Feniks – modular hemi-endoprosthesis of the hip joint Połowicza
Transkrypt
Feniks – modular hemi-endoprosthesis of the hip joint Połowicza
© Artroskopia i Chirurgia Stawów, 2008; 4(3): 5-12 © Arthroscopy and Joint Surgery, 2008; 4(3): 5-12 Received: 2008.09.11 Accepted: 2008.09.15 Published: 2008.09.30 www.artroskopia.org Feniks – modular hemi-endoprosthesis of the hip joint Połowicza endoproteza modularna stawu biodrowego Feniks Władzimierz Choromański1, Grzegorz Dobrzyński1, Andrzej Górecki2, Jarosław Deszczyński3 1 Warsaw University of Technology, Department of Transportation, Warsaw, Poland Infant Jesus Public Hospital, Center of the Injury Treatment, Department of Orthopedics and Traumatology, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland 3 Department of Orthopedics and Rehabilitation, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland 2 Summary Background: Material/Methods: The paper concerns new construction of type series of polish hemi-endoprostheses of the hip joint. Clinical assumptions, simulation studies and clinical prototypes were presented. According to author’s knowledge it is one of the first introductions of new generation, polish, modular hemi-endoprosthesis of the hip joint. In the paper is presented the new system of modular hemi-endoprostheses of the hip joint. Inspiration to that subject is continuous absence of relatively cheap polish hemi-endoprosthesis of hip joint, which meets the highest clinical requirements. Results: Presented type series of endoprostheses Feniks is the achievement of polish doctors and engineers. Is the summation of theirs clinical and engineering experiences. Conclusions: Although, the construction of endoprostheses has an universal character, in the particular way is dedicated to older people, for whom more extensive surgery (implantation of total endoprosthesis) could be life threatening. key words: słowa kluczowe: staw biodrowy • endoproteza • endoprotezoplastyka połowicza http://www.artroskopia.org/fulltxt.php?ICID=871427 2185/2484 — 5 5 Author’s address: Adres autora: Jarosław Deszczyński, Department of Orthopedics and Rehabilitation, Medical University of Warsaw, Kondratowicza 8 Str., 03-242 Warsaw, Poland, e-mail: [email protected] - - - - - Full-text PDF: Word count: Tables: Figures: References: hip joint • endoprosthesis • hemiarthroplasty 5 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Artroskopia i Chirurgia Stawów, 2008; 4(3): 5-12 WSTĘP BACKGROUND Nowa endoproteza stawu biodrowego w swej filozofii zakłada wielowariantowość kształtu trzpienia w zależności od istniejącej patologii w obrębie stawu biodrowego jak i bliższej nasady i przynasady kości udowej. W przypadkach złamań endoproteza pozwala na odbudowę zniszczonej struktury kostnej bliższej nasady kości udowej poprzez zastąpienie jej uszkodzonych fragmentów modułami endoprotezy bez względu na wysokość uszkodzenia i stopień zniszczenia tkanki kostnej. Łączy ona w sobie cechy protezy połowiczej, bipolarnej, całkowitej i poresekcyjnej. Jej filozofia opiera się na możliwościach adaptacyjnych protezy mających na celu odtworzenie uszkodzonej wskutek choroby lub urazu anatomicznej struktury bliższej nasady kości udowej (endoproteza Feniks Duo), złamania szyjki kości udowej u osób zaawansowanych wiekiem (endoproteza Feniks pro trochanter), złamania szyjki kości udowej u osób młodszych (endoproteza Feniks pro arthrose lub bipolarna z możliwością zamiany na endoprotezę całkowitą w momencie wystąpienia objawów artrozy stawu) [1]. W wyniku realizacji prac opracowano trzy grupy konstrukcji: • Połowiczą endoprotezę bezcementową jak i cementową stawu biodrowego o jednolitym trzpieniu – Feniks-mono pro trochanter (FMT) dedykowaną dla osób zaawansowanych wiekiem ze złamaniami szyjki kości udowej na tle zaawansowanej osteoporozy, • Połowiczą zarówno cementową jak i bezcementową, endoprotezę stawu biodrowego o modularnym trzpieniu – Feniks-duo (FD), dedykowaną dla osób zaawansowanych wiekiem ze złamaniami wieloodłamowymi bliższej nasady kości udowej powstałymi na tle osteoporozy lub jako protezę poresekcyjną po chirurgicznym leczeniu nowotworów bliższej nasady kości udowej, • Połowiczą bezcementową i cementową endoprotezę stawu biodrowego o trzpieniu jednolitym z anatomiczną głową osadzaną na stożku europejskim – Feniks-mono pro arthrose (FMA), która z wykorzystaniem polietylenowej panewki służy jako proteza całkowita. Może ona również służyć, po osadzeniu na stożek trzpienia elementów głowy bipolarnej, młodszym chorym ze złamaniami szyjki kości udowej, jako proteza bipolarna. The new endoprosthesis of the hip joint in it’s philosophy assumes multi-optionality of pivots shape according to existing pathology within the hip joint and as well as within proximal epiphysis and metaphysic of femur. In case of bone fractures endoprosthesis allows for the reconstruction of injured bone structure of femoral proximal epiphysis by replacing it’s damaged fragments with endoprosthesis modules, regardless of the injury level and the extent of bone tissue damage. The prosthesis unites in itself features of hemiprosthesis, bi-polar, total and post-resection prosthesis. It’s philosophy is based on adaptative possibilities of prosthesis which aim at reconstruction of anatomical structure of proximal epiphysis of femur, damaged by disease or trauma (endoprosthesis Feniks Duo), or reconstruction of femoral neck fracture at older people (endoprosthesis Feniks pro trochanter), or reconstruction of femoral neck fracture at younger people (endoprosthesis Feniks pro arthrose or bipolar with possibility for exchange for total endoprosthesis in case of joint arthrosis) [1]. As a result of work implementation three constructional groups were evolved: • Hemi-endoprosthesis of the hip joint non cemented and as well cement of homogenous pivot – Feniks-mono pro trochanter (FMT) which is dedicated for older people with femoral neck fractures caused by advanced osteoporosis, • Hemi-endoprosthesis of hip joint both non cemented and cemented of modular pivot – Feniks Duo (FD), which is dedicated for older people with multifragmental fractures of proximal femur epiphysis caused by osteoporosis or as a post-resection prosthesis after surgical treatment of proximal femur epiphysis neoplasms, • Hemi-endoprosthesis of hip joint both non cemented and cemented of homogenous pivot with anatomical head settled on European cone – Feniks-mono pro arthrose (FMA), which using polyethylene acetabulum serves as a total prosthesis. It could also serve for younger patients with femur neck fractures as a bipolar prosthesis, after settling of bipolar head elements on the pivots cone. Podstawowe założenia konstrukcyjne a zarazem cechy istotnie odróżniające nowe konstrukcje od dotychczas stosowanych to: modularność, uniwersalność, duże możliwości adaptacji wymiarowej do osobniczych cech pacjentów, relatywnie niski koszt produkcji, tanie i proste instrumentarium. Basic constructive assumptions and also features, significantly differentiating new constructions from used so far, are: modularity, generality, immense possibilities of dimensional adaptation for personal patients characteristic, relatively low production cost, cheap and simple instrumentarium. Modularność jest cechą szczególnie istotną. Pod jej pojęciem rozumiemy możliwość syntezy trzpienia endoprotezy z trzech lub czterech elementów (Feniks – duo) lub z dwóch (Feniks – mono pro trochanter i Feniks mono pro arthrose). W pierwszym przypadku człony te stanowią: trzpień, dystanser, nasada i głowa o kształcie anatomicznym. W drugim: trzpień oraz głowa o kształcie anatomicznym o różnej długości szyjki (s, m, l, xl), w trzecim: trzpień, głowa bipolarna lub o kształcie anatomicznym o różnej długości szyjki (s, m, l, xl). Modularity is a particularly important feature, which is understood as a possibility of endoprosthesis pivots synthesis from three or four elements (Feniks-duo) or from two ones (Feniks-mono pro trochanter and Feniks-mono pro arthrose). In first case those units constitute: pivot, distance-maker, epiphysis and head of anatomical shape. In the second case: pivot and head of anatomical shape of various neck length (s, m, l, xl), in third case: pivot, bipolar head or one with anatomical shape of a various neck length (s, m, l, xl). Główna idea protez modularnych przedstawiona została na Rycinie 1. The main idea of modular prostheses is presented on Figure 1. Wszystkie elementy wykonane są w odpowiednich typoszeregach wymiarowych. Ich wzajemne parowanie z wykorzystaniem standardowych stożków 12/14, powoduje praktycz- All elements are produced in adequate dimensional type series. Theirs mutual pairing with using of standard cones 12/14, causes practically unlimited possibilities of prosthesis - - - - - Deszczyński J i wsp. – Połowicza endoproteza modularna stawu biodrowego Feniks… 6 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Arthroscopy and Joint Surgery, 2008; 4(3): 5-12 Deszczyński J et al – Feniks – modular hemi-endoprosthesis of the hip joint Rycina 1. Model dwuelementowej protezy modularnej Feniks oraz rozwiązanie trój lub cztero elementowej protezy modularnej z tzw. dystanserem. Figure 1. Model of two elements modular prosthesis Feniks and resolution three or four elements modular prosthesis with so called distance-maker. nie nieograniczone możliwości syntezy kształtu protezy. Co więcej, zastosowanie wspomnianych stożków powoduje konstrukcyjną kompatybilność proponowanych rozwiązań z rozwiązaniami innych światowych firm produkujących protezy. Wszystkie trzpienie przedstawione w niniejszej pracy, mogą współpracować z głowami przystosowanymi do mocowania na wspomnianym stożku. Uniwersalność proponowanych rozwiązań jest szczególnie widoczna w konstrukcjach protezy Feniks – duo, Feniks – mono pro trochanter. Oryginalny zaproponowany kształt trzpienia powoduje, iż proteza ta może być zakładana jako proteza bezcementowa, lub jako proteza cementowa. Ostateczna decyzja może być podjęta w trakcie zabiegu operacyjnego. Wspomniana modularność i uniwersalność powodują, że protezy grupy Feniks są szczególnie przyjazne dla chirurga i można je adaptować w zasadzie do wszystkich osobniczych cech pacjenta (w sensie geometrii, własności wytrzymałościowych jak również technik wykonania zabiegu endoprotezoplastyki). Daje również możliwość wyrównania długości kończyn. Metodyka badań nowej konstrukcji stanowi element realizacji iteracji (powszechnie stosowanej w procesie naukowo-poznawczym) triady: „teoria–eksperyment–badania symulacyjne”. Badania kliniczne nie są przedmiotem niniejszego opracowania. Pełna metodyka badań w zakresie nowych urządzeń w biomechanice klinicznej opisana została w pracy [2]. The generality of proposed resolutions is particularly seen in constructions of Feniks-duo, Feniks-mono pro trochanter prostheses. Original, proposed shape of pivot causes, that prosthesis could be settled as a non cemented prosthesis or cemented prosthesis. The final decision could be made in the course of surgery. Mentioned modularity and generality cause that prostheses of Feniks group are particularly surgeon-friendly and could be adapted basically to all personal patient characteristics (in the meaning of geometry, endurance as well as surgery techniques of endoprosthesis implantation). It also enables to match limbs length. The methodology of studying the new generation of construction constitutes an element of realization of triad iteration (commonly used in the scientific-study process): “theory-experiment-simulative studies”. Clinical studies are not the subject of this paper. Full methodology of studies covering new equipments in the clinical biomechanics was described in the paper [2]. In the strong conviction of authors proposed resolutions constitute original construction, which promises great successes in clinical applying. MATERIAŁ I METODY MATERIAL AND METHODS Wersja połowicza endoprotezy feniks-mono pro trochanter (FMT) The hemi-endoprosthesis version feniks-mono pro trochanter (FM) Dedykowana jest dla osób zaawansowanych wiekiem ze złamaniami szyjki kości udowej na tle zaawansowanej osteoporozy. Główka połowiczej endoprotezy występuje w trzech odmianach: głowa metalowa lub ceramiczna, występuje w standar- Is dedicated for older people with the femur neck fractures caused by advanced osteoporosis. The head of hemi-endoprosthesis is found in the three types: the metal or ceramic head, appears in three sizes according to natural sizes of - - - - - W głębokim przekonaniu autorów zaproponowane rozwiązania stanowią oryginalną konstrukcję, która rokuje duże sukcesy w zastosowaniach klinicznych. shape synthesis. Furthermore, applying of mentioned cones causes constructive compatibility of proposed resolutions with other resolutions of world companies producing prostheses. All pivots presented in this paper could cooperate with heads adapted for fixing on mentioned cone. 7 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Artroskopia i Chirurgia Stawów, 2008; 4(3): 5-12 dowych rozmiarach w jakich występują średnice naturalnych panewek to jest od 44 do 56 milimetrów i nakładana jest bezpośrednio na szyjkę trzpienia na zasadzie stożka 12/14, w trzech długościach szyjki (S), (M) i (L). Zaletą połowiczej endoprotezy dotyczącą każdej jej wersji jest możliwość przejścia w przypadku wystąpienia dolegliwości ze strony naturalnej panewki na protezę totalną poprzez wklejenie w miejsce panewki naturalnej, po jej uprzednim przygotowaniu, polietylenowej panewki i wymianie głowy endoprotezy połowiczej na głowę o średnicy 28 mm powszechnie stosowanej dzisiaj w endoprotezoplastyce stawu biodrowego. Trzpienie w kształcie gwiazdy stosowane będą w protezach modularnych, ale także mogą służyć jako trzpień protezy połowiczej zwłaszcza tam gdzie mamy do czynienia ze znaczną destrukcja tkanki kostnej (osteoporoza, zwłaszcza u osób starych). Trzpień w kształcie gwiazdy stosowany w rozwiązaniach endoprotezy połowiczej kończy się typową szyjką pod kątem 40°. Na tak zakończony trzpień po jego zacementowaniu zakładana będzie jedynie głowa endoprotezy metalowa lub ceramiczna o średnicy naturalnej panewki. W przypadkach gdzie będziemy mieli do czynienia ze znaczną destrukcją nasady bliższej kości udowej na trzpień w kształcie gwiazdy lekko zagięty ku tyłowi z szyjką będącą przedłużeniem trzpienia w linii prostej zakładany jest monoblok nasady i szyjki właściwej pod kątem 40°, na którą zakłada się metalową, ceramiczną lub bipolarną główkę o średnicy naturalnej panewki uszkodzonego stawu przy typowych złamaniach szyjki kości udowej. Rozmiary trzpienia szerokość: small 7; medium 9; large 11; extra large 12,5; revision 13 mm. Długość odpowiednio: 125, 135, 145, 150, 190 mm. Dystanser uzupełniający brak szyjki kości udowej w złamaniach lateralnych – przykrętarzowych, zakładany na szyjkę zacementowanego trzpienia endoprotezy – na stożek 12/14. Wysokość dystansera zróżnicowana (po określeniu wysokości wyjściowej n.p. 2 cm – razy 1,5 i razy dwa) wyposażony w szyjkę pod kątem 135° o standardowej długości, na którą zakładana jest metalowa, ceramiczna lub bipolarna główka o średnicy naturalnej panewki uszkodzonego stawu. Dodatkowo dystanser posiada możliwości dopasowania kąta antetorsji modułu szyjkowego do warunków anatomicznych stawu biodrowego oraz wyposażony jest w blokadę rotacji ustawiającą jego szyjkę w rzucie anatomicznej antewersji. Wersja endoprotezy: bipolarna, połowicza z głową anatomiczną lub całkowita przy wykorzystaniu polietylenowej panewki – feniks-mono pro arthrose (FMA) Trzpień endoprotezy bipolarnej w wersji z szyjką pod kątem 135° taki jak w zestawie protezy połowiczej w 5 rozmiarach. Głowy: mała 32 mm średnicy; metalowa duża, anatomiczna występująca w standardowych średnicach 38–60 mm nakładana na zasadzie dwustożka na szyjkę zacementowanego trzpie- acetabulums, it is from 44 to 56 mm, and is settled directly on the pivots neck as a rule of cone 12/14, in the three neck lengths (S), (M), (L). The advantage of hemi-endoprosthesis concerning it’s every version, is possibility of switching for total prosthesis, in case of occurring of problems from natural acetabulum. That is made by sticking in the polyethylene acetabulum in place of natural one, after it’s previous preparing, and by exchanging of hemi-endoprosthesis head for head of the 28 mm diameter, which is now commonly used at endoprosthesis plasticity of hip joint. Star-shape pivots would be used in modular endoprostheses, but also could serve as a hemi-endoprosthesis pivot, especially in case of significant bone tissue destruction (osteoporosis, particularly in elders). Star-shape pivot, used in hemi-endoprosthesis resolutions, is ended by typical neck at the angle of 40°. For that ended pivot, after it’s cementing, only head of endoprosthesis, metal or ceramic, of the diameter of natural acetabulum, would be settled. In case, where we would deal with the significant proximal femoral epiphysis destruction, mono-block of epiphysis and proper neck, is settled on star-shape pivot at the angle of 40°, slightly bended backward with the neck which is the prolongation of pivot in the straight line. For that neck, the metal or ceramic or bipolar head is settled, of natural acetabulum of damaged joint diameter at typical femoral neck fractures. Sizes of pivot width: small 7; medium 9; large 11; extra large 12,5; revision 13 mm. Length, respectively: 125, 135, 145,150, 190 mm. The distance-maker, which completes the lack of femoral neck in case of fractures of lateral para-trochanter type, is settled on the neck of cemented endoprosthesis pivot- on cone 12/14. The height of distance-maker is diverse (after assessment of basal height for examp. 2 cm – multiplied by 1,5 and by two). It is equipped with neck at the 135° angle, of a standard length. On the neck is settled metal or ceramic or bipolar head of natural acetabulum of damaged joint diameter. Additionally the distance-maker owns possibilities of adaptation of antetorsion angle of neck module for anatomical conditions of hip joint and is equipped with rotation blockade, positioning it’s neck in the projection of anatomical anteversion. In the second variety, the distance-maker creates one monoblock of head, neck and part of epiphysis. It is equipped with the opening (it should be computer simulated, whether the opening should be positioned straight or at angle), in which the neck of cemented endoprosthesis pivot is clawed on the cone 12/14. The head of clawed distance-maker has the size depending on the natural acetabulum of damaged hip joint diameter. The endoprosthesis variety: bipolar, hemi-endoprosthesis with anatomical head or total endoprosthesis with the exploitation of poliethylene acetabulum – feniks-mono pro arthrose (FMA) The bipolar endoprosthesis pivot in variety of neck at 135° angle is the same as in the set of hemi-endoprosthesis, in 5 sizes. Heads: small 32 mm diameter; metal large, anatomi- - - - - - W drugiej odmianie dystanser tworzy jeden monoblok głowy, szyjki i części nasady wyposażony w otwór (należy komputerowo wysymulować czy otwór ma być na wprost czy też pod kątem), w który wprowadzana jest szyjka zacementowanego trzpienia endoprotezy zakleszczana na stożku 12/14. Głowa dystansera ma wielkość w zależności od średnicy naturalnej panewki uszkodzonego stawu biodrowego. Deszczyński J i wsp. – Połowicza endoproteza modularna stawu biodrowego Feniks… 8 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Arthroscopy and Joint Surgery, 2008; 4(3): 5-12 nia endoprotezy, a na nią zakładana metalowa kapa o średnicy naturalnej panewki stawu z wklejonym centralnie insertem z polietylenu porozcinanym co 40° co daje 8 części, w który wciska się metalowa główkę osadzoną na trzpieniu wcześniej zakładając na szyjkę pierścień uniemożliwiający wysuwanie się metalowej główki z polietylenowego insertu. W drugiej odmianie anatomicznej z lekko spłaszczoną powierzchnią górną metalowej głowy o krzywiźnie odpowiadającej powierzchni wewnętrznej panewki naturalnej stawu biodrowego. Głowa ta jest wydrążona wewnątrz z wciśniętą do środka tuleją o kształcie cylindrycznym zewnętrznie i stałej średnicy oraz o kształcie stożka ściętego od strony wewnętrznej i zmiennej średnicy podstawy wewnętrznej tulei odpowiedniej do głębokości koniecznej do nasadzania głowy na szyjkę trzpienia jw, który ma kształt ściętego stożka. Wersja połowiczej endoprotezy – feniks-duo (FD) Dedykowana jest dla osób zaawansowanych wiekiem ze złamaniami wieloodłamowymi, bliższej nasady kości udowej, powstałymi na tle osteoporozy lub jako proteza po chirurgicznym leczeniu nowotworów bliższej kości udowej. Stosowana jest w przypadkach złamań wybuchowych bliższej nasady kości udowej u osób starszych po 75 roku życia z zaawansowaną osteoporozą, w których dochodzi do dużej destrukcji tkanki kostnej nasady bliższej uniemożliwiającej leczenie innymi sposobami, które w znaczny sposób wydłużają powrót chorego do samodzielności. Również miałaby ona zastosowanie jako proteza poresekcyjna po chirurgicznym leczeniu nowotworów bliższej kości udowej. Trzpień endoprotezy jest trzpieniem w kształcie gwiazdy, anatomicznym (lekko zagiętym ku tyłowi), cementowym lub bezcementowym występującym w 4 lub 6 rozmiarach, w części bliższej przechodzącym w szyjkę będącą przedłużeniem trzpienia w linii prostej. Również na szyjkę trzpienia można założyć monoblok imitujący szyjkę i krętarze występujący w 3 długościach 4; 6 i 7,5 cm. Szyjka monobloku ustawiona jest w sposób anatomiczny to znaczy pod kątem 40° zgięcia i 8–10 stopni antewersji. Wewnątrz monobloku jest otwór na wprost (lub pod kątem) 3–4 cm, w który wprowadza się szyjkę zacementowanego trzpienia endoprotezy blokując te dwa moduły endoprotezy typowo na stożek 14/16. Typoszereg monobloków jest uwarunkowany liczbą występujących średnic naturalnych panewek tj. od 44 mm do 56 mm podwojoną ze względu na dwie długości monobloku 6 i 7,5 cm. Monoblok wyposażony jest w otwory od strony bocznej i przy środkowej pozwalające na wszycie mięśni pośladkowych i mięśnia biodrowo-lędźwiowego. W celu wzmocnienia blokady na dwustożku można rozważyć dodatkową stabilizację monobloku na osadzonej długiej szyjce trzpienia endoprotezy za pomocą jednej lub dwóch śrub przechodzących przez przygotowane otwory w monobloku i trzpieniu. W celu zapobiegania ruchom rotacyjnym trzpienia, w przypadkach gdzie endoproteza stosowana byłaby u ludzi młodych (n. p. po resekcji nowotworu), ruchy te eliminowano by przez stabilizację dystalnego końca trzpienia endoprotezy dwoma śrubami tak jak cal presents in standard diameters 38–60 mm, settled on the basis of bi-cone on the endoprosthesis cemented pivot neck. On it the metal cover is settled, which has the diameter of joint’s natural acetabulum, with centrally stick in polyethylene inserter cut every 40° which brings 8 parts. In that inserter, settled on the pivot, metal head is pressed, previously putting metal ring on the neck, which prevents of sliding out of metal head from polyethylene inserter. In the second anatomical variety with the slightly flattened upper surface of a curvature corresponding with internal surface of hip joint natural acetabulum, that head is excavated inside with pressed into the externally cylindrical-shaped muff of a stable diameter or the cone-shaped, chamfered at internal side muff, of a unstable diameter of internal muff’s base. This base corresponds to the depth essential for the head settling on the neck of pivot, which has the chamfered cone shape. The hemi-endoprosthesis variety – feniks-duo (FD) Is dedicated for older people with multi-fragmental fractures of proximal femoral epiphysis, caused by osteoporosis, or can be used as a prosthesis after surgical treatment of neoplasms of proximal femoral epiphysis. It is used in cases of explosive fractures of proximal femoral epiphysis in older people after 75 years of age, with advanced osteoporosis. In that cases, large bone destruction of proximal epiphysis hinders treatment with other methods, which significantly prolong the period of patient’s recovery acquiring. That endoprosthesis could serve also post-resection endoprosthesis after surgical treatment of neoplasms of proximal femoral epiphysis. The endoprosthesis pivot is star-shaped, anatomical (slightly bent backward), cement or cement-free, presenting in 4 or 6 sizes. In proximal part it gets down into the neck, which is the pivot’s prolongation in the straight line. On the neck could be settled distance-maker, on the basis of cone 12/14, which is also ended by cone, to elongate the pivot. On pivot’s neck could be settled also the mono-block, which imitates head, neck and trochanters. There are 3 lengths of it: 4; 6 and 7,5 cm. The mono-block’s neck is anatomically positioned, it means at the angle 40° of flexion and 8–10 degree of anteversion. Inside of mono-block is the 3– 4 cm opening direct (or at angle), in which the neck of cemented endoprosthesis pivot is inserted, blocking those two modules of endoprosthesis typically on cone 14/16. Type series of mono-blocks is determined by number of natural acatabulum’s diameters, it is from 44 mm to 56 mm, doubled because of two lengths of mono-block 6 and 7,5 cm. Mono-block is equipped in openings at lateral and medial side, which allows for suturing of gluteal muscles and iliopsoas muscle. For the purpose of reinforcing of blockade on the bi-cone, could be considered the additional stabilization of mono-block on the settled long neck of endoprosthesis pivot, using one or two of screws passing by prepared openings in mono-block and pivot. To prevent of rotation movements of pivot, in cases of endoprosthesis using in young patients (for exemp. after neoplasm re- - - - - - Na szyjkę można założyć na zasadzie stożka 12/14 dystanser zakończony również stożkiem w celu wydłużenia trzpienia. Deszczyński J et al – Feniks – modular hemi-endoprosthesis of the hip joint 9 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Artroskopia i Chirurgia Stawów, 2008; 4(3): 5-12 Deszczyński J i wsp. – Połowicza endoproteza modularna stawu biodrowego Feniks… Rycina 2. Możliwości adaptacji protezy Feniks Duo do osobniczych cech pacjenta (dowolne kombinacje 6×9×4×10 elementów (typoszereg trzpieni × typoszereg nasad × typoszereg prowadzenia głowy × typoszereg średnicy głów) =2160 kombinacji w syntezie protezy). Figure 2. Possibilities of prosthesis Feniks Duo adaptation for the personal patient’s features (free combinations 6×9×4×10 of elements) (pivots type-series x epiphyses typo-series × head-leading type-series × heads diameter typeseries) = 2160 of combination in the prosthesis synthesis. ma to miejsce w blokowaniu gwoździa śródszpikowego (inter locking nailing). Na pewnym odcinku trzpienia występują ostre krawędzie zapewniające stabilizację antyrotacyjną. W dalszej części trzpienia następuje złagodzenie kształtów. Trzpień endoprotezy Feniks Duo występuje w dwóch odmianach z kołnierzem podporowym i bez elementu kołnierzowego. Prace nad tym trzpieniem były prowadzone równolegle do analiz związanych z trzpieniem typu monobloku. W rozwiązaniu typu monoblok zrezygnowano z kołnierza podporowego. W pobliżu płaszczyzny resekcji wykonane zostały otwory służące do zamocowania przyczepów mięśniowych. Zakończenie trzpienia ma charakter owalny co ma ułatwić poprawne osadzenie protezy. section), those movements would be eliminated by stabilization of distal ending of endoprosthesis pivot’s using two screws similarly to inter locking nailing. On some section of pivot, there are sharp edges, which secure anti-rotation stabilization. In the distal part of pivot shape is softening. Researches on that pivot were conducted simultaneously with analyses concerning the modular pivot. In the resolution of mono-block type, the protective flange was quitted. Nearby to the resection plane, there were done openings, which serve for muscles insertions fixing. The ending of pivot is oval, which should enable proper prosthesis settling. In the second anatomical variety with the slightly flattened upper surface of a curvature corresponding with internal surface of hip joint natural acetabulum, that head is excavated inside with pressed into the externally cylindrical-shaped muff of a stable diameter or the cone-shaped, chamfered at internal side muff, of a unstable diameter of internal muff’s base (Figure 2). This base corresponds to the depth essential for the head settling on the neck of pivot, which has the chamfered cone shape. For all analyzed conceptions, allpurpose cone 12/14 was applied. That enables for employing heads of various producers. And also enables for employing of given pivot for hemi and total alloplasty. Heads of the following type-series would be settled on epiphyses. Type-series of head’s leading (Figure 2). Opis badań wytrzymałości zmęczeniowej przy zginaniu ze skręcaniem – opis stanowiska Description of endurance testing at flexion and torsion – the post description Do badań próby zmęczeniowej kompletne endoprotezy mocowane są w specjalnych uchwytach montażowych zaopatrzonych w oprzyrządowanie umożliwiające orientowanie osi trzpienia względem głównej osi obciążenia. Po zapewnieniu wymaganych w normie ISO7206/4 wychyłów kątowych trzpienia (10° w płaszczyźnie symetrii i 9° w płaszczyźnie bocznej) każdy z trzpieni jest wraz z zespołem oprzyrządowania opuszczany do tulei uchwytu tak aby odległość centrum głowy od górnej płaszczyzny uchwytu wynosiła 80 mm (Rycina 3). W tym poło- For endurance testing studies, complete endoprostheses are fixed in special handles, which are equipped in toolset enabling pivot’s axis arranging in respect of the main load axis. After securing angular inclining of pivot (10° of symmetry plane, 9° of lateral plane), which is demanded in ISO7206/4 norm, every of pivots, together with tool-set, is pull down into the handles muff, so as to the distance of head center form upper plane of handle is 80 mm (Figure 3). In that position, the handle muff is refilled with liquid ep- - - - - - Głowa endoprotezy Feniks Duo jest identyczną głową metalową, jaka ma zastosowanie w przypadkach endoprotez Feniks mono pro trochanter i Feniks mono pro arthrose. Jest to głowa anatomiczna z lekko spłaszczoną powierzchnią górną o krzywiźnie odpowiadającej powierzchni wewnętrznej panewki naturalnego stawu biodrowego (Rycina 2). Głowa ta jest wydrążona wewnątrz z wciśniętą do środka tuleją o kształcie cylindrycznym zewnętrznie i stałej średnicy oraz o kształcie stożka ściętego od strony wewnętrznej i zmiennej średnicy podstawy wewnętrznej tulei odpowiedniej do głębokości koniecznej do nasadzania główki na szyjce trzpienia jw, która ma kształt ściętego stożka. Do wszystkich analizowanych koncepcji zastosowano uniwersalny stożek 12/14. To rozwiązanie pozwala stosować głowy różnych producentów. Umożliwia także zastosowanie danego trzpienia do alloplastyki połowiczej i całościowej. Na nasady nakładane będą głowy o następującym typoszeregu prowadzenia głowy (Rycina 2). 10 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Arthroscopy and Joint Surgery, 2008; 4(3): 5-12 Deszczyński J et al – Feniks – modular hemi-endoprosthesis of the hip joint Rycina 3. Model stanowiskado badań wytrzymałości. Figure 3. Endurance testing studies model. Badania wytrzymałości zmęczeniowej endoprotez w warunkach zginania ze skręcaniem prowadzi się dla całej protezy na pulsatorze hydraulicznym [3]. Próby prowadzi się zgodnie z normą ISO 7206-8 stosując stopniowy wzrost wartości obciążenia o cyklu sinusoidalnie zmiennym, przy następujących parametrach: obciążenie 1,3±1,0 kN przez okres 2×106 cykli, 1,9±1,6 kN przez okres 2×106 cykli i 2,6±2,3 kN przez okres 1×106 cykli. Częstotliwość obciążenia – 10 Hz, temperatura płynu Ringera 37±1°. Zgodnie z wskazanymi wyżej wymogami przygotowano model FMT (Rycina 4). Model poddano obciążeniu F=4900N rozłożonemu równomiernie na powierzchni stożka. Kierunek działania siły był zgodny z kierunkiem osi powierzchni walcowej uchwytu protezy. Siła działała pionowo z góry. W obszarze zamocowania trzpienia w uchwycie nadano warunek kontaktu typu fastened connectin – między powierzchniami kontaktowymi trzpienia i uchwytu nie występuje ruch względny. Ten sam warunek kontaktu zdefiniowano w przypadku analizy protezy Fenix-duo dla kontaktu trzpienia i nasady (Rycina 5). Model geometryczny był dyskretyzowany przy użyciu skończonych elementów typu Tetrahedo Mesh – 10 węzłowe [4]. Poniżej pokazano rozkłady naprężeń na modelu protezy w widoku z kilku kierunków. Oś protezy jest pochylona zgodnie z wymaganiami normy. Biorąc pod uwagę znaczące nadwyżki dynamiczne uwzględnione w analizach mesowskich naprężenia dopuszczalne można zdefiniować jako wartość wytrzymałości zmęczeniowej użytego materiału (co jest równoznaczne założeniu, że współczynnik bezpieczeństwa równa się 1). Do produkcji endoprotez zastosowano najwyższej jakości materiały implantacyjne wykorzystywane przez innych światowych oxy resin with plasticizer and extender in form of 30% (volume) copper dust which gives the stiffness module similar to femoral bone stiffness module. Elements which cooperate directly with the endoprosthesis head are also fixed in a special handle, refilled with liquid epoxy resin with filling mentioned above. After full fortifying of fixing material, the aggregate is settled in the container filled with physiological liquid. Endurance testing of endoprostheses under condition of flexion and torsion are conducted for entire prosthesis on the hydraulic vibrator [3]. Testing are conducted according to ISO 7206-8 norm, applying step-increase of load, of a sinusoidal variable cycle, in the following parameters: load 1.3±1.0 kN by period of 2×106 cycles, 1.9±1.6 kN by period of 2×106 cycles and 2.6±2.3 kN by period 1×106 cycles. Loadind frequency – 10 Hz, temperature of Ringer’s liquid 37°±1. According to depicted above requirements, model FMT was prepared (Figure 4). The model was loaded F=4900N equally arranged on the surface of cone. The force direction was consistent with the direction of axis of roller surface of prosthesis handle. The force acts vertically down. In the space of pivot’s fixing in the handle, the contact was conditioned as a fastened connection type. Between contact spaces of pivot and handle, there is no relative motion. The same contact condition was defined in case of analysis of Fenix-Duo prosthesis for the pivot and epiphysis contact (Figure 5). Geometrical model was discretized by using of absolute elements of the Tetrahedo Mesh – 10 nodal type [4]. Below, tensions arrangements on the prosthesis model are presented in a view of few directions. The prosthesis axis is sloped according two standard requirements. Considering significant dynamic excesses in MES analyses, permissible tensions could be defined as a value of endurance of used material (which is equivalent to hypothesis that safety factor is equal 1). For endoprostheses production were used the highest quality implant materials, which are used by other world leaders of endoprostheses production [5]. The costs of production of Feniks class endoprostheses is approximately - - - - - żeniu tuleję uchwytu wypełnia się ciekłą żywicą epoksydową z plastyfikatorem i wypełniaczem w postaci 30% (objętościowo) pyłu miedzianego nadającego utwierdzeniu moduł sztywności zbliżony do modułu sztywności kości udowej. Również elementy współpracujące bezpośrednio z głową endoprotezy są utwierdzane w specjalnym uchwycie, który jest wypełniany ciekłą żywicą epoksydową z w/w wypełniaczem. Po całkowitym utwardzeniu tworzywa mocującego całość umieszczana jest w zbiorniku wypełnionym cieczą fizjologiczną. 11 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com Artroskopia i Chirurgia Stawów, 2008; 4(3): 5-12 A Deszczyński J i wsp. – Połowicza endoproteza modularna stawu biodrowego Feniks… Rycina 4. (A) proteza cementowa/bezcementowa typu – Feniks mono pro trochanter (FMT). (B) cementowa Feniks mono pro arthrose. Wyniki badań symulacyjnych – analiza naprężeń zredukowanych, zaobserwowano naprężenia 210MPa oraz 252MPa. Figure 4. (A) cement/cement-free prosthesis – Feniks mono pro trochanter type (FMT). (B) cement prosthesis Feniks mono pro arthrose. Results of simulation studies – reduced tensions analysis, tensions of 210 MPa and 252 MPa were observed. B liderów w produkcji endoprotez [5]. Koszt produkcji protez klasy Feniks w porównaniu z analogicznymi protezami firm zachodnich jest ok. 20–30% tańszy. Tym bardziej, że wymagane instrumentarium do protez jest relatywnie proste. 20–30% cheaper than analogues prostheses produced by western companies. Especially as, the required tool-set is relatively simple. WYNIKI I WNIOSKI RESULTS AND CONCLUSIONS 1. W pracy przedstawiono typoszereg połowiczej, modularnej endoprotezy stawu biodrowego Feniks. 1. The paper presents the type-series of modular, hemi-endoprosthesis of the hip joint Feniks. 2. Inspiracją tematu jest ciągły brak relatywnie taniej, spełniającej najwyższe wymagania kliniczne, polskiej, połowiczej endoprotezy stawu biodrowego. 2. The theme inspiration was continuous lack of relatively cheap polish hemi-endoprosthesis of hip joint, which fulfills the highest clinical requirements. 3. Przedstawiony typoszereg endoprotezy Feniks łączy w sobie cechy protezy połowiczej, bipolarnej, całkowitej i poresekcyjnej. 3. Presented type-series of Feniks endoprosthesis unites features of hemi-endoprosthesis, bipolar, total and post-resection. 4. Na podstawie uzyskanych wyników z badań symulacyjnych, badań wytrzymałościowych oraz przeprowadzonych wstępnych badań klinicznych (do których prototypy zostały wykonane przez Firmę PPUH MEDGAL Józef Borowski) wynika, iż nowa endoproteza Feniks nie odbiega parametrami badawczymi i klinicznymi od najbardziej zaawansowanych technologicznie protez zachodnich, a nawet wyróżnia się dużymi możliwościami adaptacji geometrii do potrzeb klinicznych. 4. Based on the results obtained from the simulation studies, endurance testing of the prototypes and results from initial clinical trials (the clinical prototypes were made by PPUH MEDGAL Józef Borowski) it is indicated that the new Feniks endoprosthesis do not differ from any other the most technologically advanced western endoprostheses in term of research and clinical parameters. More over, compared to other systems they posses a greater possibilities of geometry adaptation depending on clinical requirements. PIŚMIENNICTWO: REFERENCES: - - Rycina 5. Proteza modularna typu Fenix-duo (FD), wyniki badań symulacyjnych – stan naprężeń zredukowanych, zaobserwowano naprężenia 206MPa oraz 232MPa. Figure 5. Modular prosthesis Feniks-duo (FD) type, Results of simulation studies – reduced tensions state, tensions of 206 MPa and 232 MPa were observed. - 1. Deszczyński J: Endoproteza stawu biodrowego, Biuletyn Urzędu Patentowego, 2004; 26(809): 13 3. Będziński R: Biomechanika inżynierska, Wybrane zagadnienia. Oficyna Wyd. Polit. Wrocławskiej, Wrocław, 1997 5. Prendergast PJ: „Biomechanical Techniques for Pre-clinical Testing of Prostheses and Implants” Centre of Excellence for Advanced Materials and Structures IPPT PAN Warsaw 2001 - - 2. Kusz D: Biomechaniczne aspekty endoprotezoplastyk stawu biodrowego. Inżynieria Materiałowa, 1998; 2: 39–44 4. Praca zespołowa pod redakcją M. Nałęcza (współautorzy miedzy innymi Bedziński R, Choromański W et al. (ok. 100) „Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna” tom 5 „Biomechanika i Inżynieria Rehablitacyjna ” PAN, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT 12 Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com