AT349619B - Koerpergelenksendoprothese - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Körpergelenksendoprothese mit einem, mit einem ersten Knochen verbundenen, ersten Gelenkteil und einem mittels im Abstand voneinander angeordneten Verankerungsvorsprüngen an einem zweiten Knochen festgelegten künstlichen zweiten Gelenkteil. 



   Abnutzungserscheinungen in Gelenken älterer Menschen, die Folge angeborener Leiden, rheumatischer entzündlicher Erkrankungen und Verletzungen können zu dauernden Schmerzzuständen und zunehmender Einschränkung der Gelenkbeweglichkeit führen (Arthrose), die den Wirkungskreis der Betroffenen oft stark einschränken und schwere physische Belastungen zur Folge haben. 



   Zum Stand der Technik wird auf den Aufsatz "Technischer Fortschritt bei künstlichen Hüftgelenken" in der Zeitschrift "Technische Rundschau Sulzer", 4/1974,   S. 235   bis 245, verwiesen. Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über die Entwicklung künstlicher Hüftgelenke und beschreibt typische Bauformen seit 1939. Aus der Diskussion dieser einzelnen Bauformen in dem Aufsatz geht hervor, dass alle Bauformen mehr oder minder gravierende Nachteile eigen sind. Neben Verschleisserscheinungen in den beiden Gelenkteilen Kugel und Pfanne haftet den bekannten Schaftprothesen insbesondere der Nachteil an, dass Lockerungen der Pfannen und Schäfte, in bestimmten Fällen mit nachfolgendem Schaftbruch, auftreten. 



  Diese Schaftlockerung ist bei den bekannten künstlichen Hüftgelenken auf mehrere unterschiedliche Ursachen zurückzuführen. Zunächst werden Schaft und Pfanne bevorzugt in den Knochen einzementiert. 



  Als Zement wird der selbst polymerisierende Kunststoff Methylmetacrylat verwendet. Die beim Aushärten dieses Kunststoffes entstehende Polymerisationswärme führt zu Temperaturen von 80 bis   1000C   und zu einer thermischen Schädigung des umgebenden Gewebes, da der Koagulationspunkt des Eiweisses   56 C   beträgt. Diese Thermonekrosen und auch durch mechanische Bearbeitung des Knochens (Raspeln o. ähnl.) bei der Vorbereitung des Implantatlagers auftretende Schäden werden zwar revitalisiert, es bildet sich jedoch zwischen Schadenstelle und Knochen eine Bindegewebstrennschicht aus, die die Verankerung im Knochen negativ beeinflusst. Die Bindegewebstrennschicht lässt Mikrorelativverschiebungen zwischen 
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Eine weitere Lockerungsursache ist die unphysiologische Krafteinleitung von dem Implantat in den Knochen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, allgemein eine Körpergelenksendoprothese zu schaffen, bei der die Krafteinleitung in den Knochen derart erfolgt, dass die Spannungsverteilung im Knochen in möglichst guter Annäherung der physiologischen Spannungsverteilung entspricht. Relativbewegungen zwischen Prothese und Knochen sollen möglichst völlig vermieden werden. Die Verankerung im Knochen soll ohne Zement erfolgen. Es soll eine Frühmobilisation der Patienten erreicht werden. 



   Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Verankerungsvorsprünge knopfartig ausgebildet und formschlüssig in dem zweiten Knochen verankerbar sind. Dadurch erübrigt sich die Anwendung des nachteiligen Knochenzements. Die Verankerungsvorsprünge sorgen für eine sichere und dauerhafte mechanische Primärverankerung des zweiten Gelenkteiles im Knochen, der, da die schädlichen Nebenwirkungen der Knochenzementeinbettung entfallen, sehr schnell durch Regeneration des umgebenden Knochens und Einwachsen in Poren und Vertiefungen des zweiten Gelenkteiles eine zusätzliche Sekundärverankerung zur noch besseren Festlegung des zweiten Gelenkteiles am Knochen folgt. 



   Aus den CH-PS   Nr. 555672, Nr. 555673   und Nr. 560043 ist bekannt, bei Körpergelenksendoprothesen kreiszylindrische Zapfen anzuordnen, die in axialer Richtung Hinterarbeitungen wie bei der Erfindung jedoch nicht aufweisen. Mit den bekannten Zapfen ist daher eine formschlüssige Verankerung der Prothese im Knochen im Sinne der Erfindung nicht möglich. Vielmehr dienen die bekannten Zapfen der genauen Positionierung der Prothesen. Die eigentliche Festlegung der bekannten Kugelpfanne im Beckenknochen geschieht in allen Fällen durch zusätzliche Mittel,   u. zw.   bei der CH-PS Nr. 560043 durch zusätzliche chirurgische Schrauben mit zugehörigen Öffnungen im Prothesenrand und im Fall der beiden erstgenannten schweizer Patentschriften durch Knochenzement.

   Dieser Knochenzement und auch zusätzliche Befestigungsschrauben sollen aber im Sinne der Erfindung gerade vermieden werden. Erfindungsgemäss wird eine einwandfreie Verankerung der Prothese an dem zweiten Knochen in Abkehr von den bekannten Systemen ausschliesslich durch die knopfartigen Verankerungsvorsprünge der Prothese erreicht. 



   Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist in an sich bekannter Weise der zweite Gelenkteil eine mit einer Kugel des ersten Gelenkteiles zusammenwirkende Kugelpfanne mit drei als Zapfen ausgebildeten, 

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 an den Ecken eines Dreiecks vorgesehenen Verankerungsvorsprüngen, wobei die Zapfen derart angeordnet sind, dass die maximale resultierende Kraft am Körpergelenk zumindest annähernd durch den   Flächen-   schwerpunkt dieses Dreiecks verläuft. Damit lässt sich ein besonders dauerhafter und sicherer Sitz der Kugelpfanne im Knochen erreichen, wobei wegen der günstigen Krafteinleitung Mikrorelativbewegungen zwischen Implantat und Knochen auf Grund der sich ständig ändernden Belastungszustände weitgehend vermieden sind. 



   Einer der drei Zapfen kann erfindungsgemäss nahe dem Scheitel und die beiden übrigen Zapfen jeweils zumindest annähernd auf halber Höhe der Kugelpfanne angeordnet sein. Das erleichtert dem Operateur das Einsetzen der Kugelpfanne in den Knochen. Dem leichten Einsetzen und sicheren Verankern der Kugelpfanne dient es ferner, wenn die Achsen der drei Zapfen in zueinander zumindest annähernd parallelen Ebenen liegen, wobei die Achsen der beiden übrigen Zapfen jeweils mit einer Senkrechten auf einer Grundfläche der Kugelpfanne einen grösseren Winkel einschliessen als der entsprechende Winkel der Achse des   scheitelnahen   Zapfens.

   Zur weiteren Verbesserung der Verankerung im Knochen können erfindungsgemäss der   scheitelnahe   Zapfen an seinem Fuss eine umlaufende Rille und die beiden übrigen Zapfen jeweils eine von der Hauptachse der Kugelpfanne nach aussen gerichtete Hinterarbeitung aufweisen. 



   Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Rand der Kugelpfanne eine Aussparung auf, die zumindest annähernd in einer die Hauptachse der Kugelpfanne und einen der beiden übrigen Zapfen enthaltenden Ebene beginnt und sich über einen Winkelbereich von zumindest annähernd 1200 zu der von dem andern der übrigen Zapfen abgewandten Seite der Kugelpfanne erstreckt. Diese Aussparung gewährleistet den ungehinderten Verlauf des musculus iliopsoas nach der Implantation. zur Verbesserung der Einwachsverhältnisse und der Rotationsstabilität ist die Kugelpfanne erfindungsgemäss an ihrer Aussenfläche mit einer Anzahl konzentrischer und in Ebenen durch die Hauptachse der Kugelpfanne verlaufender Rillen versehen. 



   Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind bei einer Ellenbogengelenksendoprothese der Knochen eine Elle und der zweite Gelenkteil eine mit Verankerungsvorsprüngen in der Elle verankerte Lagerschale für einen Gelenkzapfen des ersten Gelenkteiles an einem Oberarmknochen. Es ergibt sich eine knochenzementlose sichere und früh belastbare Verankerung der Lagerschale in dem Knochen. 



   Erfindungsgemäss kann die Lagerschale als zylindrische Halbschale ausgebildet sein, wobei ein Stirnseite der Lagerschale eine zur Berührung mit einem Anschlag des ersten Gelenkteiles in der Strecklage von Oberarmknochen und Elle bestimmte   Anschlagfläche   aufweist. So ist jene Strecklage eindeutig definiert. Die Seitenflächen der Lagerschale können erfindungsgemäss durch Condylenschalen des ersten Gelenkteiles axial geführt sein. 



   Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung sind als Verankerungsvorsprünge in der mittigen Querebene der Lagerschale ein Zapfen mit an seinem Fuss umlaufender Rille und im Abstand von dem Zapfen eine von dem Zapfen weg gerichtete Zunge vorgesehen. Die Lagerschale lässt sich mit der Zunge in einen zuvor in der Elle ausgenommenen Schlitz einsetzen und mit dem Zapfen druckknopfartig in eine entsprechend in der Elle vorbereitete Bohrung eindrücken. So sind ein fester Sitz der Lagerschale und gute Einwachsbedingungen für die Sekundärfixierung in der Elle gewährleistet. 



   Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht zumindest die äussere Oberfläche der Einzelteile der Körpergelenksendoprothese aus mit Email überzogenem Metall. Metall und Email bilden einen Verbundkörper, wobei die Verbundpartner Metall und Email sowohl relativ zueinander als auch relativ zu den an sie gestellten Anforderungen optimal auswählbar und einstellbar sind. Dieser Verbundwerkstoff ist ideal biokompatibel und weist technisch-physikalisch-chemische Kennwerte auf, die allen bekannten Prothesenwerkstoffen überlegen sind. 



   In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es   zeigen : Fig. l   die teilweise geschnittene Ansicht einer Kugelpfanne nach Linie I-I in   Fig. 2, Fig. 2   die Draufsicht auf die Kugelpfanne gemäss   Fig. l, Fig. 3   einen Längsschnitt durch die Kugelpfanne gemäss Fig. l und 2 mit zugehöriger Kugel, Fig. 4 die Vorderansicht einer rechtsseitigen   Ellenbogengelenksendoprothese   (ohne Lagerschale), Fig. 5 die Schnittansicht nach Linie V-V in   Fig. 4, Fig. 6   die Schnittansicht nach Linie VI-VI 
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   Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Kugelpfanne --250-- für eine Totalhüftgelenksendoprothese. Die Aussenfläche der Kugelpfanne --250-- ist mit konzentrischen Rillen --252, 253 und 254-- und mit in Ebenen durch eine   Hauptachse --265-- der Kugelpfanne --250-- verlaufenden Rillen --256   bis 259-versehen, die das makroskopische Einwachsen von neuem Knochengewebe in die Oberfläche der Kugelpfanne und damit deren senkundäre Verankerung in einem Beckenknochen --48-- (Fig.3) erieichtern und fördern sollen. 



   Für die primäre oder vorläufige Verankerung der Kugelpfanne --250-- in dem Beckenknochen --48-sorgen drei knopfartige Zapfen --261, 262 und 263--, die an den Ecken eines Dreiecks derart angeordnet sind, dass die maximale resultierende Kraft   FR   (Fig. 3) zumindest annähernd durch den Flächenschwerpunkt dieses Dreiecks verläuft. Die drei   Zapfen-261,   262 und 263-- liegen mit ihren Längsachsen in zueinander zumindest annähernd parallelen Ebenen, wobei die Achse des Zapfens --261-- mit der hauptachse --265-- der Kugelpfanne --250-- einen Winkel --267-- von 10  und die Achsen der Zapfen   - 262   und 263-jeweils mit einer Senkrechten auf einer   Grundfläche --269-- der Kugelpfanne --250--   einen Winkel --270-- von 25  bilden.

   Der Zapfen --261-- weist an seinem Fuss eine umlaufende Rille   -     auf,   während die beiden übrigen Zapfen --262 und 263-- jeweils mit einer von der Hauptachse --265-- der Kugelpfanne --250-- nach aussen gerichtete Hinterarbeitung --274-- versehen sind. 



   Ausgehend von der   Grundfläche --269-- weist   die Kugelpfanne --250-- an ihrem unteren Rand eine einseitige Aussparung --275-- auf, deren in der Draufsicht sichelförmige Gestalt durch die in Fig. 2 gestrichelt fortgesetzte fiktive Aussenkontur der   Kugelpfanne --250-- deutlich   wird. Diese Aussparung   --275-- ist für   den ungehinderten Verlauf des musculus iliopsoas geschaffen und liegt für das andere 
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   --261-- enthaltendenFig. 3 zeigt die Kugelpfanne --250-- in ihrem in den Beckenknochen --48-- eingesetzten Zustand. Um den   Beckenknochen --48-- für   die Implantation vorzubereiten, wird zunächst die physiologische Hüftgelenkspfanne mit einem Kugelfräser ausgefräst. In diese kugelförmige Ausfräsung werden unter Benutzung einer Bohrschablone drei Bohrungen für die Zapfen --261, 262 und   263-- eingebracht.   Dabei werden die Bohrungen dichter aneinander gerückt als ein   Abstand --278-7 in Fig. 1.   Anschliessend wird die Kugelpfanne --250-- derart eingesetzt, dass die Hinterarbeitungen --274-- der Zapfen --262 und 263-- über den Rand der   Kortikalis --279-- des Beckenknochens --48-- eingeführt   werden. Dabei wird angrenzender spongiöser Knochen zur Seite gedrückt.

   Darauf wird die Kugelpfanne --250-- mehr und mehr in die kugelförmige Ausfräsung eingeführt, bis der Zapfen --261-- in seine Bohrung einschnappt. 



  Während dieses Einschnappens wird die Kortikalis --279-- zwischen den Zapfen elastisch verformt und verriegelt nach ihrer Rückfederung die Kugelpfanne --250-- in der eingesetzten Lage gemäss   '3.   



   Die besondere Lage der Zapfen --261, 262 und   263-- bezüglich   der resultierenden Kraft FR hat zur Folge, dass in den Zapfen zusätzliche Schubspannungen durch elastische Verformung des Knochens unter der Wirkung der resultierenden Kraft FR nicht auftreten, wenn diese Kraft ihren   Grösstwert   annimmt. 



  Auftretende Schubspannungen bleiben also minimal. 



   Die Kugelpfanne --250-- kann metallisch und auf ihrer gesamten Oberfläche mit Email überzogen sein. 



   In den Fig. 4 bis 10 ist eine Totalellenbogengelenksendoprothese --290-- dargestellt. 



   Ein Schaft --73-- ist in einen Oberarmknochen --293-- eingeschraubt. Ein   Übergangsstück --83-- ist   mit einem in den Fig. 4 bis 8 nach unten weisenden   Anschlag --295-- für   eine Lagerschale --297-versehen, die in Fig. 4 nicht dargestellt und in den Fig. 5 bis 8 in eine Elle --299-- eingesetzt ist. Die Lagerschale --297-- weist eine zur Berührung mit dem Anschlag --295-- in der Strecklage von   Oberarmknochen-293-und   Elle --299-- bestimmte Anschlagfläche --300-- (Fig.10) auf. Seitenflächen   - 302   und 303-- (Fig. 9) der Lagerschale --297-- werden durch entsprechende Gegenflächen von Condylenschalen --305 und   306-- geführt,   die jeweils mit einem Auge einer Scharniergabel --105-- eines Scharniergelenkes --102-- verbunden sind.

   Mit den Condylenschalen --305 und 306-- ist ein in der Lagerschale --297-- schwenkbar gelagerter   Gelenkzapfen --308-- einstückig   ausgebildet. Der Gelenkzapfen   -     erstreckt sich   in jede   Condylenschale --305   und 306-- nur mit einem verhältnismässig kurzen Verbindungsstück --310 und 311-- (Fig.   7   und 8) von im wesentlichen halbkreisförmiger Querschnitts- 
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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 5> --305zusammenwirkende Kugelpfanne (250) mit drei als Zapfen (261,262, 263) ausgebildeten, an den Ecken eines Dreiecks vorgesehenen Verankerungsvorsprüngen ist, und dass die Zapfen derart angordnet sind, dass die maximale resultierende Kraft (FR) am Körpergelenk zumindest annähernd durch den Flächenschwerpunkt dieses Dreiecks verläuft. EMI5.1 einer (261) der Zapfen nahe dem Scheitel und die beiden übrigen Zapfen (262,263) jeweils zumindest annähernd auf halber Höhe der Kugelpfanne (250) angeordnet sind.

   4. Körpergelenksendoprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der drei Zapfen in zueinander zumindest annähernd parallelen Ebenen liegen, und dass die Achsen der beiden übrigen Zapfen (262,263) jeweils mit einer Senkrechten auf einer Grundfläche (269) der Kugelpfanne (250) einen grösseren Winkel (270) einschliessen als der entsprechende Winkel (267) der Achse des scheitelnahen Zapfens (261).

   5. Körpergelenksendoprothese nach Anspruch 3 oder 4, d g e k e n n z e i c h n e t, dass der scheitelnahe Zapfen (261) an seinem Fuss eine umlaufende Rille (272) und die beiden übrigen Zapfen (262,263) jeweils eine von der Hauptachse (265) der Kugelpfanne (250) nach aussen gerichtete Hinterarbeitung (274) aufweisen.

   6. Körpergelenksendoprothese nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass der Rand der Kugelpfanne (250) eine an sich bekannte Aussparung (275) aufweist, und dass die Aussparung (275) zumindest annähernd in einer die Hauptachse (265) der Kugelpfanne (250) und einen der beiden übrigen Zapfen (262,263) enthaltenden Ebene beginnt und sich über einen Winkelbereich (276) von zumindest annähernd 1200 zu der von dem andern der übrigen Zapfen (262,263) abgewandten Seite der Kugelpfanne (250) erstreckt.

   7. Körpergelenksendoprothese nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die Kugelpfanne (250) an ihrer Aussenfläche mit einer Anzahl in Ebenen durch die Hauptachse (265) der Kugelpfanne (250) verlaufender Rillen (256,257, 258,259) versehen ist.

   8. Körpergelenksendoprothese nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Knochen eine Elle (299) und der zweite Gelenkteil eine mit den Verankerungsvorsprüngen (325,327) in der Elle (299) verankerte Lagerschale (297) für einen Gelenkzapfen (308) des ersten Gelenkteiles an einem den ersten Knochen bildenden Oberarmknochen (293) sind. EMI5.2 die Lagerschale (297) als zylindrische Halbschale ausgebildet ist, und dass eine Stirnseite der Lagerschale eine zur Berührung mit einem Anschlag (295) des ersten Gelenkteiles in der Strecklage von Oberarmknochen (293) und Elle (299) bestimmte Anschlagfläche (300) aufweist.

   10. Körpergelenksendoprothese nach Anspruch 8 oder 9, d g e k e n n z e i c h n e t, dass Seitenflächen (302,303) der Lagerschale (297) durch Condylenschalen (305,306) des ersten Gelenkteiles axial geführt sind.

   11. Körpergelenksendoprothese nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass als Verankerungsvorsprünge in der mittigen Querebene der Lagerschale (297) ein Zapfen (325) mit an seinem Fuss umlaufender Rille (329) und im Abstand von dem Zapfen (325) eine von dem Zapfen weggerichtete Zunge (327) vorgesehen sind.

   12. Körpergelenksendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass zumindest die äussere Oberfläche ihrer Einzelteile aus mit Email überzogenem Metall besteht.