou uspořádány zarážky pro spolupůsobení s čepem podle obr. 7, a obr. 9 znázorňuje řez dalším ložiskovým pouz8 drem, které je zasaditelné do ložiskového oka hlavové části druhého nástavce kloubní protézy podle vynálezu.

Příklad provedeni vynálezu

Na obr. 1 je do dvou kostí 1 a 2 zasazena kloubní protéza 2 P^ro náhradu přirozeného kloubu, přičemž kloubní protéza 3 zahrnuje dva nástavce 4 a 5, které se vsazují do vybraných, popřípadě dutých oblastí kostí a které jsou detailně znázorněny dále. Tyto dva nástavce 4 a 5, popřípadě části kloubů jsou navzájem otočně skloubeny, přičemž osa otáčení je schématicky naznačena na obr. 1 pod číslem 6. Osa otáčeni je tvořena čepem zasaditelným do navzájem lícujících děr nástavců 4. a 5, který je podrobněji znázorněn na obr. 7. Vlastní oblasti kloubu kloubní protézy, to je ty dílčí oblasti, které vyčnívají z kostí 1 a 2, jsou při tom díky použití čepu jako osy kloubu tak krátké, že přirozená místa 7 růstu pro vazivo na koncových oblastech kostí nemusí být odstraněna.

Na obr. 2 a 3 je detailně znázorněn nástavec 5, popřípadě část kloubu nesoucí hlavici ve tvaru čelisti. Bezprostředně na nástavec 5, konicky se zužující směrem ke svému volnému konci 8, navazují dvě čelisti 9, v nichž jsou vždy uspořádány navzájem lícující otvory 10 o v podstatě stejném průřezu s osou 6 otáčení. Na nástavci 5 jsou ve směru jeho podélné osy 11 uspořádány na jeho obvodě obzvláště ostrohranná žebra 12., jak je také naprosto zřejmé z obr. 4. Z obr. 4 je dále naprosto zřejmý konicky se zužující tvar nástavce.

V sestaveném stavu objímají čelisti 9. ložiskové oko 13 druhého nástavce 4, který je detailně znázorněn na obr. 5a 6. V nástavci 4, popřípadě v ložiskovém oku 13 je uspořádán otvor 14 lícující s děrami, popřípadě otvory 10 druhého nástavce 5, kterým také v sestaveném stavu prochází čep znázorněný na obr. 7. Také nástavec znázorněný na obr. 5 a 6 má konicky se směrem k volnému konci 15 zužující průřez a je také opatřen ostrohrannými žebry

12. Celkově jsou nástavce 4a 5, popřípadě části kloubů ve svých dílčích oblastech zasahujících do kostí vytvořeny nejen centrálně symetrické, ale i shodné, takže kloub může být vložen v obou pozicích.

Po obvodě rozmístěná, obzvláště ostrohranná žebra 12 jsou při tom při vkládání do kostí uspořádána tak, že na vnitřní straně, to je na straně ohybu kloubu, je umístěno pouze jedno žebro, zatímco zbývající dvě na obrázku znázorněná žebra 12 jsou odpovídajícím způsobem uspořádána na vnější straně, jak je to také schematicky naznačeno na obr. 1. Žebra se vystupujíc od příslušného volného konce 8, popřípadě 15, zvyšují za účelem ulehčení zarážení příslušných nástavců do vybrání v kostech. Obecně slouží žebra k zakotvení nástavců v kostech a zvláště k zamezení rotace nástavců v kostech. Dále nemusí být na základě přítomnosti žeber kladeny příliš vysoké požadavky na geometrický tvar vybrání vytvářených v kostech, protože žebra mohou svou rozdílnou výškou vyrovnávat odpovídajícím způsobem nepravidelná vybrání v kostech.

V jedné z čelistí 9 se do odpovídajícího otvoru 10. vloží pouzdro 16, znázorněné na obr. 8, na kterém je uspořádána kruhová příruba 17. která dosedá na vnitřní stranu odpovídající čelisti. Podobným způsobem se do otvoru 14 ložiskového oka 13 druhého nástavce vsadí ložiskové pouzdro 18, znázorněné na obr. 9, na kterém je také uspořádána kruhová příruba 19, která přiléhá k vnitřní straně ložiskového oka a tak je uspořádána mezi ložiskovým okem 13 a sousední čelistí 9. Pouzdro 16 se přirozeně nasadí na druhou čelist 9.

Pro složení kloubní protézy se do otvorů 10 a 14 v nástavcích 5, popřípadě 4, případně do otvorů v pouzdrech 16 a 18, vloží čep 20., znázorněný na obr. 7, který tvoří osu kloubu. Čep 20 se při tom k jednomu konci 21 zužuje a je odsazen na menší průřez, přičemž na volném konci 21 čepu 20 je vytvořena kruhová zarážka 22 ve formě kruhového žebra. Při vsunování členu 20 z té strany sestavené kloubní protézy, která je protilehlá čelisti 9 s pouzdrem 16, projde čep nejprve prvním otvorem první čelisti 9 a pak se dostane přes otvor 23 ložiskového pouzdra 18 do ložiskového oka a pak do pouzdra 16 uspořádaného ve druhé čelisti. Jak je zřejmé z obr. 8 je na pouzdře 16 uspořádána kruhová zarážka 24 rozměrově sladě11 ná s průměrem kruhové zarážky 22 čepu 20. takže při úplném vsazení kloubového čepu, popřípadě spojovacího čepu, se uskuteční zaražení zarážky 22 o kruhovou zarážkou 24 pouzdra 16 a kloub se tak jednoduchým způsobem uzavře, to je, dané dva nástavce 4 a 5, popřípadě části kloubů se navzájem otočně kloubově spojí.

Pro zavedení nástrojů je v čepu 20 uspořádána slepá díra 25, která je ve schematicky znázorněné dílčí oblasti 26 opatřena vnitřním závitem, takže tam může být uspořádán například šroub nebo podobně pro jednoduchou manipulaci s čepem, popřípadě pro působení potřebnými silami, přičemž tento šroub může být po sestavení kloubu opět jednoduchým způsobem odstraněn.

Při použití uvedené kloubní protézy v oblasti prstů nebo záprstí je zapotřebí pouze jednoosý kloubový spoj, pro který je znázorněna na obr. 1 koncová poloha kloubní protézy přičemž lze dosáhnout ohnutí až do úhlu 90°. Za účelem zabránění nadměrnému natažení, popřípadě ohnutí do protisměru, je na ložiskovém oku 13 znázorněném na obr. 5 a 6 uspořádáno dorazové rameno 27, které v natažené poloze dosedá na vnitřní plochu 28 nástavce 5 mezi čelistmi 9 a znemožňuje nadměrné ohnutí za nataženou polohu. Úhel ohnutí za nataženou polohu je tímto dorazem omezen na asi 10°.

Jako materiál pro části kloubu se používají speciální slitiny titanu a hliníku, které vynikají nízkou měrnou hmotností, vysokou pružností, vysokou pevností a výbornou korozivzdorností. Použitá pouzdra 16 a 18 znázorněná na obr. 8 a 9 se na sebe nasunou nejen za účelem spojení částí kloubu, ale také pro odstranění tření mezi kovovými částmi. Za tímto účelem jsou tato pouzdra vyrobena z biologicky dobře snesitelného materiálu, který má při minimálním otěru dobré kluzné vlastnosti stejně jako optimální útlum. Pro rychlý srůst protéz, to je obzvláště nástavců 4 a 5 s kostmi, se nástavce 4 a 5 pokryjí odpovídající biologicky odbouratelnou látkou, například pomocí plazmatického nástřiku, která takto umožní dřívější bezbolestnost a tak i dřívější používání operovaného kloubu. Takto dosaženým dokonalým srůstem kosti s implantovanými nástavci 4a 5 se docílí brzká a dobrá možnost zatížení umělého kloubu.

Za účelem přizpůsobení různým velikostem kostí mohou být samozřejmě použity různé vnější průměry nástavců 4 a 5. Konické zúžení nástavců 4 a 5 je při tom voleno tak, že kromě zakotvení pomocí žeber 12 je uskutečněno samosvorné zakotvení vůči vytažení nástavců z kostí, přičemž je podle použitých materiálů a podle kosti zvolen například úhel sklonu asi 5,7^θ. V případě, že na rozdíl od znázorněného provedení se má natažení uskutečnit s malým počtem žeber, neuskuteční se na základě kinematiky kloubu žebro příslušející k ohybové straně.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kloubní protéza se dvěma vůči sobě kolem jedné osy otočnými, s kostmi spojitelnými nástavci, u kterých jeden z nástavců má hlavici ve tvaru čelisti a druhhý nástavec je opatřen ložiskové oko nesoucí hlavou zapadající do hlavice ve tvaru čelisti, kde osa kloubu prochází přes navzájem lícující díry hlavice ve tvaru čelisti a přes ložiskové oko, vyznačující se tím, že osa kloubu je tvořena čepem (20), který se směrem k jednomu konci zužuje a/nebo je odsazen na menší vnější průměr, přičemž tento konec je vytvořen jako kruhová zarážka (22), která působí společně s odpovídajícími kruhovými zarážkami (24) na jednom z navzájem lícujících průchozích otvorů (10) hlavice ve tvaru čelisti (9).
2. Kloubní protéza podle nároku 1, vyznačující se tím, že čep (20) je na své, od kruhových zarážek odvrácené čelní straně opatřen slepou dírou (25) pro zachycení nástroje.
3. Kloubní protéza podle nároku 2, vyznačující se tím, že slepá díra (25) je opatřena vnitřním závitem (26).
4. Kloubní protéza podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zarážky (22) jsou tvořeny kruhovými drážkami a/nebo kruhovými žebry.
5. Kloubní protéza podle jednoho z nároků l až 4, vyznačující se tím, že navzájem lícující otvory (10) hlavice ve tvaru čelisti (9) mají v podstatě stejný vnitřní průměr, přičemž zarážky (24) jsou uspořádány v pouzdře (16), které je uloženo a zajištěno proti vypadení v jednom ze dvou otvorů hlavice ve tvaru čelisti (9).
6. Kloubní protéza podle nároku 5, vyznačující se tím, že pouzdro (16) je opatřeno kruhovou přírubou (17) s vnitřní průměr otvorů (10) přesahujícím vnějším průměrem, která v montážní poloze dosedá na vnitřní stranu čelisti hlavice ve tvaru čelisti (9).
7. Kloubní protéza podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že do ložiskového oka (13) hlavy druhého nástavce (4) je vloženo ložiskové pouzdro (18), které je opatřeno kruhovou přírubou (19) s vnějším průměrem přesahujícím vnitřní průměr otvoru (14) pro uchycení ložiskového pouzdra (18).
8. Kloubní protéza podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že ložiskové oko (13) nesoucí hlava nese alespoň jedno dorazové rameno (27), které je v součinnosti s hlavicí ve tvaru čelisti (9) druhého nástavce (5).
9. Kloubní protéza podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že nástavce (4,5) jsou vyrobeny v podstatě centrálně symetrické vzhledem k jejich podélné ose (11) protínající osu ložiska.
10. Kloubní protéza podle nároku 9, vyznačující se tím, že nástavce (4,5) jsou na své vnější straně opatřeny s výhodou ostrohrannými žebry (12), procházejícími odděleně po obvodu ve směru jejich podélné osy (11).
11. Kloubní protéza podle nároku 10, vyznačující se tím, že ostrohranná žebra (12) se směrem k volnému konci nástavců (4, 5) snižují.
12. Kloubní protéza podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že nástavce (4, 5) jsou pokryty vrstvou biologicky odbouratených keramických látek.
13. Kloubní protéza podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že nástavce (4, 5) se směrem ke svému volnému konci v podstatě konicky zužují.