PROJEKT PROTEZY STAWU NADGARSTKOWO … · występujący w tak czystej postaci w organizmie...

2
Karolina LENKIEWICZ, Piotr BORKOWSKI, Katedra Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej, Politechnika Białostocka, Białystok PROJEKT PROTEZY STAWU NADGARSTKOWO-ŚRÓDRĘCZNEGO KCIUKA THE DESIGN OF TRAPEZIOMETHACARPAL JOINT PROSTHESIS Słowa kluczowe: staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka, zwyrodnienie stawu, proteza 1. WSTĘP Staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka jest jedynym stawem siodełkowatym, występujący w tak czystej postaci w organizmie człowieka. Jest on również jednym z najczęściej dotykanych przez chorobę zwyrodnieniową stawów w obrębie kończyny górnej. Choroba ta może powodować występowanie silnego bólu, sztywności oraz osłabienia [1,3]. Jedną z metod przywrócenia prawidłowych funkcji jest wszczepienie protezy stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka. Opisywany projekt ma na celu zniwelowanie najczęściej występujących powikłań po implantacji protezy, poprzez modyfikację jej budowy. 2. PROJEKT PROTEZY STAWU NADGARSTKOWO-ŚRÓDRĘCZNEGO KCIUKA 2.1. Elementy biomechaniki stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka Staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka jest stawem siodełkowatym, dwuosiowym. Powierzchnie stawowe tworzą: kość czworoboczna większa oraz bliższy koniec I kość śródręcza. Ruchy kciuka w danym stawie odbywają się w dwóch kierunkach. Oś pierwszego ruchu ustawiona jest w kierunku grzbietowo-dłoniowym, gdzie odbywają się ruchy przywodzenia oraz odwodzenia kciuka. Druga z osi ustawiona jest w kierunku promieniowo- łokciowym i odbywają się tam ruchy przeciwstawienia i odprowadzenia kciuka. Zakresy ruchów wynoszą dla: odwodzenia 35-40°, przeciwstawienia 45-60° [1]. 2.2. Powikłania występujące po zastosowaniu protez nadgarstkowo-śródręcznych kciuka Do najczęściej występujących powikłań podczas stosowania protez stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka należą: obluzowania części implantowanej w kość czworoboczną większą, zwichnięcia stawu, uszkodzenia mechaniczne endoprotez oraz reakcje obronne organizmu. 2.3. Przedstawienie projektu Analizując informacje na temat problemów występujących podczas użytkowania oraz konstrukcji i materiałów we współcześnie używanych protezach, stworzono projekt nowego rozwiązania. Aby otrzymać odpowiednią biofunkcjonalność protezy przyjęto następujące założenia projektowe:

Transcript of PROJEKT PROTEZY STAWU NADGARSTKOWO … · występujący w tak czystej postaci w organizmie...

Karolina LENKIEWICZ, Piotr BORKOWSKI, Katedra Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej, Politechnika Białostocka, Białystok PROJEKT PROTEZY STAWU NADGARSTKOWO-ŚRÓDRĘCZNEGO

KCIUKA

THE DESIGN OF TRAPEZIOMETHACARPAL JOINT PROSTHESIS

Słowa kluczowe: staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka, zwyrodnienie stawu, proteza 1. WSTĘP Staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka jest jedynym stawem siodełkowatym, występujący w tak czystej postaci w organizmie człowieka. Jest on również jednym z najczęściej dotykanych przez chorobę zwyrodnieniową stawów w obrębie kończyny górnej. Choroba ta może powodować występowanie silnego bólu, sztywności oraz osłabienia [1,3]. Jedną z metod przywrócenia prawidłowych funkcji jest wszczepienie protezy stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka. Opisywany projekt ma na celu zniwelowanie najczęściej występujących powikłań po implantacji protezy, poprzez modyfikację jej budowy. 2. PROJEKT PROTEZY STAWU NADGARSTKOWO-ŚRÓDRĘCZNEGO KCIUKA 2.1. Elementy biomechaniki stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka Staw nadgarstkowo-śródręczny kciuka jest stawem siodełkowatym, dwuosiowym. Powierzchnie stawowe tworzą: kość czworoboczna większa oraz bliższy koniec I kość śródręcza. Ruchy kciuka w danym stawie odbywają się w dwóch kierunkach. Oś pierwszego ruchu ustawiona jest w kierunku grzbietowo-dłoniowym, gdzie odbywają się ruchy przywodzenia oraz odwodzenia kciuka. Druga z osi ustawiona jest w kierunku promieniowo-łokciowym i odbywają się tam ruchy przeciwstawienia i odprowadzenia kciuka. Zakresy ruchów wynoszą dla: odwodzenia 35-40°, przeciwstawienia 45-60° [1]. 2.2. Powikłania występujące po zastosowaniu protez nadgarstkowo-śródręcznych kciuka

Do najczęściej występujących powikłań podczas stosowania protez stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka należą: obluzowania części implantowanej w kość czworoboczną większą, zwichnięcia stawu, uszkodzenia mechaniczne endoprotez oraz reakcje obronne organizmu. 2.3. Przedstawienie projektu Analizując informacje na temat problemów występujących podczas użytkowania oraz konstrukcji i materiałów we współcześnie używanych protezach, stworzono projekt nowego rozwiązania. Aby otrzymać odpowiednią biofunkcjonalność protezy przyjęto następujące założenia projektowe:

XI Konferencja Naukowa Majówka Młodych Biomechaników im. prof. Dagmary Tejszerskiej s. 62

- przywrócenie funkcjonalnego zakresu ruchów, - zapewnienie odpowiedniej stabilności, - wyeliminowanie możliwości zwichnięcia stawu, - zastosowanie biokompatybilnych materiałów, - zapewnienie odpowiednich właściwości wytrzymałościowych i zużycia materiałów. Na podstawie powyższych założeń powstała konstrukcja protezy, której schemat przedstawiono na rysunku poniżej (rys.1).

Rys. 1. Koncepcja własna protezy stawu nadgarstkowo-śródręcznego kciuka

Dzięki wielomodułowej konstrukcji istnieje możliwość łatwego dopasowania protezy do różnych sytuacji anatomicznych pacjenta. W skład protezy wchodzą: komponent umiejscawiany w kości czworobocznej większej, głowa, trzpień oraz zaślepka (rys.2).

Rys. 2. Elementy protezy: 1- trzpień, 2- komponent kości czworobocznej większej, 3- głowa, 4- zaślepka

Element umiejscawiany w kości czworobocznej większej został nagwintowany w celu uzyskania lepszej pierwotnej stabilizacji. Zastosowano również kołnierz, który uniemożliwia zwichnięcie stawu. Główka wykonana jest z CFR-PEEK, który stanowi alternatywę dla połączeń metal-metal [2]. Stożkowy kształt trzpienia, z anatomicznym wygięciem, zapewnia równomierne przenoszenie obciążeń, a zastosowany kołnierz uniemożliwia zbytnie wciśnięcie implantu. Elementy metalowe pokryte zostały hydroksyapatytem, który stymuluje wzrost żywej tkanki kostnej na powierzchni implantu. 3. LITERATURA [1] Bochenek A., Reicher M.: Anatomia człowieka, tom I, Wydawnictwo Lekarskie PZWL,

Warszawa, 2008 [2] Kurtz S. M., Devine J. N.: PEEK biomaterials in trauma, orthopedic, and spinal implants.

Biomaterials 28, 2007, s. 4845–4869 [3] Vander Eecken S., Vanhove W., Hollevoet N.: Trapeziometacarpal joint replacement with

the Arpe prosthesis, Acta Orthop. Belg., 78, 2012, s. 724-729

2

1

3

4