имплантат для пластики костных дефектов опорных поверхностей суставов

Формула изобретения

Имплантат для пластики костных дефектов опорных поверхностей суставов из биосовместимого материала, содержащий внутрикостный и внешний формообразующий участки, отличающийся тем, что в качестве биосовместимого материала выбран никелид титана с проницаемопористой структурой поверхностного слоя имплантата, внутрикостный участок выполнен в виде пластины, гребенчато расчлененной на полосы, поочередно и плавно отогнутые в обе стороны от плоскости пластины на угол 10-50, рабочая поверхность внешнего формообразующего участка отполирована.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике в области травматологии и ортопедии.

Врожденная неполноценность сустава (дисплазия) или приобретенная в результате заболевания импрессионных или оскольчатых переломов суставной впадины приводят к вывиху сустава, дисфункции конечности, инвалидизации больного. Оперативные методы лечения (пластика сустава) сводятся к восстановлению или воссозданию нормальной по форме, объему и расположенности биологически устойчивой, механически прочной суставной впадины или головки кости. Развитие этой области хирургии существенно зависит от улучшения качества материалов и конструкции имплантатов, используемых для пластики суставов и связанных с ними способов выполнения операции. Очевидно, что основными требованиями к материалу и конструкции имплантатов являются биосовместимость, механическая прочность, деформационная циклостойкость, соответствующие ретенционные качества, а также технологическая, экономическая доступность и целесообразность.

Известны оперативные методы лечения плечевого сустава при дефектах суставной впадины лопатки путем перемещения (низведения) на место дефекта клювовидного отростка и медиальной кости и замещения образовавшегося расщепа ауто- или гомотрансплантатом [1, 2].

Аналогичные методики операций предложены для тазобедренного сустава [3]. В них внедренный в место расщепа трансплантат не имеет непосредственного контакта с рабочими (опорными) поверхностями сустава. Более сходной по существу является артропластика, сводящаяся к ограничению подвижности разболтанного сустава путем создания искусственного костного тормоза (артрориз) [4].

Наиболее близким аналогом предложения, принятым за прототип, определена пластика костных дефектов непосредственно опорных поверхностей суставов [5]. Во всех перечисленных аналогах используют костный ауто- или гомотрансплантат. Эти операции высокотравматичны, малосостоятельны по возможностям переломов, несращений, резорбции трансплантата, требуют длительных сроков иммобилизации. Причиной этих недостатков является низкая адекватность имплантатов по части перечисленных выше требований.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение состоятельности пластики костных дефектов суставов.

Указанный технический результат достигается тем, что в имплантате для пластики костных дефектов опорных поверхностей суставов, содержащем внутрикостный и внешний формообразующий участки, в качестве биосовместимого материала выбран никелид титана, обладающий эффектом памяти формы, с проницаемопористой структурой поверхностного слоя имплантата, внутрикостный участок выполнен в виде пластины, гребенчато расчлененной на полосы, поочередно и плавно отогнутые в обе стороны от плоскости пластины на угол 10-50^o, рабочая поверхности внешнего формообразующего участка отполирована.

Таким образом, достижимость технического результата обусловлена сочетанием свойств использованного материала имплантата, внутренней структуры и формы его участков.

Доказательство достижимости предлагается на основе анализа действия имплантата при его установке и функционировании.

Установку имплантата (фиг.1) осуществляют в подготовленное для него ложе - костный паз 3 (фиг.3) с корреспондирующими размерами. Для этого имплантат охлаждают до температуры ниже температуры деформационного фазового перехода, отгибают полосы внутрикостного участка 1 (фиг.1) к плоскости пластины (фиг. 2) и вводят незамедлительно и технически свободно в костный паз (фиг.3). Далее действие имплантата развивается автономно, без участия хирурга. При нагревании до температуры тела больного, которая для выбранного материала должна быть выше температуры фазового перехода, в течение нескольких минут, в зависимости от массы и площади поверхности внутрикостного участка, полосы, стремясь к исходной форме разгибаются, расклиниваются и, тем самым, надежно закрепляются в костном пазе.

Эффект памяти формы никелида титана, таким образом, используется при установке и первичной фиксации имплантата. Гребенчатая структура внутрикостного участка логично увязана с динамикой этого действия.

Пористая структура поверхностного слоя имплантата, представленная на необработанной поверхности устройства шероховатостью, усиливает прочность фиксации. Проницаемость пор способствует остеоинтеграции в поверхностном слое и, следовательно, надежной фиксации имплантата в отдаленные сроки. Для снижения коэффициента трения сустава на формообразующем, т.е. контактном с подвижной костью, участке поверхность имплантата отполирована. Полированная поверхность при наличии в ней проницаемых пор, заполненных жидкостью организма, хорошо моделирует структуру скользящих опорных поверхностей сустава в физиологической норме. Угловой интервал 10-50^o отгиба полос внутрикостного участка выявлен экспериментально из условия надежности первичной фиксации.

Совокупность отличительных признаков предложения не известна из уровня техники, что свидетельствует о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлен имплантат для пластики суставной впадины лопатки: 1 - внутрикостный участок; 2 - внешний формообразующий участок.

На фиг.2 - имплантат, подготовленный для установки.

На фиг. 3 - имплантат для пластики суставной впадины лопатки. Фрагмент операции: 1 - внутрикостный участок; 2 - внешний участок; 3 - костное ложе.

На фиг.4 - установленный имплантат.

На фиг. 5 - имплантат для пластики суставной впадины бедра, подготовленный к установке: 1 - внутрикостный участок; 2 - внешний формообразующий участок.

На фиг.6 - установленный имплантат.

Достижимость технического результата подтверждена конкретными примерами пластики костных дефектов опорных поверхностей суставов верхних и нижних конечностей с использованием предлагаемых имплантатов.

Пример 1. Больной М., 59 лет, госпитализирован в первую Муниципальную городскую клиническую больницу г. Новокузнецка с диагнозом: Застарелый невправленный подмышечный вывих правого плеча, внутрисуставной перелом передненижнего края суставной впадины лопатки, импрессионный перелом головки плеча, разрыв сухожилий ротаторных мышц плеча. Для пластики суставной впадины использован пластинчатый имплантат из никелида титана (фиг.1) ТН-10 с пористой структурой поверхностного слоя толщиной 0,5 мм. Преимущественный размер пор 80 мкм. Габаритные размеры имплантата 25202 мм. Внутрикостный участок 1 расчленен гребенчатообразно на 4 полосы длиной 15 мм. Полосы отогнуты плавно попеременно в обе стороны от общей плоскости до угла 20^o. Внешний участок 2 отогнут от общей плоскости на угол 30^o, что соответствует кривизне рабочей поверхности дефектного участка суставной впадины (фиг.3).

Поверхность внешнего участка, обращенная к головке плечевой кости, отполирована до класса 6.

Устройство работает следующим образом (по методике проведения операции). Под общим наркозом передним клюшкообразным доступом с переходом на дельтовидно-грудную борозду с пересечением порции дельтовидной мышцы обнажают область плечевого сустава. Клювовидный отросток Y-образно рассекают и отводят кнутри вместе с прикрепленными к нему мышцами. Рассекают поперечно сухожилие подлопаточной мышцы и капсулу сустава. Проводят артротомию. После ревизии и удаления костных отломков с хрящевой губой в дефекте суставной впадины лопатки остеотомом выполняют внутрикостный паз (ложе имплантата) 3 (фиг.3) по размерам внутрикостного участка 1 (фиг.2). Имплантат охлаждают в струе хлорэтила, полосы внутрикостного участка деформируют к моноплоскости и незамедлительно при помощи направителя погружают в ложе (фиг.4) до пространственного совпадения поверхностей внешнего участка имплантата и суставной впадины.

При нагревании до температуры тела больного усилием формовосстановления структура внутрикостного участка заклинивается в костном ложе, осуществляя надежную начальную фиксацию имплантата.

Последовательно ушивают капсулу сустава сухожилия, мышцы, осуществляют дренирование и фиксирование руки на косыночной повязке на срок до 2-х недель. Назначают лечебную физкультуру и физиолечение.

Послеоперационный период протекал гладко. Швы сняты на 10-й день первичным заживлением. Осмотром через полгода выявлено восстановление движения в плечевом суставе при умеренных болевых ощущениях. Рецидивов вывиха не отмечено.

Пример 2. Больная Ш., 14 лет, поступила в 4-ю городскую детскую больницу г.Томска с диагнозом: Высокий врожденный рецидивирующий вывих правого бедра, сгибательно-приводящая контрактура правого тазобедренного сустава, укорочение на 4 см правой нижней конечности. В течение последних 2-х лет больная дважды и без заметных успехов оперирована в других лечебных учреждениях.

Для артропластики использован имплантат (фиг. 5) из никелида титана ТН-10. Устройство содержит внутрикостный пластинчатый, расчлененный на 3 полосы участок 1, клиновидной формы сечения с утолщением до 6 мм на границе с внешним формообразующим участком 2. Проницаемопористый поверхностный слой на участке 1 имеет линейно нарастающую толщину от 0,5 до 2,5 мм. Внешний участок 2 на контактной поверхности сформован максимально конгруэнтно поверхности головки бедренной кости и отполирован.

Полосы внутрикостного участка устройства в "холодном" состоянии разведены попеременно в разные стороны на угол 20^o.

Работе устройства, в ходе которого проявляется технический результат изобретения, предшествует сложная подготовительная стадия операции.

За три недели до операции наложением и действием аппарата Илизарова головку бедренной кости низводят до уровня суставной впадины. Доступом Смит-Петерсона обнажают область сустава и из рубцовых сращений выделяют проксимальный отдел бедренной кости. Производят подвертельную деротационную остеотомию бедра, артротомию, удаление рубцовых тканей из суставной впадины. Капсулу сустава мобилизуют до лимбуса. Выполняют полную остеотомию тела подвздошной кости на 1 см выше ее края; отсеченный фрагмент тазового кольца низводят и ротируют книзу и кпереди. В образовавшийся костный расщеп вводят внутрикостный участок 1 имплантата (фиг.5), который самофиксируется за счет усилий термомеханической деформации элементов его гребенчатой структуры и шероховатости пористого покрытия (фиг.6). Внешний формообразующий участок имплантата устанавливают сразу над лимбусом на краю впадины, образуя продолжение крыши, т.е. реконструируя впадину в направлении ее нормы. Полированная поверхность рабочего участка имплантата 2 (фиг.5) способствует снижению ретенции в суставе.

Производят остеосинтез фрагментов бедренной кости пластиной Лена (фиг. 6), послойно ушивают, иммобилизуют аппаратом Илизарова на 4 недели. После этого срока проводят разгрузочное вытяжение и лечебную гимнастику в течение 1 месяца, ходьбу на костылях - 6 месяцев.

Результаты исследования больной через 1,5 года после операции свидетельствуют о восстановлении функций сустава: на рентгенограмме - отсутствие деструкции костной ткани, хорошая фиксация имплантата, подвижность сустава - сгибание 145^o, отведение - 40^o, наружная ротация - 30^o, длина конечностей равная, ходьба без костылей, свободная, безболезненная.

Приведенные примеры конкретного использования предлагаемого имплантата имеют результатом воссоздание нормальной впадины суставов, что является приоритетным по сравнению с аналогами и прототипом и подтверждает достижимость технического результата.

Источники информации

1. Бойчев Б. , Конфорти Б. "Оперативная ортопедия и травматология". - София, 1962, 832.

2. Литман И. "Оперативная хирургия". - Будапешт, 1992, с.1175.

3. Мирзоева И.И., Гончарова П.Н., Тихоненков Е.С. "Оперативное лечение врожденного вывиха бедра у детей". - Л.: "Медицина", Ленинградское отделение, 1976, с.130.

4. Медицинская энциклопедия. "Артрориз".

5. Мирзоева И.И., Гончарова П.Н., Тихоненков Е.С. "Оперативное лечение врожденного вывиха бедра у детей". - Л.: "Медицина", Ленинградское отделение, 1976, с.129.