эндопротез плеча

Формула изобретения

Эндопротез плеча, включающий узел для крепления его на лопатке, шарнирное соединение и ножку для крепления эндопротеза на плечевой кости, отличающийся тем, что узел для крепления эндопротеза на лопатке содержит двузубчатый вилкообразный фиксатор гребня лопатки, в котором выполнены отверстия под блокировочные винты для фиксации с гребнем лопатки и акромиальным отростком, а также для фиксации с дистальной частью гребня лопатки, ножка для крепления эндопротеза выполнена в виде удлинителя плечевой кости, состоящего из выполненного с продольным пазом корпуса, в котором расположены ведущий храповик с размещенной в нем пружиной и замковой шайбой, а также храповая муфта, пружинный фиксатор, промежуточный валик, ходовой винт, каретка, ведущий храповик имеет резьбовое соединение с корпусом, храповая муфта торцевыми зубцами с одной стороны соединена с зубцами ведущего храповика, с другой - с храповыми собачками на одном торце пружинного фиксатора, на промежуточном валике расположены последовательно замковая шайба для его фиксации относительно ведущего храповика, пружина, храповая муфта, пружинный фиксатор в средней части содержит выполненные с двух диаметрально противоположных сторон на одинаковом расстоянии пазы, перпендикулярные продольной оси, смещенные с одной стороны на полрасстояния по отношению к другой стороне, а на другом его торце - выступ, введенный в паз корпуса, промежуточный валик соединен с ходовым винтом, который, в свою очередь, имеет резьбовое, начинающееся проточкой, соединение с кареткой для перемещения ее по ходовому винту и вдоль паза корпуса, и в которой выполнены отверстия для фиксации ее с проксимальным костным фрагментом, который будет перемещаться относительно дистального костного фрагмента, длина проточки больше резьбовой части каретки, в корпусе выполнены отверстия для фиксации его с дистальным костным фрагментом, шарнирное соединение связывает вилкообразный фиксатор с ведущим храповиком удлинителя плечевой кости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам, являющимся протезами плеча и аппаратами для хирургического лечения больших дефектов плечевой кости, и может быть использовано в травматологии и ортопедии.

Известен принятый за прототип эндопротез плечевого сустава (а.с. СССР 1526684, A 61 F 2/40, 1989 г.), содержащий головку с шейкой и ножкой, установленную в чашке, выполненной из двух половин, снабженных ложементом под суставный конец лопатки, ножка для крепления эндопротеза на плечевой кости выполнена в виде трубчатого штифта с продольными пазами и лепестками с зубцами на наружных торцовых поверхностях и упорами с опорными площадками. Половины чашки состоят из двух секций, одна из которых образует узел для крепления на лопатке, а другая вместе с головкой образуют шарнирное соединение.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками изобретения, является наличие в эндопротезе плеча узла для крепления его на лопатке, шарнирного соединения и ножки для крепления эндопротеза на плечевой кости.

При использовании прототипа перед эндопротезированием удаляют пораженный суставной конец плечевой кости, а затем уже с ее обпила, выполняют высверливание костномозгового канала под ножку.

В ряде случаев (травма, опухоль и т.д.) образуются большие дефекты больших костей, и тогда существующие эндопротезы не могут обеспечивать сохранность функции конечности, а тем более, возобновить первоначальную длину кости.

Известно устройство для удлинения бедра (а.с. СССР N 1197658, A 61 B 17/56, 1985 г), то есть удлинитель, дистрактор, содержащий внешний и внутренний полые телескопически связанные между собой корпуса с фиксирующими винтами, выполненными с выступом и пазом, храповый механизм с ходовым винтом, который взаимодействует с резьбовой частью внутреннего корпуса и установлен в середине корпусов, телескопический привод, связанный с вилкой храпового механизма, а между стенками внешнего корпуса и внутреннего корпуса, выполненного с защелкой, установлены промежуточные корпуса, выполненные с возможностью последовательного выдвижения и фиксации с помощью защелок и окон. Стенки промежуточных корпусов связаны между собой и со стенкой внешнего корпуса полиамидными пли полиэтиленовыми штифтами.

Технический результат изобретения - повышение прочности крепления эндопротеза на лопатке и на плечевой кости. Потребительские свойства, вытекающие из результата - восстановление опороспособности конечности с сохранением объема движения в протезированном суставе, то есть восстановление функций плечевого сустава и анатомической целостности кости.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования эндопротеза плеча за счет создания устройства для одновременного эндопротезирования суставов с дефектом длинных костей и восстановления плечевой кости, которое бы устанавливалось одноэтапно, за одну операцию и одновременно выполняло бы функции искусственной части тела (плеча) с прочной фиксацией к лопатке и функции восстановления костной ткани. Современной ортопедии не известны интрамедуллярные (имплантируемые) устройства для удлинения плечевой кости, которые одновременно бы выполняли функции эндопротеза плеча.

Поставленную задачу выполняют тем, что в эндопротезе плеча, включающем узел для крепления его на лопатке, шарнирное соединение и ножку для крепления эндопротеза на плечевой кости, согласно изобретению узел для крепления эндопротеза на лопатке содержит двузубчатый вилкообразный фиксатор гребня лопатки, в котором выполнены отверстия под блокировочные винты для фиксации с гребнем лопатки и акромиальным отростком, а также для фиксации с дистальной частью гребня лопатки, ножка для крепления эндопротеза выполнена в виде удлинителя плечевой кости, состоящего из выполненного с продольным пазом корпуса, в котором расположены ведущий храповик с размещенной в нем пружиной и замковой шайбой, а также храповая муфта, пружинный фиксатор, промежуточный валик, ходовой винт, каретка, ведущий храповик имеет резьбовое соединение с корпусом, храповая муфта торцевыми зубцами с одной стороны соединена с зубцами ведущего храповика, с другой - с храповыми собачками на одном торце пружинного фиксатора, на промежуточном валике расположены последовательно замковая шайба для его фиксации относительно ведущего храповика, пружина, храповая муфта, пружинный фиксатор в средней части содержит выполненные с двух диаметрально противоположных сторон на одинаковом расстоянии пазы, перпендикулярные продольный оси, смещенные с одной стороны на половину расстояния по отношению к другой стороне, а на другом его торце - выступ, введенный в паз корпуса, промежуточный валик соединен с ходовым винтом, который в свою очередь имеет резьбовое, начинающееся проточкой, соединение с кареткой для перемещения ее по ходовому винту и вдоль паза корпуса, и в которой выполнены отверстия для фиксации ее с проксимальным костным фрагментом, который будет перемещаться относительно дистального костного фрагмента, длина проточки больше резьбовой части каретки, в корпусе выполнены отверстия для фиксации его с дистальным костным фрагментом (который не будет перемещаться), шарнирное соединение связывает вилкообразный фиксатор с ведущим храповиком удлинителя плечевой кости.

Между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь:

- выполнение в эндопротезе плеча узла для крепления его на лопатке, в виде двузубцевого вилкообразного фиксатора гребня лопатки, в котором выполнены отверстие для фиксации с гребнем лопатки и акромиальным отростком и отверстия для фиксации с дистальной частью гребня лопатки, позволяет очень прочно и устойчиво зафиксировать устройство на лопатке;

- выполнение ножки для крепления эндопротеза на плечевой кости в виде удлинителя плечевой кости, в основу конструкции которого положен размещенный в корпусе с продольным пазом храповый механизм с промежуточным валиком, ведущим храповиком, храповой муфтой, пружинным фиксатором, ходовым винтом, соединенным с кареткой, которая перемещается по винту, имеет соединительные отверстия, через которые в свою очередь соединена с верхним проксимальным костным фрагментом плечевой кости, который будет перемещаться относительно дистального костного фрагмента, по направлению к плечу, и наличие отверстий в корпусе для фиксации его к дистальному костному фрагменту, который не будет перемещаться, позволит восстанавливать костную ткань между костными фрагментами и при перемещении верхнего фрагмента получить кость на месте дефекта за счет образованного костного регенерата;

- наличие шарнирного соединения, соединяющего вилкообразный фиксатор и ножку - удлинитель плечевой кости, обеспечит определенный объем движения в плечевом суставе, наличие шарнира позволит возобновить движение в суставе в направлении "вверх-вниз", а наличие резьбового соединения ведущего храповика с корпусом позволит восстановить круговое движение плечевой кости;

- наличие храповых соединений между ведущим храповиком и храповой муфтой, муфтой и пружинным фиксатором позволит за счет мышечного усилия при ротационных движениях руки дискретно увеличивать зазор между костными фрагментами, которые будут заполняться регенератом.

Изобретение проиллюстрировано графическим материалом, где на фиг. 1 изображен эндопротез плеча в разрезе, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - эскиз корпуса, на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 3, на фиг. 5 и 6 - эскиз каретки, на фиг 7 - эскиз ведущего храповика, на фиг. 8 - вид А фиг. 7, на фиг. 9 и 10 - эскиз храповой муфты, на фиг. 11 - эскиз промежуточного валика, на фиг. 12 - вид Б фиг. 11, на фиг. 13 и 14 - эскиз ходового винта, на фиг. 15 и 16 - эскиз пружинного фиксатора, на фиг. 17 - вид В фиг. 15, на фиг. 18 - узел I фиг. 1, на фиг. 19 - вид Г фиг. 18, на фиг. 20 - схема закрепления эндопротеза плеча к лопатке и к плечевой кости.

Эндопротез (см. фиг. 1) содержит вилкообразный фиксатор 1 с зубцами 2, в которых выполнены отверстия 3, а в основании 3 зубцов 2 - отверстие 5 и блокировочные винты 6 и 7. Двухвилковый шарнир 8 с одной стороны соединен с фиксатором 1, а с другой стороны - с удлинителем плечевой кости 9, который содержит корпус 10, ведущий храповик 11, храповую муфту 12, пружинный фиксатор 13, промежуточный валик 14, ходовой винт 15, каретку 16, накладную планку 17, замковую шайбу 18, пружину 19, шайбу упорную 20. В корпусе 10 выполнены продольный паз 21, отверстия 22 под блокировочные винты 23. В каретке 16 выполнены отверстия 24, а в планке 17 - отверстия 25 при блокировочные винты 26. Шарниром 8 соединены вилкообразный фиксатор 1 с удлинителем плечевой кости 9 через проушины 27 ведущего храповика 9, которые соединены между собой винтом 28 (см. фиг. 2).

Корпус 10 (см. фиг. 3) представляет собой полый стержень, имеющий с одной стороны резьбовое отверстие 29, переходящее в гладкое 30, в которые устанавливают храповый механизм (поз. 11, 12, 13, 14) и продолжением которого является отверстие меньшего диаметра 31, соединенное с продольным пазом 21 на боковой поверхности корпуса 10 и в который устанавливают ходовой винт 15 и соединенную с ним через резьбовое отверстие 32 каретку 16 (см. фиг. 5, 6). Корпус 10 имеет поперечные резьбовые отверстия 22 под винты 23. Ведущий храповик 11 (см. фиг. 7, 8) имеет с одной стороны проушины 27 для шарнирного соединения с вилкообразным фиксатором 1 через шарнир 8, а с другой стороны выполнен в форме цилиндра, на внешней поверхности которого имеется резьба 33 для соединения с корпусом 10 через резьбовое отверстие 29. На торце ведущего храповика нарезаны зубцы 34 для взаимодействия с зубцами 35 храповой муфты 12. Во внутреннем сквозном отверстии 36 расположены конец ведущего валика 14, замковая шайба 18 и пружина 19. Храповая муфта 12 (см. фиг. 9, 10) - это деталь цилиндрической формы, с обеих сторон которой нарезаны зубцы 35 и 37, имеющие разнонаправленное сцепление, а в торцах - некруглые отверстия 38 для соединения с промежуточным валиком 14 (для передачи ему крутящего момента).

Промежуточный валик 14 (см. фиг. 11, 12) представляет собой круглый в поперечном сечении стержень, имеющий переходы разных диаметров. На нем монтируются детали так называемого храпового механизма. С одной стороны валик 14 имеет венчик 39 (с двумя лысками для фиксации с замковой шайбой 18), с другой стороны, с торца (см. фиг. 11) профрезеровано углубление некруглого сечения 40 для соединения с концом ходового винта 15 для передачи ему крутящего момента. В средней части промежуточного валика 14 выполнены две лыски 41 для установки отверстий 38 храповой муфты 12. Ходовой винт 15 имеет с одной стороны лыски 42 для соединения с отверстием 40 валика 14, бурт 43 для упора на шайбу 20, с другой - резьбовую часть 44 (см. фиг. 13, 14) для соединения с отверстием 32 каретки 16 и проточку 45. Пружинный фиксатор 13 - полая, цилиндрической формы деталь, с одного торца которой имеются две противоположно расположенные пружинные собачки 46, они изготовлены заодно с фиксатором 13, а с другого торца выполнен выступ 47, заходящий в продольный паз 21 корпуса 10. Он исключает поворот фиксатора 13 относительно продольной оси. В средней части фиксатора перпендикулярно его оси и осям собачек 46 выполнены с одной стороны пазы 48, с определенным расстоянием и глубиной, составляющей, например, 86% от диаметра фиксатора 13. С противоположной стороны выполнено столько же аналогичных пазов 49, но со смещением на полрасстояния по отношению к пазам 48. Таким образом, средняя часть фиксатора 13 представляет собой зигзагообразную пружину, работающую в осевом направлении на сжатие, но достаточно жесткую в сопротивлении повороту вокруг продольной оси. В замковой шайбе 18 выполнено некруглое отверстие 50 для введения при сборке валика 14, который затем поворачивают на 90^o. В шайбе 18 выполнено отверстие 51 под венчик 39 валика 14.

Эндопротез применяется следующим образом. Пациента укладывают на бок так, чтобы конечность, которую будут оперировать, была подведена к боковой поверхности грудной клетки и согнута в локтевом суставе. По передне-боковой поверхности плечевого сустава выполняют линейный разрез кожи и мягких тканей длиной 8-10 см. Отделяют суставные поверхности: суставную впадину и головку плеча с его метадиафизарной частью. Выполняют резекцию головки плеча и плечевой кости вместе с патологическим содержимым на необходимую величину. Далее выполняют частичную резекцию суставной впадины лопатки в ее верхне-наружном квадрате. Устанавливают вилкообразный фиксатор 1, в соответствии с его отверстиями 3 и 5 просверливают каналы в ости лопатки и в ее акромиальном отростке, через который пропускают блокировочные винты 6 и 7, и вилкообразный фиксатор 1 укрепляют на лопатке. Засверливают костномозговой канал плечевой кости и вводят туда корпус 10 удлинителя 9. В соответствии с его отверстиями 22 в дистальном отделении плечевой кости поперек нее выполняют отверстия, через которые и через отверстия 22 вводят блокировочные винты 23 и фиксируют корпус 10 к плечевой кости. Обе части шарнира 8 (ту, что соединена с вилкообразным фиксатором 1, и ту, что соединена с ведущим храповиком 11 удлинителя 9) соединяют винтом 27. С помощью пилки Джильи или маятниковой пилы выполняют остеотомию. В полученном проксимальном фрагменте плечевой кости в соответствии с отверстиями 24 каретки 16 поперек него выполняют отверстие и каретку 16 фиксируют к фрагменту кости с помощью планки 17 и блокировочных винтов 26. Раны зашивают послойно.

Для проведения дистракции пациент выполняет либо активные движения (при сохраненных мышцах-ротаторах), либо пассивные движения в плечевом суставе.

Устройство работает следующим образом. При повороте ведущего храповика 11 по часовой стрелке на угол, при котором срабатывает так называемый храповый механизм ( = 360^o/Z, где Z - количество зубцов), храповая муфта 12 зубцами 35 входит в зацепление с зубцами 34 ведущего храповика 11 и передает крутящий момент через промежуточный валик 14 на ходовой винт 15. Винт 15 вворачивается в каретку 16, заставляет ее двигаться по пазу 21 корпуса 10. Во время поворота храповой муфты 12 по часовой стрелке собачки 46 пружинного фиксатора 13, входящие с зубцами 37 храповой муфты 12 в зацепление против часовой стрелки, теперь перескакивают через зубцы 37 за счет своих упругих свойств и попадают в очередные впадины между зубцами 37. При повороте ведущего храповика 11 против часовой стрелки зубцы 35 храповой муфты 12 перескакивают через зубцы 36 ведущего храповика 11, сжимая пружинную часть 48 и 49 пружинного фиксатора 13 и пружину 19. В это время промежуточный валик 14 имеет возможность передвинуться на расстояние высоты зубцов 35, 36 в осевом направлении относительно ходового винта 15, с которым он находится в постоянном соединении. Вращению винта 15 в обратном направлении препятствуют собачки 45 и 46 пружинного фиксатора 13. Каретка 16 имеет возможность двигаться вдоль оси корпуса 10 до тех пор, пока не пройдет вдоль резьбовой части 44 винта 15, которая заканчивается проточкой 45, длина которой больше длины резьбовой части 32 каретки 16. Когда резьба 32 каретки 16 выходит на проточку 45, каретка 16 останавливается и вращение винта 15, и срабатывание храповых зацеплений в дальнейшем выполняется вхолостую. Больной сначала выполняет ротацию плеча вперед на 10-12^o, затем возвращение в исходное положение. Это приводит к срабатыванию храповых зацеплений и перемещению по ходовому винту 15 каретки 16 вместе с проксимальным костным фрагментом. После того, как перемещаемый костный фрагмент переместится на необходимое расстояние (каретка 15 пройдет до конца по резьбовой части 32 ходового винта 15, длину которой согласовывают с длиной оставленного перемещаемого костного фрагмента и с размером будущей регенерированной кости), каретка 16 зафиксирует его в окончательном положении.