DE29721966U1

DE29721966U1 - Gelenkpfanne für Prothesen

Info

Publication number: DE29721966U1
Application number: DE29721966U
Authority: DE
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2007-12-13
Also published as: DE19755246C1

Description

Gelenkpfanne für Prothesen

Die Erfindung betrifft eine Gelenkpfanne für Prothesen, bestehend aus einem Pfannenteil und einem Verschlußteil, wobei das Pfannenteil im Pfannenboden eine rotationssymmetrische Öffnung besitzt, in die das Verschlußteil formschlüssig paßt.

Derartige Gelenkpfannen, insbesondere Schraubpfannen von Hüftgelenkprothesen, werden in den Hüftknochen eingeschraubt und dienen der Aufnahme eines Einsatzes, der den Kugelkopf am Oberschenkelknochen aufnimmt. Das Pfannenteil besitzt im Pfannenboden eine Öffnung, damit der Abstand zum knöchernen Boden des Acetabulums gemessen werden kann. Damit wird kontrolliert, wie tief die Gelenkpfanne im Hüftknochen sitzt. Außerdem kann die Hüftpfanne gegebenenfalls mit Knochenmaterial durch die Öffnung hindurch hinterfüttert werden. Es ist notwendig, die Öffnung im Pfannenboden zu verschließen, um einen unerwünschten Kontakt zwischen Knochen und Einsat zmaterial zu vermeiden. Besonders bei einem PoIyethylen-Einsatz ist dies unabdingbar.

Es sind Pfannentypen bekannt, bei denen das Verschlußteil direkt am Einsatz befestigt ist (Aesculap AG & Co. KG: Produktbeschreibung des Schraubrings Modell "München"). Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß das Verschlußteil in einem Arbeitsgang mit dem Einsatz im Pfannenboden befestigt wird. Allerdings wirkt bei diesen Pfannentypen eine Ausdrückkraft nicht nur auf das

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Verschlußteil, sondern auch auf den Einsatz. Die Ausdrücksicherheit ist somit abhängig von der Art der Einsatz-Verankerung. Deshalb ist es von Vorteil, das Verschlußteil unabhängig vom Einsatz im Gelenkpfannenboden zu befestigen. In den Druckschriften WO 96/23457 und WO 96/03096 sind zwei mögliche Ausführungsformen von Verschlußteilen beschrieben, die nicht fest mit dem Einsatz verbunden sind. Nachteil dieser Ausführungsformen ist, daß sie allein durch Kräfte, die senkrecht zur Radialebene der Öffnung auf das Verschlußteil wirken, ausgedrückt werden können.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Gelenkpfanne mit zugehörigem Verschlußteil so auszubilden, daß das Verschlußteil in die Gelenkpfanne definiert und reproduzierbar eingesetzt werden kann und eine größtmögliche Ausdrücksicherheit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Gelenkpfanne der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Pfannenteil mit dem Verschlußteil eine Bajonettverbindung bildet. Das Verschlußteil wird also in das Pfannenteil eingeschraubt. Diese Befestigungsart erfordert Tangentialkräfte, die am Verschlußteil angreifen, um dieses wieder aus dem Pfannenteil herauszuschrauben. Normalkräfte, die parallel zur Symmetrieachse des Verschlußteils wirken, können das Verschlußteil nicht aus dem Pfannenteil herausdrücken. Ebenso bleiben Relativbewegungen des Einsatzes bezogen auf das Pfannenteil ohne Wirkung, da das Verschlußteil nicht direkt mit dem Einsatz verbunden ist. Auch ein erhöhter Druck des

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Hüftknochens von außen auf den Pfannenboden kann das Verschlußteil nicht aus dem Pfannenboden herausdrücken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Bajonettverbindung durch mindestens zwei Nut- und Federverbindungen gebildet werden. Dabei befindet sich ein Teil der Nut- und Federverbindung am Verschlußteil, der andere Teil am Pfannenboden der Gelenkpfanne.

Günstig ist es, wenn die Nut- und Federverbindung durch eine Nut und einen Schraubkeil gebildet wird, wobei sich die Nut nur über einen Umfangsabschnitt der Öffnung erstreckt und der Schraubkeil als ein abstehender Vorsprung ausgebildet ist. Dabei können Nut und Schraubkeil in einer Ebene liegen, die parallel zur Radialebene der Öffnung verläuft. Dadurch ist eine Drehung des Verschlußteils in der Pfannenöffnung um die Symmetrieachse der Öffnung möglich. Der Schraubkeil gleitet bei einer solchen Drehung in der zugehörigen Nut. Durch dieses Ineinandergreifen von Nut und Schraubkeil ist es nicht mehr möglich, das Verschlußteil durch eine Kraft parallel zur Symmetrieachse der Öffnung auszudrücken.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Verschlußteil und dem Pfannenteil eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, die das Verschlußteil in der Öffnung des Pfannenbodens in der eingeschraubten Stellung fixiert. Eine solche Haltevorrichtung kann zum Beispiel durch eine elastische Rastverbindung realisiert werden.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Ausbildung der Haltevorrichtung Nut und Schraubkeil eine relative winkelabhängige Abstandsänderung in Umfangsrichtung aufweisen, die sich in radialer oder zur Symmetrieachse paralleler Richtung aus winkelabhängigen Änderungen der Querschnittsformen von Schraubkeil und Nut ergeben kann, und die das Verschlußteil im Pfannenboden im Klemmsitz hält.

Grundsätzlich ist es möglich, die relative Abstandsänderung von Nut und Schraubkeil durch eine Abnahme der radialen Erstreckung des Schraubkeils in Umfangsrichtung zu realisieren. Denkbar wäre auch eine Abnahme der Tiefe der Nut oder eine Kombination aus Abnahme der Tiefe der Nut und der radialen Erstreckung des Schraubkeils in Umfangsrichtung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Schraubkeil und Nut relativ zueinander so geformt sind, daß mindestens eine Begrenzungsfläche der Nut für mindestens eine Begrenzungsfläche des Schraubkeils eine Aufgleitfläche bildet, wodurch sich Nut und Schraubkeil in mindestens zwei Punkten berühren. Beim Einschrauben des Verschlußteils gleitet demzufolge eine Fläche so auf der anderen auf, daß es zu einer Verklemmung von Nut und Schraubkeil kommt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verschlußteil Schraubkeile trägt, deren radiale Erstreckung in Umfangsrichtung abnimmt.

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Dabei kann vorgesehen sein, daß jeder Nutabschnitt im Pfannenboden durch zwei Seitenflächen und einen Nutboden gebildet wird und die Nuttiefe in radialer Richtung konstant ist.

Die Schraubkeile können eine rechteckige Querschnittsform aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Verschlußteil drei Schraubkeile trägt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Seitenfläche der Nut, die die Begrenzung der Nut zur Pfannenaußenseite darstellt, parallel zur Radialebene der Öffnung verläuft und wenn die andere Seitenfläche gegenüber der Radialebene zur Pfanneninnenseite hin abgeschrägt ist. Dadurch ist das Verschlußteil nach dem Einsetzen in die Gelenkpfanne nicht nur dreh- sondern auch in Richtung der Symmetrieachse der Öffnung verschiebbar. Die Schraubkeile des Verschlußteils gleiten während des Einschraubens so lange an der abgeschrägten Nuthälfte auf, bis sie an die nicht abgeschrägte Nuthälfte anstoßen. Auf diese Weise kann während des Einschraubvorgangs unterfüttertes Knochenmaterial mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand zurückgedrängt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens einer der relativen Winkel zwischen den Begrenzungsflächen des Schraubkeils und der zugehörigen Nut als selbsthemmender Verklemmungswinkel ausgebildet ist. Der aus dem allgemeinen Maschi-

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nenbau bekannte Effekt der Selbsthemmung wird hier angewendet, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung zwischen dem Verschlußteil und der Gelenkpfanne zu verhindern .

Günstig ist es, wenn sich die nicht abgeschrägte Nuthälfte über den gesamten Umfang der Öffnung im Pfannenboden erstreckt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Erstreckung des Schraubkeils in Umfangsrichtung etwa dreimal der Erstreckung der Nut in Umfangsrichtung entspricht.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß das Verschlußteil auf seiner der Pfanneninnenseite zugewandten Fläche mindestens eine Vertiefung besitzt, in die ein komplementäres Werkzeug zur Befestigung des Verschlußteils eingreifen kann. Dadurch kann das Verschlußteil mit einem Drehmomentschlüssel definiert in seiner Einbaulage fixiert werden.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.

Es zeigen:

Figur 1: eine Schnittansieht längs Linie 1-1 in

Figur 2 durch eine Gelenkpfanne mit eingesetztem Verschlußteil;

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Figur 2: eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in

Figur 1;

Figur 3: eine Ausschnittsvergrößerung des Bereiches A in Figur 1;

Figur 4: eine perspektivische Darstellung längs

Linie 4-4 in Figur 1 mit dem Verschlußteil vor dem Einsetzen in die Gelenkpfanne.

In Figur 1 ist das insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene Pfannenteil einer Gelenkpfanne dargestellt. Das Pfannenteil 1 hat außen in etwa die Form einer Halbkugel und ist außen mit einem Schraubgewinde versehen, wobei das Schraubgewinde abschnittsweise unterbrochen ist. Dadurch bleiben an der Außenseite des Pfannenteils 1 einzelne Gewindeabschnitte 2 stehen. Die Innenseite des Pfannenteils 1 ist dreistufig ausgenommen, und zwar so, daß die Rotationssymmetrie des Pfannenteils 1 erhalten bleibt. Von der ebenen Halbkugelfläche ist ein Kegelstumpf mit einem Randwinkel nahe 90° bis zur Hälfte des Radius der Halbkugel des Pfannenteils 1 ausgenommen, der einen Basisradius von etwa 3/4 des Radius des Pfannenteils 1 hat. Daran anschließend ist ein Kegelstumpf ausgenommen, dessen Basisradius dem Deckradius des ersten Kegelstumpfes entspricht, und der einen Randwinkel von etwa 45° besitzt. Die Höhe dieses Kegelstumpfes beträgt etwa ein Viertel des Radius der Halb-

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kugel. Ausgehend von der Deckfläche der zweiten Ausnehmung ist das Pfannenteil 1 in seinem Pfannenboden zentral durch eine Öffnung 3 durchbrochen, deren Radius etwa der Hälfte des Radius der Halbkugel entspricht.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt des Randes der rotationssymmetrischen Öffnung 3. In diesen Rand ist eine Nut mit einer Seitenfläche 4, einem Nutboden 5 und einer als Aufgleitfläche 6 abgeschrägten Seitenfläche eingearbeitet. Die Seitenfläche 4 verläuft parallel zur Radialebene der Öffnung. Der Nutboden 5 bildet zu der Seitenfläche 4 einen rechten Winkel. Der Winkel zwischen der Aufgleitfläche 6 und dem Nutboden 5 ist größer als 90°. Die Nuthälfte mit der Aufgleitfläche 6, die der Innenseite des Pfannenteils 1 zugewandt ist, ist im Gegensatz zur anderen Nuthälfte nicht durchgängig ausgebildet. Vielmehr besteht diese Nuthälfte nur aus drei Nutabschnitten, die jeweils in einem Winkelabstand von 120° verlaufen und sich etwa über einen Winkelbereich von 10 bis 20° erstrecken.

In die Öffnung 3 des Pfannenteils 1 paßt ein Deckel Die Grundform des Deckels 7 ist zylindrisch. Sein Außendurchmesser ist etwas kleiner als der Durchmesser der Öffnung 3. Der Deckel 7 ist in Umfangsrichtung einstückig mit drei Schraubkeilen 8 versehen. Die Schraubkeile 8 erstrecken sich jeweils über einen Winkelbereich, der zusammen mit dem Winkelbereich, über den sich der zugehörige Nutabschnitt in der Öffnung 3 des Pfannenteils 1 erstreckt, etwa 100° ergibt. Die Höhe

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der Schraubkeile 8 am Deckel 7 in radialer Richtung nimmt in Umfangsrichtung zu, und zwar im Uhrzeigersinn, wenn man den Deckel 7 von außen betrachtet, wie in Figur 2 dargestellt. Die maximale Höhe der Schraubkeile 8 in radialer Richtung ist etwas kleiner als die Nuttiefe in der Öffnung 3 des Pfannenteils 1.

Die bislang beschriebenen Gestaltungsformen von Pfannenteil 1 und Deckel 7 gestatten eine Verbindung, wie sie in Figur 4 dargestellt ist. Dabei wird der Deckel 7 von der Innenseite des Pfannenteils 1 kommend so in die Öffnung 3 des Pfannenteils 1 eingeführt, daß die Schraubkeile 8 in die Aussparungen zwischen die Nutabschnitte mit den Aufgleitflächen 6 hineinpassen. Der Deckel wird so weit in die Öffnung 7 eingeführt, bis die Schraubkeile 8 an die Seitenfläche 4 der Nut in der Öffnung 3 des Pfannenteils 1 anstoßen. Von der Innenseite des Pfannenteils 1 aus gesehen wird der Deckel 7 im Uhrzeigersinn in das Pfannenteil 1 eingeschraubt. Dabei gleiten die Schraubkeile 8 so lange auf der Aufgleitfläche 6, bis die Breite des Schraubkeils 8 der Breite der Nut in der Öffnung 3 des Pfannenteils 1 entspricht, was durch die Höhenänderung des Schraubkeils 8 erreicht wird. Weiteres Verschrauben führt zur Verklemmung von Deckel 7 und Pfannenteil 1. Der Deckel 7 befindet sich nun in einer definierten und fixierten Stellung im Pfannenteil 1. Diese Einbaustellung ist in Figur 2 von außen zu sehen. Figur 3 zeigt die Position von Nut und Schraubkeil 8, bei der die Breite des Schraubkeils exakt der Breite der Nut entspricht, was letztendlich zum Klemmsitz führt.

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Auf der Deckelinnenseite befindet sich eine Vertiefung 9, in die ein Werkzeug eingreifen und mit dem man den Deckel in der Öffnung 3 des Pfannenteils 1 festschrauben kann. Insbesondere bei der Verwendung eines Drehmomentschlüssels ist so eine definierte Fixierung des Deckels 7 in der Öffnung 3 des Pfannenteils 1 gewährleistet.

Claims

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SCHUTZANSPRÜCHE

1. Gelenkpfanne für Prothesen, bestehend aus einem Pfannenteil und einem Verschlußteil, wobei das Pfannenteil im Pfannenboden eine rotationssymmetrische Öffnung besitzt, in die das Verschlußteil formschlüssig paßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (7) mit dem Pfannenboden eine Bajonettverbindung bildet.

2. Gelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bajonettverbindung durch mindestens zwei Nut- und Federverbindungen gebildet wird, wobei ein Teil der Nut- und Federverbindung am Verschlußteil (7), der andere Teil am Pfannenboden ausgebildet ist.

3. Gelenkpfanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut- und Federverbindung durch eine Nut und einen Schraubkeil (8) gebildet wird, wobei sich die Nut nur über einen Abschnitt der Öffnung (3) erstreckt und der Schraubkeil (8) als ein abstehender Vorsprung ausgebildet ist, und daß Nut und Schraubkeil (8) in einer Ebene liegen, die parallel zur Radialebene der Öffnung (3) verläuft, wodurch eine Drehung des Verschlußteils (7) in der Pfannenöffnung (3) um die Symmetrieachse der Öffnung (3) möglich ist.

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4. Gelenkpfanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verschlußteil (7) und dem Pfannenteil (1) eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, die das Verschlußteil (7) in der Öffnung (3) des Pfannenbodens in der eingeschraubten Stellung fixiert.

5. Gelenkpfanne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Haltevorrichtung Nut und Schraubkeil (8) winkelabhängig eine relative Abstandsänderung aufweisen, die sich in radialer oder zur Symmetrieachse paralleler Richtung aus winkelabhängigen Änderungen der Querschnittsformen von Schraubkeil (8) und/oder Nut ergibt, und die das Verschlußteil (7) im Pfannenboden im Klemmsitz hält.

6. Gelenkpfanne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Abstandsänderung von Nut und Schraubkeil (8) durch eine Abnahme der Tiefe der Nut und/oder der Höhe des Schraubkeils (8) in Umfangsrichtung realisiert ist.

7. Gelenkpfanne nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schraubkeil (8) und Nut relativ zueinander so geformt sind, daß mindestens eine Begrenzungsfläche der Nut für mindestens eine Begrenzungsfläche des Schraubkeils (8) eine Auf-

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gleitfläche (6) bildet, wodurch sich Nut und Schraubkeil (8) in mindestens zwei Punkten berühren.

8. Gelenkpfanne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (7) Schraubkeile (8) trägt, deren radiale Erstreckung in Umfangsrichtung abnimmt.

9. Gelenkpfanne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nutabschnitt im Pfannenboden durch zwei Seitenflächen (4, 6) und einen Nutboden (5) gebildet wird, und die Nuttiefe in radialer Richtung konstant ist.

10. Gelenkpfanne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubkeile (8) eine rechtekkige Querschnittsform haben.

11. Gelenkpfanne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (7) drei Schraubkeile (8) trägt.

12. Gelenkpfanne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (4) der Nut, die die Begrenzung der Nut zur Pfannenaußenseite dar-

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stellt, parallel zur Radialebene der Öffnung (3) verläuft, und daß die andere Seitenfläche (6) gegenüber der Radialebene zur Pfanneninnenseite hin abgeschrägt ist.

13. Gelenkpfanne nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der relativen Winkel zwischen den Begrenzungsflächen des Schraubkeils (8) und der zugehörigen Nut als selbsthemmender Verklemmungswinkel ausgebildet ist.

14. Gelenkpfanne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die nicht abgeschrägte Nuthälfte (4) über den gesamten Umfang der Öffnung (3) im Pfannenboden erstreckt.

15. Gelenkpfanne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung des Schraubkeils (8) in Umfangsrichtung etwa dreimal der Erstrekkung der Nut in Umfangsrichtung entspricht.

16. Gelenkpfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (7) auf seiner der Pfanneninnenseite zugewandten Fläche mindestens eine Vertiefung (9) be-

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sitzt, in die ein komplementäres Werkzeug zur Befestigung des Verschlußteils (7) eingreifen kann.