Чашки эндопротезов тазобедренных суставов

Схематически эндопротез тазобедренного сустава состоит из ацетабулярного компонента (чашки), бедренного компонента (ножки) и головки. Различают имплантаты цементной и бесцементной фиксации.

Ацетабулярный компонент (чашка) эндопротеза

Чашка бесцементной фиксации состоит из металлической основы и вкладыша. Металлическую основу бесцементного вертлужного компонента эндопротеза чаще всего изготавливают из титана. По форме металлическая чашка обычно имеет вид полусферы либо усеченной полусферы. Для ревизионного протезирования иногда используют овальные вертлужные компоненты. Некоторые модели эндопротезов имеют дополнительные элементы крепления в виде лепестков, выступов на экваторе, скоб, пластин, шипов и т.д.

Современная металлическая основа бесцементной чашки эндопротеза по наружной поверхности имеет пористое покрытие в виде мельчайших шариков, проволоки или плазменного напыления титана. Доказана эффективность использования гидроксиапатита для стимуляции остеогенеза.

Самой уязвимой частью эндопротеза тазобедренного сустава является узел трения, поэтому большое внимание уделяют выбору полимерного состава вкладыша, толщине и способу фиксации его в чашке, размеру и материалу головки, технологии производства имплантата.

Данные о скорости износа в узле трения свидетельствуют о том, что в паре трения металл-полиэтилен износ полиэтилена составляет 0,2 - 0,5 мм/ год, в паре трения керамика-полиэтилен - 0,1 мм/ год, в паре трения металл-металл стирание металла составляет 0,002 мм/год, а керамики в паре трения керамика-керамика - 0,001 мм/год.

Поскольку именно в паре трения образуются субмикроскопические продукты трения, токсичные для клеток, работа над оптимизацией ее параметров постоянно продолжается.

Обычно вкладыш изготавливают из ультравысокомолекулярного полиэтилена (ultra-high-molecular-weight-polyethylene - UHMWPE) методом вытачивания или сверхточного вакуумного прессования. От качества, чистоты и точности изготовления вкладыша зависит срок службы его в узле трения эндопротеза.

Чашка цементной фиксации эндопротеза в большинстве случаев не имеет металлической основы и изготавливается из UHMWPE.

Различают полнопрофильные (обычные) и низкопрофильные (при дисплазии вертлужной впадины) цементные чашки эндопротезов. В зависимости от формы чашки цементной фиксации подразделяют на классические, классические модифицированные с фланцем, классические чашки низкопрофильные, цементные чашки с эксцентричной ямкой под головку.

Традиционно полиэтиленовая ацетабулярная чашка эндопротеза фиксируется в подготовленном костном ложе при помощи костного цемента. Поскольку полиметилметакрилат (ПММА) не является клеем, фиксация достигается за счет проникновения цемента в поры губчатой костной ткани и неровности полиэтилена, Поэтому, если внутренняя стенка вертлужной впадины гладкая, необходимо предусмотреть формирование специальных каналов и отверстий. Полиэтиленовая чашка, в свою очередь, должна иметь по наружной поверхности желоба достаточной глубины и ширины для фиксации цемента. Как правило, они имеют прямоугольную форму и связаны друг с другом, что способствует прочному связыванию цемента. Наклон края полиэтиленовой чашки в сторону выемки для головки обеспечивает большую стабильность сустава. В 80-х годах был разработан новый дизайн полиэтиленовой чашки эндопротеза, впрессованной в металлическую оболочку с пористым покрытием для лучшей фиксации цемента. Экспериментальные исследования методом конечных элементов показали более равномерное распределение напряжения на цемент и вертлужную впадину. Однако последующие клинические наблюдения не выявили существенных преимуществ этого типа чашек.

Головки эндопротеза производят из нержавеющей стали, сплава кобальт-хрома, циркониевой и алюминиевой керамики, сплава титана. Диаметр головок составляет 22, 26, 28 и 32 мм. С внедрением поперечно-связанного полиэтилена появилась возможность использования головок большего диаметра. Головку устанавливают на конус бедренного компонента, который выполнен по принципу конуса Морзе. Головки диаметра 22 мм позволяют применять более толстый полиэтиленовый вкладыш, способствуют уменьшению объемного износа полиэтилена, распределению сил через всю сферу головки на чашку, но при этом создают большее контактное давление на чашку и имеют более высокий уровень риска вывиха головки.

Исходя из данных клинической практики, головки эндопротезов диаметром 22 мм целесообразно имплантировать пациентам, у которых размеры вертлужного компонента находятся в интервале от 44 до 46 мм, а головки диаметром 32 мм - больным, у которых размеры чашек варьируют в интервале от 58 мм и более. Чаще находят применение головки диаметром 28 мм.

Применение пары трения металл-металл позволило значительно чаще применять головки больших размеров - от 36 мм и более. Увеличение диаметра головки эндопротеза позволяет повысить стабильность в искусственном суставе без существенного увеличения линейного и объемного износа.

Бедренный компонент эндопротеза

Бедренные компоненты эндопротезов изготавливают из сплавов Со-Cr-Мо, нержавеющей медицинской стали, сплавов титана. Философия построения ножек идет по пути максимального сближения модуля упругости искусственного материала и костной ткани.

Бедренные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава бывают бесцементной и цементной фиксации.

По уровню фиксации бесцементные бедренные компоненты разделяют на конструкции с проксимальной фиксацией (Mayo Conservative Hip, Zimmer; Proxirna, DePuy), дистальной (ревизионные ножки) и комбинированной.

Наиболее часто применяются бедренные компоненты эндопротезов комбинированной фиксации. По форме выделяют цилиндрические ножки (AML, DePuy; Versys Beaded Midcoat, Versys Fiber Metal Midcoat, Zimmer) и клиновидные. Последние, в свою очередь, подразделяют на клиновидные прямые (Spotorno, Versys ЕТ), клиновидные с прямоугольным сечением (Zweymuller), клиновидные ножки, изогнутые в проксимальном отделе (Muller) и конические (Wagner).

Для обеспечения вторичной (биологической) фиксации ножки имеют неровную поверхность, желоба или выступы. Шероховатость достигается корундированием (пескоструйной обработкой). Этот тип обработки характерен для клиновидных ножек. Более выраженная пористость достигается специальными покрытиями из шариков, мелкой проволоки, плазменным напылением металла.

Цементные ножки эндопротезов, как правило, изготавливают из кобальт-хромового сплава или стали. Это обусловлено тем, что эти материалы имеют большую жесткость и не разрушают цементную мантию.

По форме выделяют изогнутые ножки, повторяющие форму костного канала (Charnley, Muller) и прямые клиновидные (типа Exeter, СРТ).

По структуре поверхности различают полированные и шероховатые ножки. Первый вариант обработки имеет преимущество, так как при этом сохраняются микродвижения на границе цемент-металл, и уменьшается нагрузка на соединение цемента с костью.

Центраторы и пробки

В цементном эндопротезировании часто применяют центраторы, которые позволяют правильно устанавливать ножку и обеспечивают формирование равномерной цементной мантии.

Перед установкой ножки в дистальный отдел канала бедренной кости вводят пробку-заглушку (специальную пластиковую или изготовленную из губчатой кости), которая препятствует дальнейшему прохождению костного цемента и создает необходимые условия для компрессии костного цемента при введении ножки эндопротеза.

Р.М. Тихилов, В.М. Шаповалов
РНИИТО им. Р.Р. Вредена, СПб

Вообще, тот тип имплантата, который будет установлен пациенту в ходе операции эндопротезирования, будет выбран хирургом в зависимости от степени повреждения сустава, уровня активности, показателей веса и возраста и других факторов. Но, чем больше информации вы будете знать о различных типах эндопротезов и материалах, используемых при их изготовлении, тем больше вероятности, что вы сможете, совместно с вашим лечащим врачом, подобрать наиболее подходящий именно вам тип имплантата. Поскольку все эндопротезы отличаются между собой, хирург обычно работает с двумя-тремя брендами.

При поиске лучшего эндопротеза тазобедренного сустава важно помнить: ваш лечащий врач является абсолютным экспертом именно в тех эндопротезах, с которыми он или она работает.

Какими характеристиками должен обладать и каким требованиям должен отвечать хороший эндопротез тазобедренного сустава:

Обеспечивать достаточный объем движений и возможность пациенту вести активный образ жизни.
Иметь выживаемость 15-20 лет и больше.
Иметь достаточную историю использования у пациентов (5-10 лет минимум)
Соответствовать особенностям вашего организма (например, быть биосовместимым при наличии аллергии на никель). Ваш врач задаст вам ряд вопросов касаемо вашего образа жизни, наличия аллергических реакций и т.д.
Быть привычным типом эндопротеза конкретно для вашего оперирующего хирурга.

Из чего состоит процедура эндопротезирования тазобедренного сустава?

image from Orthoinfo AAOS

Типичная операция эндопротезирования ТС, независимо от типа доступа (передний или задний) включает этап опила костных структур и подбора нужного вам компонента эндопротеза.

Вот из чего состоит стандартная процедура эндопротезирования тазобедренного сустава:

В чем разница между цементным и бесцементным (press–fit) эндопротезом?

Компоненты: из чего состоит эндопротез тазобедренного сустава?

Естественный сустав состоит из двух основных частей: головки и впадины. Во время эндопротезирования тазобедренного сустава для создания нового искусственного сустава используются четыре компонента. Как уже отмечалось выше, этими компонентами являются: ацетабулярный компонент (чашка), пластиковый вкладыш, головка бедренной кости и бедренная ножка.

Ацетабулярный компонент (чашка) – компонент, который создаст новую ацетабулярную впадину. Этот компонент устанавливается в кость таза после того, как произведены необходимые опилы и обработка костных поверхностей впадины. Обычно этот компонент изготавливается из металла, но иногда используется также керамика или комбинация керамики и металла.
Ацетабулярный вкладыш – Пластиковый вкладыш плотно устанавливается в ацетабулярный компонент и позволяет головке бедренной кости легко скользить в нем. Обычно этот компонент изготавливается из высококачественного прочного пластика.
Головка бедренной кости – Головка по размерам точно соответствует новому пластиковому вкладышу, и прикрепляется к бедренной ножке. Существует большое количество разнообразных форм и размеров головок. Головки могут изготавливаться из прочного металла, пластика, керамики или сочетания этих материалов.
Бедренная ножка – Ножка прикрепляется к головке и обеспечивает опору нового сустава. Обычно, металл, из которого изготавливается ножка, является пористым, что позволяет естественной кости прорастать и интегрироваться с вновь установленным компонентом.

Компоненты эндопротеза могут быть изготовлены из прочного пластика, керамики или металла. В большинстве случаев, бедренная ножка выполнена из титана, титан-кобальтового или кобальт-хромового сплава или нержавеющей стали. Головка, вкладыш и чашка могут быть изготовлены из металла, пластика или керамики, либо из сочетания вышеперечисленных материалов. Материалы изготовления компонентов должны быть прочными, но гибкими для того, чтобы обеспечивать подвижность. Компоненты также должны быть биосовместимы (подходящими для контакта с организмом человека, не вызывающими реакции при контакте).

Стандартные сочетания материалов изготовления компонентов

Металл-металл – чашка и головка выполнены из металла. Металл может быть представлен титановым, кобальт-хромовым сплавом или смешанным сплавом на основе кобальта. Полиэтилен и металл-полиэтилен – полиэтилен это высококачественный пластик. Обычно из него изготавливают ацетабулярный вкладыш и иногда чашку. В случае, когда чашка вкладыш пластиковый, а головка металлическая, то это сочетание называется металл-полиэтилен.
Керамика-металл, керамика-полиэтилен, керамика-керамика – керамические компоненты эндопротезов встречаются довольно редко, и этот материал используется не всеми хирургами. Керамика обычно используется в сочетании с металлическими или пластиковыми компонентами при наличии аллергии на металл. Хотя керамические компоненты довольно прочные, исторически они всегда были более хрупкими по сравнению с металлическими компонентами. Это, однако, сейчас меняется. Сегодня есть данные, что керамические компоненты способны служить дольше керамических.

Для тех пациентов, у кого есть аллергия на металлы, титановый сплав является наиболее мягким вариантом с наименьшим (зачастую не поддающимся выявлению) содержанием никеля. Существуют варианты эндопротезов, выполненные совсем без применения металла.

Эндопротез тазобедренного сустава- строение и материал

Насколько важен материал и форма эндопротеза при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава?

Эндопротез тазобедренного сустава состоит из четырех компонентов:

чашки (вертлужного компонента)
закрепленного внутри вкладыша
ножки
головки тазобедренного сустава

Существует большое количество моделей эндопротезов тазобедренного сустава, т.к. идеальной модели нет. У каждой модели есть свои преимущества и недостатки. Для пациента важно, чтобы опытный врач индивидуально для каждого пациента подобрал модель. Стоимость и качество эндопротезов известных производителей является примерно одинаковым, но каждый врач после многих лет работы имеет свои предпочтения. Даже самая дорогая модель, если она будет установлена непрофессионально, стоять не будет, начнет расшатываться. Самое важное для пациента- это удостовериться в профессионализме врача. В "Центре эндопротезирования Gelenk-Klinik" работают только высококлассные специалисты, проводящие более 100 операций по эндопротезированию в год.

Чашка эндопротеза (вертлужный компонент)

Чашка бесцементного эндопротеза состоит всегда из двух компонентов:

внешний металлический корпус
закрепленный внутри вкладыш

Вкладыш может быть изготовлен из керамики, пластика (полиэтилена) или металла

Модель, требующая цементирования, используется в ортопедической Gelenk-Klinik редко. Это, как правило, цельная система из пластика (например, полиэтилен / полиэтилена с или без наплавленного металла сетевой структуры).

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава

Ножка стандартного тотального эндопротеза вставляется в костномозговой канал бедренной кости. За пределами кости остается конус, на который одевается головка эндопротеза. Ножка эндопротеза всегда состоит из титанового или кобальто-хромового сплава со специальным покрытием, способствующим быстрому врастанию в кость.

Головка бедренной кости эндопротеза

Головка бедренной кости эндопротеза насаживается на верхний конус ножки эндопротеза и скользит в чашке (вертлужной впадине).

Такая скользящая пара трения может состоять из различных материалов с различной твердостью и текстурой поверхности. Сегодня наиболее часто используются комбинации керамики с пластиком, металла с пластиком и металл c металлом.

Отличие их состоит в склонности к стиранию и реакцией на внезапные пиковые нагрузки.

Каким способом происходит установка эндопротеза: Цементная и бесцементная фиксация эндопротеза

Существуют два метода фиксации-цементная и бесцементная.

Бесцементная фиксация эндопротеза

При бесцементной фиксации все части эндопротеза находятся непосредственно в контакте с костью. Поэтому поверхности протеза имеют специальное покрытие и обработаны таким образом, что эндопротез вростает в кость. Этот процесс называется "Остеоинтеграция". В качестве покрытия эндопротеза применяются специальные заменители кости, такие как гидроксиапатит и различные титановые сплавы. Все компоненты эндопротеза прессуются в кость по так называемой технике 'Press-fit-Technik'.

Этот процесс требует определенной подготовки поверхностей кости, соприкасающихся с эндопротезом.

Для установки ножки эндопротеза костномозговая полость бедренной кости вырезается специальными фрезами по форме эндопротеза. После этого ножка протеза впрессовывается в заранее подготовленную полость, что дает возможность быстро нагружать ногу после операции.
При установки чашки часто используются так называемая 'Press-fit' чашка. Она вбивается и как бы застряет в кости, т.к. по своей конструкции имеет большие размеры, чем соответствующее впадина. Винтовые чашки с самонарезающейся наружной резьбой, который вкручиваются в кость, в Gelenk-Klinik не применяются.

Цементная фиксация эндопротеза

Костный цемент получают путем смешивания во время операции жидкости и порошка с целью получения быстро затвердевающего пластика, который соединяет поверхность кости с компонентами протеза. В последние десятилетия этот метод цементирования значительно улучшился. До сих пор костный цемент был самым слабым звеном в цепи передачи энергии "протез-цемент-кость". Сегодня мы используем все технические возможности для оптимизации процесса и применяем "Вакуумный метод цементирования".

Смешивание цемента осуществляется в специальном сосуде в вакууме, для чего используется специальный насос. Это уменьшает количество воздушных карманов в цементе в процессе затвердения и, следовательно, повышает прочность отвержденного костного цемента.

Перед нанесением костного цемента кость очищается с помощью импульсного лаважа. Он представляет собой орошающий насос, который под небольшим давлением постоянно впрыскивает воду в колпачок с крышкой. Из этого колпачка одновременно происходит откачивание воды с помощью отсоса. Загрязняющие вещества, такие как остатки крови, костные фрагменты и жировые фракции удаляются. Это позволяет улучшить контакт между поверхностью кости и поверхностью эндопротеза.

Кроме того, при цементировании ножки костномозговая полость бедренной закрывается снизу, поэтому цемент может быть введен под давлением без дополнительного попадания воздуха в подготовленную полость. Это достигается с помощью специального отсасывающего аппарата для удаления компонентов крови и воздуха из операционного поля.

Подбор вида эндопротеза: Какие эндопротезы тазобедренного сустава для каких пациентов?

Тип эндопротеза подбирается в зависимости от возраста пациента, анатомических особенностей строения сустава, массы тела, а так же желания самого пациента.

Наиболее важными критериями для выбора эндопротеза тазобедренного сустава являются:

возраст
образ жизни
профессия
причины возникновения заболевания
наличие аллергий

Пара трения керамика- керамика является наилучшей с точки зрения износа, т.к. керамика обладает высокой жесткостью и низким коэффициентом трения. Но керамика как и стекло является хрупким материалом. Так, при падении, что может случиться с каждым пациентом, возможно раскалывание эндопротеза на множество осколков, которые очень сложно удалить из тканей. Поэтому в Геленк-Клинике отдают предпочтение эндопротезам с парой трения керамика- высокополимерный полиэтилен . Во время производства полиэтилен подвергается специальному облучению, что придает ему особую прочность и, таким образом, значительно уменьшает коэффициент трения в такой паре и уменьшает вероятность раскалывания при ударе.

Пара трения металл-металл является также хорошей комбинацией, т.к. состоит из материала жесткого и небьющегося.

Пара трения металл-высокополимерный полиэтилен является более дешевой альтернативой.

После того, как врач и пациент определились с моделью эндопротеза, индивидуально подбирается форма и размер эндопротеза. Для этого пациенту делают специальные рентгеновские снимки, на основании которых происходит компьютерный подбор эндопротеза на основании банка данных с более чем 40 000 протезов.

В сложных случаях проводится заказ индивидуальных эндопротезов, учитывающих все особенности строения пациента.

В общем можно сказать: "Чем моложе пациент, тем важнее сохранение костной ткани." Особенно молодой пациент должен думать о том, какие варианты протезирования возможны в будущем, в случае расшатывания или изнашивания эндопротеза. Поэтому в большинстве случаев мы устанавливаем эндопротезы с укороченной ножкой, а молодым пациентам рекомендуем установку поверхностного эндопротеза по McMinn.
организация приезда

Предлагаемое техническое решение относятся к медицине, а точнее - к области изготовления эндопротезов, используемых в ортопедии для замены пораженных естественных суставов человека.

Более конкретно заявленное техническое решение может быть использовано для замены пораженного тазобедренного сустава.

Эндопротезирование суставов является одной из наиболее распространенных ортопедических операций, и прогнозируется дальнейший рост потребности в подобных вмешательствах. Популяция пациентов, нуждающихся в эндопротезировании суставов, характеризуется увеличением возраста и количества сопутствующих заболеваний.

Эндопротезирование суставов обеспечивает долгосрочное восстановление качества жизни, связанного со здоровьем, до уровня популяционной нормы у пациентов с тяжелыми дегенеративными изменениями суставов конечностей.

Ввиду прогнозируемого роста ортопедических операций - эндопротезирования, также неуклонно совершенствуются сами протезы, их структура, материалы, которые используются для их изготовления.

К материалам, которые применяют в настоящее время в эндопротезировании тазобедренного сустава человека, относят: металлы и их сплавы, керамику, костный цемент (полиметилметакрилат), полиэтилен.

Минусом металлических материалов является то, что сочетание металлических медицинских изделий в имплантатах осложняет работу эндопротеза из-за гальвано-электрических явлений вследствие различных электрохимических потенциалов, приводящих к металлозу окружающих биологических тканей или к коррозии деталей. Кроме того, металлам свойственно вызывать резорбцию костной ткани, а усталостные явления часто приводят к разрушению эндопротеза.

Широко известно, что для изготовления чашек тазобедренных суставов является полиэтилен ультравысокого молекулярного веса UHMW РЕ ISO 5834/1 (ASTM F603), а для головок - нержавеющая сталь горячей ковки FeCrNiMoMn ISO 5832/1 (ASTM F648), CoCrMo сплав ISO 5832/4 (ASTM F75) и Al2O3 керамика ISO 6474 (ASTM F603).

Среди традиционных материалов комбинация полиэтилен и Al2O3 керамика считается наиболее оптимальной и наиболее широко распространена (см., например, В.А. Фокин. Пары трения для тотальных эндопротезов тазобедренного сустава и проблемы износа. - Margo Anterior №4/2000, стр. 3). Однако износ полиэтилена является одной из основных проблем в тотальном замещении тазобедренного сустава. Кроме того полимерные материалы нередко вызывают злокачественные перерождения окружающих тканей, проявляют хладотекучесть, старение, что приводит к деформации и разрушению эндопротеза.

Например, известны эндопротезы тазобедренного сустава [заявка US 5549697 А (кл. A61F 2/30, 27.08.1996) и патент US 6187049 (кл. A61F 2/32, 13.02.2001)], содержащие шарнирный элемент в виде головки и чашки, выполненные из керамики. Эти эндопротезы сустава обладают низким коэффициентом трения в шарнире и высокой износоустойчивостью. Однако для применения этих эндопротезов существуют серьезные ограничения. Естественная хрупкость керамики не позволяет сделать стенки керамического вкладыша тоньше 5 мм. Общепринятым недостатком этих протезов является слабая устойчивость к ударным нагрузкам. При прыжках, беге пациента, или при хирургических процедурах на головку и чашку эндопротеза воздействуют ударные нагрузки, вызывающие образование микротрещин в керамике, которые вырастают в процессе эксплуатации и вызывают разрушение шарнирного элемента.

Более высокой трещиностойкостью, более низким коэффициентом трения и более высокой износостойкостью обладает изотропный пиролитический углерод. Сравнительные испытания физико-механических свойств материалов для ортопедических имплантатов (силиконовый каучук, полиэтилен, полиметилметакрилат, титан, нержавеющая сталь, сплав Со-Cr, Al2O3 керамика и пиролитический углерод) показали, что свойства пиролитического углерода наиболее близки к кортикальной кости [см., например, Kampner S.L., Weinstein A.M. l-st Int. Conf. Eng. and Clin. Aspekt Endoprosthetic Fixat. - London, 13-15 June 1984, 111-120]. По показателям биосовместимости, токсичности и коррозии углеродные материалы являются одними из лучших для использования в качестве имплантатов.

Однако у эндопротеза из изотропного пиролитического углерода также имеются недостатки: невысокая надежность, так как в изотропном пиролитическом углероде возникают большие внутренние напряжения, что приводит к растрескиванию материала с последующим разрушением конструкции эндопротеза.

Из уровня техники известен еще один материал, применяемый для изготовления эндопротезов, такой как углерод-углеродный композиционный материал, который характеризуются высокой биосовместимостью с тканями человека. Эндопротезы, изготовленные из таких материалов, хорошо приживаются, не давая нежелательных реакций.

В 1982 г. появилась информация о стержнях тазобедренных суставов из углерод-углеродных композитов, разработанных в Германии (см., например, Бушуев Ю.Г., Персин М.И., Соколов В.А. Углерод-углеродные композиционные материалы: Справ. изд. М.: Металлургия, 1994).

В 80-х годах в Перми в Уральском научно-исследовательском институте композиционных материалов Ю.А. Змеевым, Ю.К. Осоргиным, П.Г. Удинцевым были разработаны эндопротезы тазобедренного сустава из композита на основе углеродной ткани.

Из уровня техники известен патент (RU 2116058 С1, 27.07.1998), в котором раскрыт эндопротез бедренной кости, содержащий выполненные из углерод-углеродного композиционного материала головку, шейку и конусообразную ножку.

Недостатком данного эндопротеза является невысокая прочность и надежность фиксации протеза.

Техническим результатом, на достижение которого направленно заявленное техническое решение заключается в изготовлении эндопротеза тазобедренного сустава с прочностью при циклическом нагружении равную и выше максимальной прочности костной ткани человека, обладающего высокой долговечностью, износостойкостью.

Данный технический результат достигается благодаря тому, что чашка эндопротеза тазобедренного сустава выполнена из композиционного материала, содержащего пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80% и материал-наполнитель, состоящий из кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,42…3,44 ангстрема в количестве 50…70%, и аморфного углерода в виде кокса в количестве 10…20% от общего объема пор, при этом аморфный углерод содержит углеродные нанотрубки в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода.

Кроме того, в техническом решении предлагаются дополнения, направленные на его дальнейшее улучшение. Так, например, для увеличения прочности эндопротеза и надежности его фиксации в кости, предлагается установить усиливающий каркас для формирования единого костно-углеродного блока в зоне замещаемого дефекта.

Для обеспечения эффективной установки усиливающего каркаса в качестве материала, из которого он изготовлен, предлагается использовать титан.

Предлагаемое техническое решение реализуются следующим образом.

Эндопротез тазобедренного сустава представляет собой эндопротез стандартной конструкции. При этом размер и геометрическая форма составных частей эндопротеза может варьироваться в зависимости от различных факторов: возраст, телосложение и образ жизни пациента и т.д.

Стандартная конструкция тазобедренного сустава состоит из трех отдельных сборных деталей - чашка, ножка и головка, которые компонуются во время операции.

Внутри чашки, которая представляет собой корпус, например, с внутренней сферической поверхностью, закреплен вкладыш. Вкладыш может быть изготовлен из керамики, пластика (полиэтилена) или металла.

Чашка тазобедренного сустава изготавливается из композиционного материала состава указанного выше.

Указанный технический результат в части прочности при циклическом нагружении достигается за счет того, что в состав композиционного материала, из которого выполнена чашка, входит аморфный углерод с углеродными нанотрубками в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода.

Применение такой конструкции чашки для эндопротеза тазобедренного сустава с упругими характеристиками, близкими к характеристикам кости гарантирует создание ситуации, при которой во время ходьбы имплантат деформируется вместе с костью, что приводит к снижению концентрации остаточных напряжений, разрушения ножки и расшатывания ее в местах плотного контакта с костью.

Эндопротез тазобедренного сустава работает следующим образом.

С помощью обычных хирургических процедур эндопротез тазобедренного сустава закрепляется в бедренной и тазовых костях пациента. При движении ноги пациента происходит перемещение головки эндопротеза тазобедренного сустава внутри чашки. При этом взаимодействуют гладкие, например, сферические поверхности - наружная у головки и внутренняя у чашки, выполненные из композиционного материала указанного выше.

Совокупность предложенных новых признаков технического решения - выполнение чашки для эндопротеза сустава из композиционного материала состава указанного выше, - позволяет получить эффективный, обусловленный взаимосвязью признаков, технический результат - создание чашки для замещения костной ткани с модулем упругости, оптимально соответствующим модулю упругости костной ткани человека и имеющего прочность при циклическом нагружении не менее или даже выше, чем у костной ткани человека.

Читайте также: