PL210654B1

PL210654B1 - Articulated endoprosthesis

Info

Publication number: PL210654B1
Application number: PL378838A
Authority: PL
Inventors: Beat Lechmann; Roger Buerki; Dominique Burkard; Robert Frigg; Daniel Odermatt
Original assignee: Synthes Gmbh
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2012-02-29
Also published as: PL378838A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest endoproteza stawu międzykręgowego, stanowiąca zwłaszcza implant stawu międzykręgowego, wyposażona w element górny i w element dolny, między którymi jest osadzony przegub stawu zaopatrzony przynajmniej w dwie współpracujące ze sobą powierzchnie ślizgowe. Górny element implantu stawu międzykręgowego jest ograniczony od góry górną powierzchnią przylegania, a z boku powierzchniami bocznymi, zaś dolny element tego implantu stawu jest ograniczony od dołu dolną powierzchnią przylegania oraz powierzchniami bocznymi. Zarówno element górny, jak i element dolny implantu stawu międzykręgowego są zaopatrzone w kanały do doprowadzenia płynów ustrojowych na powierzchnie ślizgowe przegubu, łącząc je z zewnętrznymi powierzchniami przylegania implantu. Implant stawu międzykręgowego może być wyposażony również w element górny, element dolny i element pośredni.The subject of the invention is an endoprosthesis of an intervertebral joint, especially an implant of an intervertebral joint, provided with an upper element and a lower element, between which the joint of the joint is seated and provided with at least two sliding surfaces cooperating with each other. The upper element of the intervertebral joint implant is bounded at the top by the upper contact surface and laterally by the lateral surfaces, and the lower element of this joint implant is bounded at the bottom by the lower contact surface and by the lateral surfaces. Both the upper element and the lower element of the intervertebral joint implant are provided with channels for bringing body fluids to the sliding surfaces of the articulation, connecting them to the external interface surfaces of the implant. The intervertebral joint implant can also be equipped with an upper element, a lower element and an intermediate element.

Znane ze stanu techniki implanty stawów międzykręgowych albo protezy chrząstek międzykręgowych są wyposażone w przegub, którego powierzchnie ślizgowe są wykonane z metalu, polimeru albo też z materiału ceramicznego. Powierzchnie takiego implantu stawu pozostają zazwyczaj suche, wskutek czego jego żywotność ulega skróceniu. Również ograniczenia wzajemnego ruchu obrotowego obydwu elementów implantu zwiększają wymagania dotyczące właściwości trybologicznych współpracujących powierzchni.The prior art intervertebral joint implants or intervertebral cartilage prostheses are equipped with a joint, the sliding surfaces of which are made of metal, polymer or ceramic material. The surfaces of such a joint implant usually remain dry and therefore its service life is shortened. Also, the limitations of the mutual rotation of the two implant components increase the demands on the tribological properties of the mating surfaces.

Z opisu patentu europejskiego nr EP 0 193 538 znana jest sztuczna panewka biodrowa, wyposażona w komorę zawierającą płyn, który poprawia właściwości trybologiczne współpracujących powierzchni implantu.EP 0 193 538 discloses an artificial hip socket provided with a fluid-containing chamber which improves the tribological properties of the mating surfaces of the implant.

Niedogodnością tego znanego rozwiązania jest szczelne zamknięcie komory z płynem w celu wyeliminowania zasysania płynów ustrojowych do jej wnętrza. Jednakże po dłuższym czasie użytkowania w komorze zbiera się płyn ustrojowy przesączający się przez mikroszczeliny implantu. Ze względu na brak cyrkulacji wartość stężenia jonów wodorowych pH gromadzonego płynu zmniejsza się i występują reakcje chemiczne uszkadzające powierzchnię panewki. Ponadto podczas przemieszczania się obu połówek panewki, mikroszczeliny mogą spowodować niekorzystny efekt pompowania płynu ustrojowego.The disadvantage of this known solution is the sealing of the fluid chamber in order to eliminate the suction of body fluids into it. However, after prolonged use, the chamber collects body fluid seeping through the microfissures of the implant. Due to the lack of circulation, the value of the concentration of hydrogen ions, the pH of the collected fluid decreases and chemical reactions occur which damage the surface of the acetabulum. In addition, during the displacement of both halves of the acetabulum, the microfissures can have the adverse effect of pumping body fluid.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 10 037 504 A1 znany jest implant stawu, zw ł aszcza stawu biodrowego, złożony z trzonu, który można zakotwiczyć w endogennej kości główkowej, zwłaszcza w kości udowej, po uprzednim usunięciu endogennego kłykcia. Trzon ten jest zaopatrzony w sferyczną lub przynajmniej częściowo sferyczną głowicę, którą osadza się w podporze, zwłaszcza w panewce stawowej, uzyskują c rodzaj stawu z przegubem kulistym. Staw ten ma ponadto przynajmniej jedną warstwę powierzchniową wykonaną z miękkiego i elastycznego materiału umożliwiającego odpowiednie pozycjonowanie go po umieszczeniu główki w podporze.DE 10 037 504 A1 discloses a joint implant, especially a hip joint, consisting of a shaft which can be anchored in an endogenous head bone, in particular in the femur, after the endogenous condyle has been removed. The shaft is provided with a spherical or at least partially spherical head which is embedded in a support, in particular in a socket, resulting in a kind of ball joint. The joint also has at least one surface layer made of a soft and flexible material that allows it to be properly positioned after the head is placed in the support.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US-6,270,529 B1 znany jest system zawierający modułowy implant kulistej główki, adaptery dla eksperymentalnego dostosowania wymiarów złącza, oraz oprzyrządowanie dla przygotowania kulistej główki, wszczepienia adapterów i połączenia implantów.US Patent No. 6,270,529 B1 discloses a system comprising a modular spherical head implant, adapters for experimentally adjusting the dimensions of the joint, and instrumentation for preparing the spherical head, inserting adapters and connecting the implants.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 005 879 407 A znany jest przegub kulowy stosowany w implantach umieszczanych w organizmie człowieka. Część kulista przegubu charakteryzuje się określoną wytrzymałością, twardością oraz gładkością, przy czym twardość części kulistej przegubu jest większa od twardości panewki. Dzięki temu uzyskuje się odpowiednie zwiększenie powierzchni ślizgowej panewki i części kulistej, a przez to odpowiednie zmniejszenie tarcia i zużycia współpracujących elementów. Obydwa elementy przegubu są biologicznie obojętne, przy czym jeden z nich, korzystnie panewka, jest wykonany z materiału hydrofilowego, natomiast element korzystny jest wykonany z ceramiki, na przykład z tlenku metalu albo ze związku krzemu, względnie z węglika metalu. Panewka otaczająca element kulisty jest korzystnie wyposażona w okładzinę ze stopu z metali szlachetnych oraz w warstwę izolacyjną oddzielającą tę okładzinę od korpusu panewki wykonanego z metalu, a kanały tworzą płynne połączenie między powierzchnią przylegania okładziny i otaczają cym implant ciał em.From US patent application No. US 005 879 407 A a ball joint is known for use in implants placed in the human body. The spherical part of the joint is characterized by a certain strength, hardness and smoothness, while the hardness of the spherical part of the joint is greater than that of the bushing. Thanks to this, a corresponding increase in the sliding surface of the bushing and the spherical part is achieved, and thus a corresponding reduction of friction and wear of the cooperating elements. Both elements of the joint are biologically inert, one of them, preferably the bushing, is made of a hydrophilic material, while the advantage is made of ceramics, for example a metal oxide or a silicon compound or a metal carbide. The bushing surrounding the spherical element is preferably provided with a noble metal alloy lining and an insulating layer separating the lining from the metal shell body, and the channels form a fluid connection between the interface of the lining and the body surrounding the implant.

Okładzina, składająca się ze złożonych ze sobą szczelnie segmentów, jest przymocowana do korpusu panewki za pomocą klejenia. Dzięki opisanej konstrukcji przegub kulowy według wynalazku jest odporny na zużycie, a równocześnie chroni organizm pacjenta przed chemiczną, elektrochemiczną i mechaniczną degradacją.The lining, consisting of segments sealed together, is attached to the shell body by gluing. Due to the described structure, the ball joint according to the invention is wear-resistant and at the same time protects the patient's body against chemical, electrochemical and mechanical degradation.

PL 210 654 B1PL 210 654 B1

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji endoprotezy stawu międzykręgowego, stanowiącej zwłaszcza implant stawu międzykręgowego, wyposażony w dużą liczbę kanałów doprowadzających płyny ustrojowe zawierające białka i inne substancje o właściwościach smarujących do powierzchni ślizgowych poszczególnych elementów stawu, przy czym wyloty tych kanałów są umieszczone na powierzchniach ślizgowych oraz na powierzchniach styku elementów implantu i kości.The aim of the invention is to develop a construction of an intervertebral joint endoprosthesis, in particular an implant of an intervertebral joint, equipped with a large number of channels supplying body fluids containing proteins and other substances with lubricating properties to the sliding surfaces of individual joint elements, the outlets of these channels being located on the sliding surfaces and on contact surfaces of the implant and bone components.

Cel ten zrealizowano w endoprotezie stawu według wynalazku, która charakteryzuje się tym, że wylot przynajmniej jednego z kanałów wykonanych w górnym elemencie implantu stawu międzykręgowego znajduje się na górnej powierzchni przylegania, zaś wylot przynajmniej jednego z kanałów wykonanych w dolnym elemencie implantu stawu międzykręgowego znajduje się na dolnej powierzchni przylegania.This aim is realized in the joint endoprosthesis according to the invention, which is characterized in that the outlet of at least one of the channels made in the upper part of the intervertebral joint implant is on the upper interface, and the outlet of at least one of the channels made in the lower part of the intervertebral joint implant is on contact surface.

Przynajmniej jeden z wylotów kanałów wykonanych w dolnym elemencie tego implantu znajduje się korzystnie na dolnej powierzchni przylegania.At least one of the channel openings made in the lower part of this implant is preferably located on the lower contact surface.

Wyloty kanałów wykonanych w górnym elemencie implantu oraz wyloty kanałów wykonanych w dolnym elemencie implantu i znajdujące się na wypukłych powierzchniach ślizgowych oraz wklęsłych powierzchniach ślizgowych tych elementów są korzystnie zaopatrzone w zaokrąglenia.The outlets of the channels made in the upper implant piece and the outlets of the channels made in the lower implant piece and located on the convex sliding surfaces and the concave sliding surfaces of these elements are preferably provided with roundings.

Element górny implantu stawu międzykręgowego jest zaopatrzony przynajmniej w dwa, a korzystnie w większą liczbę kanałów.The top piece of the intervertebral joint implant is provided with at least two, preferably more, channels.

Dolny element implantu stawu międzykręgowego jest zaopatrzony przynajmniej w dwa, a korzystnie w większą liczbę kanałów.The lower element of the intervertebral joint implant is provided with at least two, preferably more, channels.

Górny element implantu stawu międzykręgowego jest zaopatrzony przynajmniej w dwa, a korzystnie w większą liczbę kanałów, a równocześnie element dolny tego implantu jest zaopatrzony przynajmniej w dwa, a korzystnie w większą liczbę kanałów.The upper element of the intervertebral joint implant is provided with at least two, preferably more, channels, and at the same time the lower element of the implant is provided with at least two, preferably more, channels.

Osie kanałów w górnym elemencie implantu stawu międzykręgowego oraz osie kanałów dolnego elementu tego implantu korzystnie tworzą z osią centralną kąty ostre, zawarte w granicach od 0° do 90°.The axes of the channels in the upper element of the intervertebral joint implant and the axes of the channels of the lower element of this implant preferably form acute angles with the central axis ranging from 0 ° to 90 °.

Pole powierzchni przekroju poprzecznego każdego z kanałów wynosi korzystnie od 0,01% do 10% pola odpowiedniej powierzchni ślizgowej zasilanej przez ten kanał.The cross-sectional area of each of the channels is preferably from 0.01% to 10% of the area of the respective sliding surface supplied by the channel.

Kanały górnego elementu implantu stawu międzykręgowego oraz kanały dolnego elementu tego implantu mają korzystnie średnicę zawartą w granicach od 0,3 mm do 4,0 mm.The channels of the upper element of the intervertebral joint implant and the channels of the lower element of this implant preferably have a diameter ranging from 0.3 mm to 4.0 mm.

Wyloty kanałów są korzystnie rozmieszczone symetrycznie na odpowiednich powierzchniach ślizgowych.The channel outlets are preferably arranged symmetrically on the respective sliding surfaces.

Pole górnej powierzchni przylegania górnego elementu implantu stawu międzykręgowego jest korzystnie większe od pola powierzchni obszaru części górnej powierzchni przylegania obejmującego wyloty kanałów górnej powierzchni przylegania.The area of the upper interface of the upper interface element of the intervertebral joint implant is preferably greater than the area of the area of the upper interface portion comprising the openings of the channels of the upper interface.

Pole powierzchni obszaru górnej powierzchni przylegania obejmującego wyloty kanałów wykonanych w górnym elemencie wynosi korzystnie od 0,006% do 1% pola górnej powierzchni przylegania.The surface area of the upper contact area including the outlets of the channels made in the upper part is preferably 0.006% to 1% of the upper contact area.

Pole dolnej powierzchni przylegania górnego elementu implantu stawu międzykręgowego jest korzystnie większe od pola powierzchni obszaru części górnej powierzchni przylegania obejmującego wyloty kanałów dolnej powierzchni przylegania.The area of the lower interface of the upper interface element of the intervertebral joint implant is preferably greater than the area of the area of the upper interface portion comprising the channel openings of the lower interface.

Pole powierzchni obszaru dolnej powierzchni przylegania obejmującego wyloty kanałów wykonanych w dolnym elemencie wynosi korzystnie od 0,006% do 1% pola dolnej powierzchni przylegania.The surface area of the area of the lower contact surface including the outlets of the channels made in the lower element is preferably from 0.006% to 1% of the area of the lower contact surface.

Obszar części powierzchni przylegania obejmujący wyloty kanałów wykonanych w górnym elemencie i analogiczny obszar części powierzchni przylegania obejmujący wyloty kanałów wykonanych w dolnym elemencie są korzystnie rozmieszczone symetrycznie względem osi centralnej implantu stawu międzykręgowego.The area of the interface portion comprising the channel openings made in the upper element and the corresponding area of the interface portion containing the channel openings of the lower element are preferably symmetrically arranged with respect to the central axis of the intervertebral joint implant.

Osie kanałów dolnego elementu implantu stawu międzykręgowego tworzą z osią centralną tego implantu kąty zawarte korzystnie w granicach od 0° do 65°.The axes of the channels of the lower element of the intervertebral joint implant angles with the central axis of this implant, preferably within the range of 0 ° to 65 °.

Przynajmniej powierzchnie ślizgowe przegubu utworzonego między elementem górnym i elementem dolnym implantu stawu międzykręgowego są korzystnie wykonane z par materiałów: metalpolimer, metal-metal albo materiał ceramiczny-materiał ceramiczny.At least the sliding surfaces of the articulation formed between the upper element and the lower element of the intervertebral joint implant are preferably made of pairs of materials: metal-polymer, metal-metal or ceramic-ceramic material.

Uzyskano w endoprotezie stawu według wynalazku możliwość dopływu płynów ustrojowych do współpracujących powierzchni ślizgowych przegubu. Dzięki umieszczeniu wylotów kanałów doprowadzających do środków powierzchni przylegania, dopływ płynów odbywa się podobnie jak w naturalnej chrząstce międzykręgowej.In the joint prosthesis according to the invention, the possibility of an inflow of body fluids to the mating sliding surfaces of the joint has been achieved. By arranging the outlets of the supply channels to the centers of the interface, the fluid inflow is similar to that of the natural intervertebral cartilage.

PL 210 654 B1PL 210 654 B1

Badania kliniczne endoprotezy według wynalazku wykazały, że zapewnia ona prawidłowy i wystarczający dopływ płynów ustrojowych do powierzchni ślizgowych implantu stawu międzykręgowego, przy czym przepływ ten uzyskuje się za pomocą efektu pompowania spowodowanego ruchem stawu. Dzięki umieszczeniu wylotu kanałów doprowadzających płyny ustrojowe w środku współpracujących ze sobą powierzchni ślizgowych elementów implantu stawu międzykręgowego i w środku powierzchni przylegania tych elementów do fragmentów kości, dopływ płynów odbywa się podobnie jak w naturalnej chrząstce międzykręgowej.Clinical studies of the prosthesis according to the invention have shown that it provides a proper and sufficient supply of body fluids to the sliding surfaces of the intervertebral joint implant, this flow being achieved by the pumping effect caused by joint movement. Due to the placement of the mouth of the channels supplying body fluids in the center of the cooperating sliding surfaces of the implant elements of the intervertebral joint and in the center of the interface of these elements to the bone fragments, the fluid inflow is similar to the natural intervertebral cartilage.

Endoproteza stawu międzykręgowego, stanowiąca implant stawu międzykręgowego jest uwidoczniona w przykładowych rozwiązaniach konstrukcyjnych na rysunku, na którym: fig. 1a - przedstawia endoprotezę w przekroju poprzecznym płaszczyzną przechodzącą przez jej oś; fig. 1b - dolną część endoprotezy według fig. 1a z zaokrąglonymi krawędziami wylotów kanałów, w przekroju przez oś kanału; fig. 2 - odmienne rozwiązanie endoprotezy stanowiącej implant stawu międzykręgowego według wynalazku, w widoku perspektywicznym; fig. 3 - endoprotezę według fig. 2 w przekroju płaszczyzną równoległą do górnej osi obrotu stawu; fig. 4 - endoprotezę według fig. 2 w przekroju płaszczyzną równoległą do dolnej osi obrotu stawu, a fig. 5 - endoprotezę według fig. 2 w widoku z góry.The intervertebral joint endoprosthesis, constituting an implant of the intervertebral joint, is shown in the exemplary design solutions in the drawing, in which: Fig. 1a - shows the endoprosthesis in a cross-section with a plane passing through its axis; Fig. 1b shows the lower part of the endoprosthesis according to Fig. 1a with rounded edges of the channel outlets, in a section through the axis of the channel; Fig. 2 shows a different embodiment of an endoprosthesis constituting an implant of an intervertebral joint according to the invention, in a perspective view; Fig. 3 is a sectional view of the endoprosthesis according to Fig. 2 with a plane parallel to the upper axis of rotation of the joint; Fig. 4 shows the endoprosthesis according to Fig. 2 in cross section with a plane parallel to the lower axis of rotation of the joint, and Fig. 5 shows the endoprosthesis according to Fig. 2 in a plan view.

Przedstawiona na fig. 1 endoproteza stawu, stanowiąca implant 1 stawu międzykręgowego, składa się z górnego elementu 10 oraz ze współpracującego z nim dolnego elementu 20.The joint endoprosthesis shown in Fig. 1, constituting the intervertebral joint implant 1, consists of an upper element 10 and a lower element 20 cooperating with it.

Górny element 10 implantu 1 jest wyposażony w górną, zewnętrzną powierzchnię przylegania 15, na której opiera się podstawa kręgu znajdującego się nad implantem, przy czym na dolnej, wewnętrznej powierzchni 16 tego górnego elementu 10 jest zamocowany górny element 6 przegubu stawu międzykręgowego 5.The upper element 10 of the implant 1 is provided with an upper outer contact surface 15 on which the base of the vertebra above the implant rests, and the upper element 6 of the intervertebral joint 5 is fixed on the lower inner surface 16 of this upper element 10.

Odpowiednio na dolnym elemencie 20 implantu 1 znajduje się dolna, zewnętrzna powierzchnia przylegania 25, opierająca się na górnej powierzchni kręgu osadzonego pod implantem 1. Na górnej, wewnętrznej powierzchni 26 tego dolnego elementu 20 implantu 1 jest zamocowany dolny element 8 przegubu stawu, mający postać odcinka kuli 35. Dolny element 8 przegubu stawu w postaci odcinka kuli współpracuje z górnym elementem 8 przegubu, mającym postać panewki 36, której kształt wnętrza odpowiada kształtowi odcinka kuli 35 w ten sposób, że powierzchnie ślizgowe A i B obydwu tych elementów 6 i 8 przegubu obracają się i przesuwają względem siebie wzajemnie. Górny element 6 przegubu jest przy tym sztywno połączony z górnym elementem 10 implantu 1, zaś dolny element 8 przegubu - z dolnym elementem 20 implantu 1.Correspondingly, on the lower element 20 of implant 1 there is a lower outer interface 25, which rests on the upper surface of the vertebra which is seated beneath the implant 1. On the upper inner surface 26 of this lower element 20 of implant 1, the lower articulation element 8 is fixed in the form of a segment ball 35. The lower joint piece 8 in the form of a ball section cooperates with the upper joint piece 8 in the form of a socket 36, the interior of which corresponds to that of the ball section 35, such that the sliding surfaces A and B of both joint pieces 6 and 8 rotate each other and move in relation to each other. The upper articulation element 6 is thereby rigidly connected to the upper articulation element 10 of the implant 1, and the lower articulation element 8 to the lower articulation element 20 of the implant 1.

W górnym elemencie 10 implantu międzykręgowego 1 są wykonane przelotowe kanały 27a, 27b, 27c, których jedne wyloty 40 znajdują się na górnej powierzchni przylegania 15 tego elementu 10, zaś drugostronne wyloty 40 - na wklęsłej powierzchni ślizgowej B panewki 36.In the upper element 10 of the intervertebral implant 1, there are through-channels 27a, 27b, 27c, one of the outlets 40 of which are on the upper interface 15 of this element 10, and the second-sided outlets 40 - on the concave sliding surface B of the socket 36.

Przez kanały 27a, 27b, 27c płyn ustrojowy o właściwościach smarujących przepływa pod działaniem siły ciężkości do styku powierzchni ślizgowych A odcinka kuli 35 i B panewki 36 przegubu stawu międzykręgowego 5. Wyloty 40 kanałów 27a, 27b, 27c oraz kanałów 28a, 28b są umieszczone odpowiednio na środkowej części obydwu powierzchni przylegania 15, 25, w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym przedstawionym na fig. 1 górny element 10 implantu 1 stawu międzykręgowego 5 jest wyposażony w trzy kanały 27a, 27b, 27c, przy czym oś 42b środkowego kanału 27b jest w położeniu wyjściowym implantu ustawiona współosiowo względem jego osi centralnej 2, natomiast oś 42a kanału 27a tworzy z tą osią centralną 2 kąt około +50°, zaś oś 42c kanału 27c tworzy z nią kąt około -50°.Through the channels 27a, 27b, 27c, the body fluid with lubricating properties flows under the action of gravity to the contact of the sliding surfaces A of the ball section 35 and B of the socket 36 of the intervertebral joint 5. The outlets 40 of the channels 27a, 27b, 27c and the channels 28a, 28b are arranged respectively on the central part of both contact surfaces 15, 25, in the exemplary design shown in Fig. 1, the upper element 10 of the implant 1 of the intervertebral joint 5 is provided with three channels 27a, 27b, 27c, the axis 42b of the middle channel 27b being in the initial position of the implant aligned with its central axis 2, while the axis 42a of channel 27a forms an angle of approximately + 50 ° with this central axis 2 and the axis 42c of channel 27c forms an angle of approximately -50 ° with it.

Dolny element 20 implantu 1 stawu międzykręgowego 5 jest wyposażony w dwa kanały 28a, 28b, przy czym oś 41a kanału 28a tworzy z osią centralną 2 implantu 1 kąt około -15°, zaś oś 41b kanału 28b - kąt około +15°, natomiast wylot 40 tego kanału 28a przechodzącego na wskroś przez odcinek 35 kuli znajduje się na wypukłej powierzchni ślizgowej A przegubu i jest zaopatrzony na swej krawędzi w zaokrąglenie 51. W podobne zaokrąglenia są zaopatrzone wyloty 40 innych kanałów 28b oraz 27a, 27b, 27c.The lower element 20 of the implant 1 of the intervertebral joint 5 is equipped with two channels 28a, 28b, the axis 41a of the channel 28a with the central axis 2 of the implant 1 at an angle of about -15 °, and the axis 41b of the channel 28b with an angle of about + 15 °, and the outlet 40 of this channel 28a extending through the sphere section 35 is provided on the convex sliding surface A of the joint and is provided on its edge with a rounding 51. Similar roundings are provided in the outlets 40 of the other channels 28b and 27a, 27b, 27c.

W innym rozwiązaniu konstrukcyjnym endoprotezy przedstawionym na fig. 2 do 5, stanowiący ją implant stawu międzykręgowego 5 składa się z górnego elementu 10 wyposażonego w górną powierzchnię przylegania 15, prostopadłą do jego osi centralnej 2 i współpracującą z podstawą kręgu znajdującego się nad implantem 1, z dolnego elementu 20 wyposażonego w dolną powierzchnię przylegania 25 i opierającą się o kręg znajdujący się pod implantem 1, oraz z umieszczonego między tymi elementami 10 i 20 elementu pośredniego 7.In another design solution of the endoprosthesis shown in Figs. 2 to 5, the intervertebral joint 5 implant 5 consists of an upper element 10 equipped with an upper contact surface 15 perpendicular to its central axis 2 and cooperating with the base of the vertebra located above the implant 1, a lower element 20 provided with a lower contact surface 25 and bearing against the vertebra beneath implant 1, and an intermediate element 7 interposed between these elements 10 and 20.

W rozwiązaniu tym element pośredni 7 łączy element górny 10 i element dolny 20 implantu za pośrednictwem dwóch przegubów cylindrycznych. Jeden z tych przegubów 38, złożony z górnegoIn this solution, the adapter 7 connects the upper element 10 and the lower element 20 of the implant via two cylindrical joints. One of these joints 38, composed of the upper

PL 210 654 B1 elementu 6 przegubu zaopatrzonego w cylindryczną powierzchnię ślizgową A', współpracuje z powierzchnią ślizgową B) znajdującą się na górnej powierzchni elementu pośredniego 7, umożliwiając obrót wokół osi 4 (fig. 2). Natomiast drugi z tych przegubów 39, składający się z cylindrycznej powierzchni ślizgowej stanowiącej dolną powierzchnię elementu pośredniego 7 i współpracującej z cylindryczną, wklęsłą powierzchnią ślizgową 31 dolnego elementu 8 przegubu, umożliwia obrót wokół osi 3 prostopadłej do osi 4. Na rysunku przyjęto następujące oznaczenia pomocnicze (fig. 2):The joint member 6 of the joint member 6 provided with a cylindrical sliding surface A 'cooperates with the sliding surface B) on the upper surface of the intermediate member 7, allowing rotation about an axis 4 (FIG. 2). On the other hand, the second of these joints 39, consisting of a cylindrical sliding surface constituting the lower surface of the intermediate element 7 and cooperating with the cylindrical, concave sliding surface 31 of the lower joint element 8, enables rotation around an axis 3 perpendicular to the axis 4. The following auxiliary designations have been adopted in the figure ( fig. 2):

- górna ślizgowa powierzchnia wypukła górnego elementu 6 przegubu 38 (odpowiadająca oznaczeniu A)),- upper sliding surface of the convex upper element 6 of joint 38 (corresponding to reference A)),

- wklęsła powierzchnia ślizgowa elementu pośredniego 7 przegubu 38 (odpowiadająca oznaczeniu B),- concave sliding surface of the intermediate element 7 of the joint 38 (corresponding to the marking B),

- wypukła powierzchnia ślizgowa elementu pośredniego 7 przegubu 39 (odpowiadająca oznaczeniu A”),- convex sliding surface of the intermediate element 7 of the joint 39 (corresponding to the marking A "),

- wklęsła powierzchnia ślizgowa dolnego elementu 20 przegubu 39 (odpowiadająca oznaczeniu B”).- the concave sliding surface of the lower component 20 of joint 39 (corresponding to the reference B ").

Wszystkie te powierzchnie ślizgowe 30, 31, 32, 33 są powierzchniami cylindrycznymi.All these sliding surfaces 30,31,32,33 are cylindrical.

Na końcach górnego elementu 6 przegubu są umocowane zderzaki 17 o osiach równoległych do osi obrotu 4, natomiast na końcach elementu pośredniego 7 są umocowane podobne zderzaki 17 o osiach równoległych do osi obrotu 3. Zderzaki 17, osadzone przesuwnie w łukowych otworach podłużnych 18, wykonanych zarówno w górnym elemencie 6, jak i w pośrednim elemencie 7, ograniczają kąt wzajemnego obrotu elementów górnego, pośredniego i dolnego 6, 7 i 8 przegubu względem osi 3 i 4, a równocześnie łączą wzajemnie te elementy ze sobą.At the ends of the upper joint element 6, there are bumpers 17 with axes parallel to the axis of rotation 4, while at the ends of the intermediate element 7, similar bumpers 17 with axes parallel to the axis of rotation 3 are fixed. in the upper element 6 and in the intermediate element 7, limit the angle of mutual rotation of the upper, intermediate and lower articulation elements 6, 7 and 8 with respect to the axes 3 and 4, and at the same time connect these elements to each other.

Górny element 10 implantu 1 stawu międzykręgowego 5 (fig. 3 i 4) jest wyposażony w kanały przelotowe 27a, 27b, 27c i 27d, których jedne z wylotów 40 znajdują się na powierzchni przylegania 15, zaś przeciwległe wyloty 40 na powierzchni ślizgowej A. Kanały te służą do dostarczenia płynu ustrojowego o właściwościach smarujących na powierzchnie ślizgowe A) i 5 i przegubu 38.The upper element 10 of the implant 1 of the intervertebral joint 5 (Figs. 3 and 4) is provided with through channels 27a, 27b, 27c and 27d, one of the outlets 40 of which are on the interface 15 and the opposite outlets 40 on the sliding surface A. The channels these serve to deliver a body fluid with lubricating properties to the sliding surfaces A) and 5 and the joint 38.

Dolny element 20 implantu 1 stawu międzykręgowego 5 jest wyposażony w trzy kanały przelotowe 28a, 28b i 28c, których wyloty 40 znajdują się na powierzchni przylegania 25, zaś drugostronne wyloty 40 - na powierzchniach ślizgowych i dolnego przegubu 39. Za pomocą kanałów 28a, 28b i 28c płyn ustrojowy przepływa od dołu do powierzchni ślizgowych A” i B”. Dodatkowo dolny element 20 jest wyposażony w dwa kanały przelotowe 28d i 28e o osiach 41d i 41e prostopadłych do osi centralnej 2. Wyloty 40 tych kanałów 28d i 28e znajdują się na powierzchniach bocznych 21 i 22 od strony brzusznej i grzbietowej kręgosłupa, natomiast przeciwległe wyloty 40 znajdują się na powierzchniach ślizgowych A” i B”.The lower element 20 of the implant 1 of the intervertebral joint 5 is equipped with three through channels 28a, 28b and 28c, the outlets 40 of which are on the contact surface 25, and the second-sided outlets 40 - on the sliding surfaces and lower joint 39. By means of the channels 28a, 28b and 28c, body fluid flows from below to the sliding surfaces A "and B". Additionally, the lower element 20 is provided with two through channels 28d and 28e with axes 41d and 41e perpendicular to the central axis 2. The outlets 40 of these channels 28d and 28e are located on the lateral surfaces 21 and 22 on the ventral and dorsal sides of the spine, while the opposite outlets 40 are located on the A "and B" sliding surfaces.

Na powierzchniach ślizgowych A i 5 przegubu 38 (fig. 3) znajdują się wyloty dwóch kanałów 27b i 27c, zaś wyloty pozostałych dwóch kanałów 27a i 27d znajdują się na dolnej powierzchni 16 górnego elementu 10 implantu 1 stawu międzykręgowego 5. Osie 42a i 42d tych kanałów 27a i 27d są równoległe do osi centralnej 2, natomiast oś 42b kanału 27b tworzy z osią centralną 2 kąt +25°, zaś oś 42c kanału 27c tworzy z tą osią 2 kąt -25°. Ustawione prostopadle do osi centralnej 2 osie 41d i 41e dwóch dolnych kanałów 28d i 28e tworzą z tą osią 2 odpowiednio kąty +90° i -90° (fig. 4) i są umieszczone w płaszczyźnie przechodzącej przez środek geometryczny implantu 1 stawu międzykręgowego 5.On the sliding surfaces A and 5 of the joint 38 (Fig. 3) there are the outlets of the two channels 27b and 27c, and the outlets of the other two channels 27a and 27d are on the lower surface 16 of the upper element 10 of the implant 1 of the intervertebral joint 5. The axes 42a and 42d of these of channels 27a and 27d are parallel to central axis 2, while axis 42b of channel 27b makes an angle of + 25 ° with central axis 2, and axis 42c of channel 27c makes an angle of -25 ° with this axis 2. The axes 41d and 41e of the two lower channels 28d and 28e, perpendicular to the central axis 2, form angles of + 90 ° and -90 ° with this axis 2, respectively (Fig. 4) and are located in a plane passing through the geometrical center of the implant 1 of the intervertebral joint 5.

Przedstawione na fig. 5 wyloty 40 kanałów 27a, 27b, 27c i 27d są umieszczone w płaszczyźnie podziału przechodzącej przez oś obrotu 4. Oś centralna 2 (fig. 2) przechodzi przez punkt przecięcia obydwu osi obrotu 3, 4 i jest przesunięta względem środka implantu 1 w kierunku powierzchni grzbietowej 12 górnego elementu 10 tego implantu.The outlets 40 of the channels 27a, 27b, 27c and 27d shown in Fig. 5 are positioned on a parting plane passing through the axis of rotation 4. The central axis 2 (Fig. 2) passes through the intersection point of the two rotation axes 3, 4 and is shifted from the center of the implant. 1 towards the ridge 12 of the upper element 10 of this implant.

Badania kliniczne endoprotezy stawu według wynalazku wykazały, że korzystne jest stosowanie następującej geometrii endoprotezy i jej elementów składowych. Korzystne jest jednoczesne umieszczenie przeciwległych wylotów 40 kanałów doprowadzających płyny ustrojowe w środkach powierzchni przylegania 15 i 25 oraz w środkach powierzchni ślizgowych A, A, A, B, B, B”.Clinical studies of the joint prosthesis according to the invention have shown that it is advantageous to use the following geometry of the joint endoprosthesis and its components. It is preferable to simultaneously locate the opposite bodily fluid channel orifices 40 in the centers of the interface surfaces 15 and 25 and in the centers of the sliding surfaces A, A, A, B, B, B ".

Pole przekroju każdego z kanałów winno wynosić od 0,01% do 10% pola powierzchni ślizgowej współpracujących elementów przegubu, przy czym pole wypukłej powierzchni ślizgowej górnego elementu stawu winno wynosić od 400 mm² do 500 mm², a pole wypukłej powierzchni ślizgowej pośredniego elementu przegubu - od 200 mm² do 300 mm².The cross-sectional area of each of the channels should be from 0.01% to 10% of the sliding surface area of the mating joint elements, the area of the convex sliding surface of the upper joint element should be from 400 mm ² to 500 mm ² , and the convex sliding surface area of the intermediate joint element - from 200 mm ² to 300 mm ² .

Minimalne pole przekroju kanału winno wynosić 0,07 mm², zaś maksymalne 12,6 mm². Przeciętna wartość średnicy kanałów wynosi od 0,3 mm do 0,4 mm, przy czym minimalna średnica winna być dostosowana do wielkości cząsteczek o właściwościach smarujących, przykładowo proteiny, zaś maksymalna winna być tak dobrana, aby nie spowodować niedopuszczalnego osłabienia konstrukcjiThe minimum cross-sectional area of the duct should be 0.07 mm ² , and the maximum 12.6 mm ² . The average value of the diameter of the channels is from 0.3 mm to 0.4 mm, the minimum diameter should be adapted to the size of particles with lubricating properties, for example proteins, and the maximum should be selected so as not to cause unacceptable weakening of the structure

PL 210 654 B1 implantu. Stosunek pola powierzchni obszaru (obwiedzionego na fig. 5 grubszą linią) oznaczonego 37, a obejmującego wyloty 40 kanałów 27a, 27b, 27c i 27d winien wynosić od 0,006% do 1% pola F₀ górnej powierzchni przylegania 15.PL 210 654 B1 of the implant. The ratio of the area (bordered by a thicker line in Figure 5) marked 37 and including the outlets 40 of the channels 27a, 27b, 27c and 27d should be 0.006% to 1% of the area F _{0 of the} upper contact area 15.

Ten sam stosunek powinien być zachowany również dla dolnej powierzchni przylegania 25. Powierzchnie ślizgowe współpracujących elementów tworzących przegub implantu stawu międzykręgowego winny być wykonane z następujących par materiałów: metal-polimer, metal-metal albo materiał ceramiczny-materiał ceramiczny. Jako metale stosuje się zwłaszcza stopy kobaltu, chromu i molibdenu z dodatkową zawartością węgla. Powierzchnie metalowe przegubów mogą być również pokryte powłoką z węgliku tytanu, azotku tytanu lub z amorficznego węgla. Elementy polimerowe są wykonywane korzystnie z wielkocząsteczkowego polietylenu (UHMWPE), którego powierzchnia jest poddawana specjalnej obróbce zwiększającej odporność na ścieranie.The same ratio should also be kept for the lower contact surface 25. The sliding surfaces of the mating elements forming the joint of the intervertebral joint implant should be made of the following pairs of materials: metal-polymer, metal-metal or ceramic-ceramic material. The metals used are in particular cobalt, chromium and molybdenum alloys with additional carbon content. The metal surfaces of the joints can also be coated with titanium carbide, titanium nitride or amorphous carbon. The polymer elements are preferably made of high-molecular polyethylene (UHMWPE), the surface of which is specially treated to increase the abrasion resistance.

Claims

1. An endoprosthesis of the intervertebral joint, in particular an implant of the intervertebral joint, equipped with an upper element and a lower element, between which the joint of the joint is seated, provided with at least two mutually cooperating sliding surfaces, the upper element of the intervertebral joint implant is delimited from the top by the upper contact surface and the lower contact surface from the bottom with the lower contact surface, the shape of both the upper and lower contact surfaces of the two adjacent surfaces of the vertebrae adjacent to the implant, and furthermore, both the upper and lower members of the intervertebral joint implant are provided with channels for bringing body fluids to the sliding surfaces of the joint, connecting them to the outer contact surfaces of the implant, and the intervertebral joint implant may also be equipped with an upper element, a lower element and an intermediate element, characterized in that the outlet (40) of at least one of the channels (27 a, 27b, 27c) made in the upper element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is on the upper contact surface (15), and the outlet (40) of at least one of the channels (28a, 28b) made in the lower element (20) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is located on the lower contact surface (25).

2. Endoprosthesis according to claim The method of claim 1, characterized in that at least one of the outlets (40) of the channels (28a, 28b, 28c) made in the lower element (20) of said implant (1) is on the lower contact surface (25).

3. Endoprosthesis according to claim 3. The method of claim 1, characterized in that the outlets (40) of the channels (27a, 27b, 27c, 27d) made in the upper element (10) of the implant (1) and the outlets (40) of the channels (28a, 28b, 28c, 28d) made in the lower element (20) of the implant (1) and on the convex sliding surfaces (A, Aj, A ") and the concave sliding surfaces (B, Bj, B") of these elements (10) and (20) are provided with roundings (51) .

4. Endoprosthesis according to claim A device according to claim 1, characterized in that the upper element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is provided with at least two, preferably more, channels (27a, 27b, 27c, 27d).

5. Endoprosthesis according to claim The device of claim 1, characterized in that the lower element (20) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is provided with at least two, preferably more, channels (28a, 28b, 28c, 28d).

6. Endoprosthesis according to claim 4. A method according to claim 4 or 5, characterized in that the upper element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is provided with at least two, preferably more, channels (27a, 27b, 27c, 27d), and at the same time the lower element (20 ) of said implant (1) is provided with at least two, preferably more, channels (28a, 28b, 28c, 28d).

7. Endoprosthesis according to claim 6, characterized in that the axes (42a, 42b, 42c, 42d) of the channels (27a, 27b, 27c, 27d) in the upper element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) and the axes (41a, 41b, 41c, 41d) of the channels (28a, 28b, 28c, 28d) of the lower element (20) of this implant (1) form acute angles with the central axis (2) ranging from 0 ° to 90 °.

8. Endoprosthesis according to claim The method of claim 1, characterized in that the cross-sectional area of each of the channels (27a, 27b, 27c, 27d) and (28a, 28b, 28c, 28d) is from 0.01% to 10% of the area of the respective sliding surface (A, Aj, A ", B, Bj, B") fed through this channel.

PL 210 654 B1

9. Endoprosthesis according to claim 1, A device according to claim 2, characterized in that the channels (27a, 27b, 27c, 27d) of the upper element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) and the channels (28a, 28b, 28c, 28d) of the lower element (20) of said implant have a diameter ranging from 0.3 mm to 4.0 mm.

10. Endoprosthesis according to claim 1, 2. The channel according to claim 2, characterized in that the channel outlets (40) (27a, 27b, 27c, 27d) and the channel outlets (28a, 28b, 28c, 28d) are arranged symmetrically on the respective sliding surfaces (A, A *, A ", B, B *, B ").

11. Endoprosthesis according to claim 1, 4. A method according to claim 4, characterized in that the area (F0) of the upper interface (15) of the upper interface element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is greater than the area (T _fi ) of the area (37) of the upper interface portion (37) comprising the outlets (5). 40) of the channels (27a, 27b, 27c, 27d) of the upper interface (15).

12. Endoprosthesis according to claim 1, The method of claim 11, characterized in that the surface area (T0) of the upper contact area (37) comprising the outlets (40) of the channels (27a, 27b, 27c, 27d) is from 0.006% to 1% of the area (F0) of the upper interface. (15).

13. Endoprosthesis according to claim 1 5. The method according to claim 5, characterized in that the area (F0) of the lower interface (25) of the upper interface element (10) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) is greater than the area (T0) of the area (37) of the upper interface portion (40) including the outlets (40). ) of the channels (28a, 28b, 28c, 28d) of the lower interface (25).

14. Endoprosthesis according to claim 1, The method of claim 12, characterized in that the surface area (T0) of the area (37) of the lower interface (25) comprising the outlets (40) of the channels (28a, 28b, 28c, 28d) is from 0.006% to 1% of the area (F0) of the lower interface. (25).

15. The endoprosthesis according to claim 1, The contact area of claim 11, characterized in that the area (37) of the interface portion (15) including the outlets (40) of the channels (27a, 27b, 27c, 27d) and the analogous area of the interface portion (25) including the outlets (40) of the channels (28a, 28b) , 28c, 28d) are arranged symmetrically with respect to the central axis (2) of the implant (1) of the intervertebral joint (5).

16. Endoprosthesis according to claim 1, 7. The device according to claim 7, characterized in that the axes (41a, 41b, 41c, 41d) of the channels (28a, 28b, 28c) of the lower element (20) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) form angles with the central axis (2) of the between 0 ° and 65 °.

17. Endoprosthesis according to claim 1, 5. The method of claim 1, characterized in that at least the sliding surfaces (A, A, A ", B, B, B") of the joint formed between the upper element (10) and the lower element (20) of the implant (1) of the intervertebral joint (5) are made of material pairs: metal-polymer, metal-metal or ceramic-ceramic material.