DE3518246A1

DE3518246A1 - Einstellbare hueftgelenkpfannen-prothese als teil eines gelenkpfannen-ersatzsystems

Info

Publication number: DE3518246A1
Application number: DE19853518246
Authority: DE
Inventors: Raymond G. West Palm Beach Fla. Tronzo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1985-12-05
Also published as: US4743262B1; US4743262A; GB2159416B; NL8501141A; GB2159416A; US4681589A; CA1228451A; GB8505737D0

Description

Einstellbare Hüftgelenkpfannen-Prothese als Teil eines Gelenkpfannen-Ersatzsystems

Die Erfindung betrifft eine vollständige Hüftgelenk-Prothese mit einem Huftgelenkpfannen-Implantat für den Einsatz in einem Hüftgelenkknochen (Acetabulum) sowie mit einer Oberschenkelkugel auf einem Oberschenkelzapfen, wobei die Kugel so angeordnet ist, daß sie in üblicher Weise in eine kugelige Gelenkhöhlung in der implantierten Gelenkpfanne eingreift.

Der Aufbau solcher Prothesen und ihre Verwendung sind beispielsweise aus den US-PSn 3 840 904 und 3 808 606 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist in erster Linie eine neue und verbesserte Gestaltung bzw. Konzeption einer solchen Hüftprothese und insbesondere einer vollständigen Hüftprothese vorzuschlagen.

Die vorliegende Erfindung weist Merkmale auf, welche eine anfängliche Lagefixierung im Hüftknochen eines Patienten erlauben und auf diese Weise ein bestmögliches Zusammenspiel zwischen der in den Hüftknochen eingesetzten Gelenkhöhlung und der in diese eingreifenden Oberschenkelkugel fördern; dies sowohl anfänglich als auch über eine längere Benutzungsdauer durch den Patienten.

Vollständige Hüftgelenk-Prothesen, welche ein Hüftgelenkpfannen-Implantat mit einer kugeligen Gelenkhöhlung zur beweglichen Aufnahme einer auf einem Oberschenkelzapfen sitzenden Oberschenkelkugel aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.

Diese bekannten Vorrichtungen besitzen jedoch aus verschiedenen Gründen Nachteile.

In manchen Fällen bereitet es Schwierigkeiten, eine anfänglich und auf Dauer sichere relative Lage der Gelenk höhlung in dem Implantat so zu erzielen, daß die Kuof-1 jederzeit unabhängig von der jeweiligen Lage oder vor-Drehungen des Peins des Patienten einwandfrei sciur-Funktion erfüllt.

Wie bereits aus den oben erwähnten amerikanischen ί α-tentschriften und von anderen derartigen Vorrichtungen her bekannt, sind bei dem erfindungsgemäßen Hüftgelenk pfannen-Irr.plantat Befestigungsmittel ,wie beispielsweise Nägel, Schrauben oder halbkugelförmige Elemente vorgesehen, welche das Implantat gegen die Einwirkung von Dreh-, Druck- und Zugkräften während der anfänglichen Phase des Knocheneinwachsens und der damit verbundenen Befestigung in der Knochenöffnung, in welche es eingesetzt ist, in seiner vorgesehenen Lage festhalten sollen. Zur dauerhaften Befestigung der Komponenten kann die Gelenkpfanne zusätzlich mit einer porösen Oberfläche oder einem entsprechenden Überzug versehen sein, wodurch ein natürliches Einwachsen des Knochens in die Öffnungen der porösen Oberfläche und damit eine Verbindung ermöglicht wird.

Die hierfür verwendeten Stifte oder andere Befestigungsmittel haben in Verbindung mit der porösen Oberfläche in der Praxis zu relativ befriedigenden Ergebnissen geführt.

Die bereits bekannten Vorrichtungen sind jedoch mit gewissen Kachteilen behaftet, und zwar sowohl hinsichtlich der anfänglichen Positionierung der Gelenkhöhle, in wel-

eher die Oberschenkelkugel drehbar gelagert bzw. eingesetzt ist, als auch hinsichtlich der anfänglichen sowie der auf Dauer angelegten Befestigung der Hüftgelenkpfanne im Knochen, wobei die bisher eingesetzten Vorrichtungen nicht allen Anforderungen gerecht werden konnten. Wie bereits dargelegt, wurden bereits verschiedene Maßnahmen dazu eingesetzt, eine reibungsschlüssige Verbindung für eine erste vorläufige Fixierung sowie eine spätere dauerhafte Befestigung zu erzielen oder ein Einwachsen des Knochens in die speziell ausgebildete, poröse Oberfläche der Gelenkpfanne zum Zwecke einer langlebigen Befestigung zu erreichen. Derartige, umfassend zusammenwirkende Maßnahmen sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen in Konstruktion und in ihren Gebrauchseigenschaften stark verbesserte Hüftgelenkprothese vorzuschlagen, die sich insbesondere durch eine anfangs wie auch über eine längere Zeitdauer hinweg hervorragende Verbindung bzw. ein Zusammenspiel zwischen dem Implantat und dem Knochen auszeichnet, wobei dies völlig unabhängig von der Porengröße der Oberfläche sein soll.

Ferner ist erwähnenswert, daß die vorliegende Erfindung derart eingesetzt werden kann, daß die Hüftgelenkpfanne mitsamt deren kugeliger Gelenkhöhlung im Anschluß an eine vorläufige Positionierung in der in dem Knochen vorgesehenen Bohrung in ihrer Lage verändert werden kann. Auf diese Weise wird eine bestmögliche Ausrichtung des Implantats auf die auf einem Oberschenkelzapfen sitzende Oberschenkelkugel bzw. -kopf erreicht, ohne Rücksicht auf die jeweilige Lage bzw. Bewegung des Beins des Patienten. Außerdem wird eine Verschiebung (oder gar ein Auseinanderklaffen) dieser beiden Teile der Prothese zuverlässig verhindert.

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Wie aus der folgenden Beschreibung ebenfalls ersichtlich ist, kann das derart justierbare Gelenkpfannen-Implantat mit festen oder im Anschluß an die Positionierung des Implantats montierbaren Rippen versehen sein. Diese Rippen sind bezüglich der Mittelachse des Implantats längs angeordnet. Die gesamte Außenfläche des Implantats und/oder der längs angeordneten Rippen kann porös oder mit Löchern versehen sein, wodurch die gewünschte anfängliche und über einen längeren Zeitraum hinweg haltbare Verbindung zwischen dem Implantat und dem Knochen bewirkt wird. Ebenso kann aber auch auf jede Porösität verzichtet und die Befestigung in der endgültigen Lage allein durch Reibungskräfte bewirkt werden; die Befestigungsmethode durch Einwachsen des Knochens wird jedoch bevorzugt.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden Ausführungsbei spiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vollständige, erfindungsgemäße Hüftgelenk-Prothese, in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Hüftgelenkpfanne,

in einer Vorderansicht;

Fig. 3 die in eine Bohrung des Hüftknochens

eingesetzte Gelenkpfanne zur Aufnahme ^J einer Oberschenkelkugel sowie deren

Zuordnung zueinander, in einer teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht;

Fig. 4 die Teile gemäß Figur 1 in zusammengesetztem Zustand, wobei eine abgeänderte Ausführung mit einer in die Gelenk-

höhlung eingesetzten Kunststoffschale Verwendung findet, in einer teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht;

Fig. 5 die das Huftgelenkpfannen-Implantat gemaß Figur A bildenden Teile, in einer

perspektivischen Explosionsdarstellung;

Fig. 6 ein Huftgelenkpfannen-Implantat und dessen Zuordnung zu einer in den Hüftknochen eingeformten Öffnung vor dessen Einsatz,

^ in einer perspektivischen Explosions

darstellung;

Fig. 7 eine weitere, als "Versuchs-Gelenkpfanne''

bezeichnete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkpfanne sowie deren Ausrichtung in bezug auf die in Figur

dargestellte Öffnung im Hüftknochen, in einer Vorderansicht;

Fig. 8a einen Ausschnitt der Anordnung gemäß Figur 7 nach Sicherung der einjustierten Lage, in einer Vorderansicht;

Fig. 8b eine Gelenkpfanne mit angeformten Rippen, ebenfalls in einer Vorderansicht;

Fig. 9 eine der zur Sicherung der Lage der eingesetzten Gelenkpfanne gemäß Figur 8a

^ verwendeten Rippen, in einer perspekti

vischen Darstellung.

Eine vollständige, erfindungsgemäße Huftgelenk-Prothese besteht im wesentlichen aus einem Hüftgelenkpfannen-

Implantat 12, das für den Einsatz in eine vorbereitete Öffnung bzw. Bohrung in der Gelenkhöhlung der Hüfte des Fatienten vorgesehen ist. Dieses Huftgelenkpfannen-Implantat 12 ist vorzugsweise so konstruiert, daß es in die Bohrung 14 eingesetzt werden kann, und seine vorläufige Lage zur Erzielung eines bestmöglichen Zusnrrme-Tispiels zwischen einer prothetischen Cberschenkelkuy^l bzw. -kopf 18, welche auf einer üblichen Gberschenkclprothese montiert ist, einjustiert werden kann. Durch Drehen der Gelenkpfanne 12 kann der behandelnde Arzt die bei allen möglichen Lagen des Beins des Patienten für einen guten Kontakt zwischen der Gelenkhöhlung 20 und dem Oberschenkelball bzw. -kopf 18 bestmögliche Lage der kugeligen Öffnung bzw. Höhlung 20 im Implantat bzw. in der Gelenkpfanne 12 auffinden bzw. einstellen. Eine solche, drehbare Gelenkpfanne kann als Test- oder Versuchs-Implantat bezeichnet werden. Falls gewünscht, kann eine solche Konstruktion zudem mit einer porösen Außenfläche 70 versehen werden, um ein Zusammenwachsen bzw. eine Knochenstruktur zu erzielen; des weiteren können eine Anzahl von im Anschluß an das Auffinden einer optimalen Lage des Implantats 12 und damit auch der Gelenkhöhlung 20 an die Außenfläche 70 des Hüftgelenkpfannen-Implantats 12 anmontierbare Befestigungsrippen vorgesehen sein. Mit anderen Worten, diese Versuchs-Gelenkpfanne hat zwei Funktionen: einmal dient sie als Versuchs-Gelenkpfanne, die in eine ideale Lage gedreht werden kann, und zum anderen kann sie, auf diese Weise einmal einjustiert,mittels Eintreibens von Rippen 64 in den Knochen 10 entlang von Schlitzen in der gefundenen Lage befestigt werden (vergleiche Figur 6 und Figur 9). Figur 8a zeigt eine auf diese Weise implantierte Gelenkpfanne. Die Versuchs-Gelenkpfanne kann von dem sie einsetzenden Arzt oder Chirurg auch in der Weise benutzt werden, daß sie zunächst gedreht wird, und der Arzt an-

schließend unter Zuhilfenahme einer auf der Gelenkpfanne bzw. dem Implantat 12 angebrachten Anzeigemarke unmittelbar neben der Bohrung 14 in dem Knochen 10 des Patienten eine Einstellmarke 62 anbringt. Das Test-Implantat kann dann wieder herausgenommen werden und durch ein Implantat ersetzt werden, welches alle oben erwähnten Gestaltungsmerkmale aufweist, nämlich eine poröse Außenfläche 70, Eefestigungsrippen 24, 26, 28 mit vorzugsweise glatten oder auch porösen Außenflächen, sowie eine Anzeigemarke 60, die der angrenzend an das Knochenloch 14 angebrachten Anzeigemarke 62 gegenüber gestellt wird, um auf diese Weise eine exakte Lage des Hüftgelenkpfannen-Implantats 12 im Körper des Patienten zu gewährleisten.

Ein weiteres und äußerst wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Hüftgelenkpfanne Trapezform aufweist, bzw. als Abschnitt eines Kegelstumpfes ausgebildet ist. Schon seit längerer Zeit wurde beobachtet, daß Knochen bzw. Knochenstrukturen von Benutzern einer Hüftprothese in der Art der vorliegenden Erfindung einen gewissen Grad bzw. ein geringes Maß von Schrumpfung aufweisen, bekannt unter der Fachbezeichnung "Demineralisation" oder auch "Physiologische Atrophie". Diese Schrumpfung führte bei der Verwendung von einigen aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Ausrenkung bzw. dem Herausrutschen der Hüftgelenkpfanne aus der Hüfte des Patienten bzw. Benutzers. Es bestand die Gefahr einer Trennung bzw. eines Zerlegens oder des schmerzvollen Verlustes der Gelenkpfanne aus dem Hüftknochen des Patienten. Die trapezförmige Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt eine Kompensation einer solchen Schrumpfung des Knochens und ist somit gegenüber dynamischer Druckbeanspruchung weitgehend unempfindlich. Auch ist bekannt,

BA

daß die innere Fläche bzw. Gelenkhöhlung im Knochen oftmals erkrankt und/oder entstellt ist infolge vorangegangener Operationen. Die vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt die Ausnutzung einer blutenden inneren Fläche-, sofern diese entsprechend chirurgisch vorbereitet irt, ohne daß dabei brüchiges Gewebe entfernt werden u\üiA ο , während gleichzeitig das Einsetzen der Vorrichtung derart erfolgen kann, daß diese nicht gedreht werden rrui-;, aber trotzdem in das gesunde, harte, äußere Knocner.-material eingreift. Bedingt durch seine besondere form besitzt das Implantat fast die gleichen, guten dynamischen Eigenschaften wie ein festes Teil. Wenn der Knochen nach dem Einsetzen des Implantats dazu neigt, sich um ein geringes Maß zusammenzuziehen oder von dem Implantat zu entfernen, und dies bisher den Verlust des Implantats bedeuten konnte, so ist dieses Problem durch die vorgeschlagene neuerungsgemaße Vorrichtung gelöst. Die vorgeschlagene Ausgestaltung und insbesondere die trapezoide bzw. konische Form erlaubt eine Anpassung des implantierten Gebildes an eine jede derartige Schrumpfung, wobei ein dynamischer und beweglicher, konstanter Kontakt mit dem Knochen gewährleistet ist. Dies unterstützt die sekundäre Verbindung und das Einwachsen des Knochens in die poröse Oberfläche, woraus eine lange Einsatzzeit der Kombination im Hüftgelenk des Patienten resultiert.

Die körperliche Gestaltung und Formgebung der Gelenkpfanne erlaubt somit eine stetige Anpassung an das Wachstum des die Gelenkpfanne umgebenden Knochens sowie jede erforderliche Kompensations-Eewegung bei gleichzeitig bestem Sitz und optimaler Befestigung, was Voraussetzung für ein hervorragendes, lang andauerndes Zusammenspiel der einzelnen Teile sowie für eine sichere und unempfindliche, gute Abstützung ist. Gerade in dieser

Hinsicht unterscheidet sich das vorgeschlagene Konzept bzw. die Erfindung vollständig von den beispielsweise in der US-Patentschrift 3 840 904 beschriebenen Vorrichtung. Daher befaßt sich die vorliegende Erfindung mit dem Problem, daß eine Längsbewegung der Gelenkpfanne auftreten kann, welche eine Versetzung bewirkt, um die infolge der Schrumpfung auftretende Veränderung des Knochens zu kompensieren, und dabei gleichzeitig ein Verdrehen verhindert und eine dauernde, sichere Verbindung gewährleistet wird. Infolge dieser Merkmale erübrigt sich in den meisten Fällen ein ansonsten notwendig werdendes Wiederentfernen der eingesetzten Prothese aus dem Körper des Patienten, womit auch eine weitere Verschlimmerung des Knochenzustands und/oder Integration zwischen Implantat und Knochen vermieden wird. Das Arbeiten des Knochens wird in physiologischer Art und Weise kompensiert; der hierdurch bewirkte gute Kontakt zwischen Knochen und Metall gewährleistet ein gesundes und dauerhaftes Ineinandergreifen von Knochen und Implantat, was die Voraussetzung für eine hochwertige und langlebige Verbindung ist.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Die Zeichnungen werden einzeln erläutert.

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung die erfindungsgemäße Anordnung und veranschaulicht deren Verwendung bei der Prothese eines Patienten als einen Ersatz bzw. künstlichen Einsatz. In dieser Figur ist das Becken eines gedachten Benutzers bzw. Patienten ausschnittsweise bei 10 angedeutet. Eine implantierte Hüftgelenkpfanne ist im ganzen mit 12 bezeichnet und ist in einer mittels punktierter Linie bei 14 angedeuteten Bohrung oder Loch im Hüftknochen 10 angeordnet. Wie die die Gelenkpfanne umreißende gestrichelte Linie bei 24 andeutet, ist deren Gestalt trapez-

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förmig oder Teil eines Kegels. Dies wird aus den er.dtron Figuren noch deutlicher. Die Form des Implantats 1Γ geht deutlicher aus der aufgeschnittenen Teilansicht gemäß Figur 3 hervor. Dort ist die exzentrische Gestalt der Gelenkpfanne erkennbar, bei der der kopfseitige bzv.·. obere Rand kurzer ist als der fußseitige bzv;. untere Rand. Diese Exzentrizität erlaubt einen versuchsweiser! Einsatz - worauf noch spoter eingegangen wird - derart, daß die Gelenkpfanne in der Knochenhöhlung so lange gedreht wird, bis eine ideale Position sozusagen als "stabile Gelenkverbindung" zwischen Kugel und Pfanne gefunden worden ist. Die Gelenkpfanne kann jedoch auch zentrisch ausgeführt sein, wobei alle Seiten gleich sind.

Aus Figur 3 geht auch klarer hervor, daß die Bohrung 14 in Abmessung und Gestalt der implantierten Gelenkpfanne entspricht. Diese wird von dem gleichen Chirurg, der auch die Prothese einsetzt, in den Hüftknochen 10 gebohrt bzw. geformt. Gemäß Figur 1 trägt ein aus dem Stand der Technik bereits bekannter Oberschenkelzapfen an seinem oberen Ende einen Oberschenkelkopf oder -kugel 18, welcher die funktioneile Verbindung zwischen der Gelenkhöhlung 20 in der implantierten Gelenkpfanne 12 bewirkt. Die Außenfläche des Zapfens 16 ist mit einem porösen Überzug 22 versehen. Dieser poröse überzug ist aus dem Stand der Technik bekannt und dient dem Hineinwachsen des Knochens zum Zwecke einer dauerhaften Verbindung zwischen diesem Teil und dem Knochen des Patienten, wie ebenfalls bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Zapfen kann aus unterschiedlichem Material sein; ebenso kann der Oberschenkelkopf 18 aus allen aus dem Stand der Technik wohlbekannten Materialien sein. Bei einer der möglichen Kombinationen ist die Pfanne ganz aus Metall, während die Oberschenkelkugel beispielsweise ebenfalls aus Metall, aber ebenso gut auch aus Kunststoff

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gefertigt sein kann, oder eine Kugel aus Keramik gleitet in einer keramischen Pfanne entsprechend der erwähnton besonderen Ausgestaltung. Das Material des Kopfes 18 sollte vorzugsweise ein Kunststoff oder ein Metall von hoher Güte sein, um einen langlebigen und sich in seiner Funktion nicht verschlechternden Sitz in der Gelenkhöhlung 20 zu gewährleisten. Die Abmessungen von Kopf- und Gelenkhöhlung sind variabel.

Die innere Pfanne bzw. das Futter 14 kann beispielsweise aus verschiedenen Materialien gefertigt sein; eine bevorzugte Ausführung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, besteht jedoch aus Kunststoff oder Porzellan hoher Güte, wobei die äußere Pfanne aus Stahl bzw. einer Stahl-Legierung oder aus Titan bzw. einer Titan-Legierung besteht. Es wird ferner auf eine Vielzahl von langgezogenen Rippen 24, 26, und 28 hingewiesen. Auf diese Rippen wird an späterer Stelle im Rahmen einer Betrachtung ihrer Konstruktion und Funktion noch naher eingegangen. Vorweg sei aber schon darauf hingewiesen, daß diese Rippen in Abständen rund um die äußere Peripherie der Pfanne angeordnet sind, wobei in den Zeichnungen drei Stück dargestellt sind. Ihre Anzahl ist jedoch nicht festgelegt. Es sei auch bemerkt, daß sich diese Rippen entlang der implantierten Pfanne erstrecken, beispielsweise parallel zur Achse bzw. Mittellinie B-B der Gelenkhöhlung 20.

Wie später noch erläutert wird, können diese Rippen fest mit der eingesetzten Gelenkpfanne verbunden sein oder auch abnehmbar an diese anmontiert sein. Die Außenflächen dieser Rippen sind mit einer Vielzahl von mit 32 bezeichneten Zähnen versehen, können aber auch eben sein oder Löcher aufweisen. Wenn der Einsatz in die vorbereitete Bohrung im Knochen eingesetzt und in üblicher Weise zwecks Verbindung in diese eingetrieben wird, haben diese Rippen die Funktion, ein Verdrehen der Ffanne in der

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Eohrung zu verhindern, wobei zusätzlich die Zähne c-inr-Längsverschiebung der Pfanne gegenüber der Bohrung und damit dem Knochen vermeiden helfen - wie sogleich verstanden werden wird - , sozusagen als zusätzliche Si cherung des Rundum-Sitzes des Implantats in der Gelenkhöhlung des Patienten.

Aus den Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen wird ferner deutlich, daß die Eohrung bzw. Höhlung IA entlang der Linie A-A, wie durch die Mittellinie B-E der Gelenkhöhlung 20 angedeutet, in den Knochen eingearbeitet ist; spezielle Schneidwerkzeuge oder Bohrer werden hierfür verwendet.

Ein bisher nicht erwähntes Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Gestaltung des Pfannen-Implantats 12, Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, besitzt die äußere Gestalt dieses Teiles 12 die Form eines Kegelstumpfes. Die Pfanne weist eine Frontseite 32 sowie eine Rückseite 34 auf. Die Frontseite 32 steht nicht im rechten Winkel zur Linie bzw. Achse C-C, während die Seite rechtwinklig zur Linie A-A angeordnet ist, wobei letztere gleichzeitig die Längsachse der Gelenkhöhlung 20 bildet. Die Linie B-B (vergleiche Figur 4) steht senkrecht auf der inneren Gelenkhöhlung 20.

Aus Figur 2 der beigefügten Zeichnungen kann entnommen werden, daß die Mitte der Gelenkhöhle 20 auf der Linie E-E liegt, wobei diese gegenüber der Mittellinie D-D des Implantats 12 verschoben ist.

Diese Verschiebung ist in Figur 2 mit einem Pfeil 36 kenntlich gemacht. Hierdurch wird bewirkt, daß die Gelenkhöhlung 20 und damit auch deren Frontseite 38 gegenüber der Symmetrieachse der Pfanne sowie der waagerechten Kittellinie D-D exzentrisch verläuft. Eine Drehung der Gelenkpfanne bewirkt somit eine exzentrische Bewegung der Gelenkhöhlung längs bzw. auf einem Kreisbogen.

An der Öffnung der Gelenkhöhlung 20 ist eine Abschräqung 40 vorgesehen, die ein leichtes Einsetzen sowie eine gute Beweglichkeit des Kopfes bzw. der Kugel 18 in der Gelenkhöhlung 20 gewährleistet.

Wie die Figuren 1 bis 3 zeigen, sind die Rippen 24 auf r.em äußeren Rand des Implantats 12 angeordnet. Das Implantat wird so in die Bohrung bzw. Höhlung 14 eingetrieben, daß es dort wie ein Stück festsitzt. Diese Lage wird durch das Eingreifen der Rippen in das Material des Hüftknochens 10 rund um die Bohrung gesichert.

Zapfen 16, Kopf 18 und Gelenkhöhlung 20 stehen in solchen Winkeln zueinander, daß die verschiedenen Teile der gesamten Hüftprothese alle Stellungen bzw. Bewegungen des Beins eines Patienten so normal wie möglich mitmachen und bei allen üblichen Lagen des Beins funktionstüchtig bleiben.

In Figur 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Oberschenkelkugel ist vorzugsweise aus Metall und greift in eine Gelenkhöhlung aus Kunststoff ein. Der Pfanneneinsatz 12A besteht aus einer äußeren Schale 44 aus Metall oder einem anderen Material sowie einem einmontierten Einsatz 46 aus einem Kunststoff. Auf seiner Außenfläche trägt der Kunststoffeinsatz eine Anzahl von-umlaufenden Rillen 48, 50 für die Verbindung und den Zusammenhalt mit inneren Ringen bzw. Rillen 52, 54 auf der Innenfläche der Schale 44. Diese Schale 44 kann mittels verschiedener, üblicher mechanischer Verfahren fest in ihre Lage eingepaßt oder wieder lösbar angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform ist eine Riffelung 4OA vorgesehen; die äußere Schale 44 trägt auf ihrer Außenfläche eine Anzahl angeformter Zehne gleicher Art bzw. Gestalt wie die Zähne 24 bis 28 qemäß Figur 1. Sie haben auch die gleiche Funktion und sind

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ähnlich angeordnet. Die Achsen A-A, E-B, C-C, D-D und E-E in den Figuren 4 und 5 entsprechen denjenigen der in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Ausführung. Die Wirkungsweise dieser Ausführung ist entsprechend ähnlich.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur G dargestellt. Bei dieser Ausführung weist das Hüftgelenkpfannen-Implantat 12B ebenfalls eine trapezförmige äußere Gestalt sowie eine in die Frontseite 32B eingelassene, exzentrische Gelenkhöhlung 2OB auf. An der Außenseite des Implantats sind eine Anzahl längs angeordneter Nuten 58 vorgesehen. Diese Nuten sind schwalbenschwanzförmig gestaltet. Auf der Frontseite 32B ist eine Anzeigemarke 60 angebracht. So kann diese Ausführung der Erfindung sozusagen eine Doppelvorrichtung darstellen, nämlich eine Test-Implantat-Einheit, welche mittels entlang der Schlitze bzw. Nuten in den Seitenflächen - wie beschrieben - in seiner Endlage festgelegt und auf diese Weise in eine Bohrung bzw. ein Loch 14B ähnlich der Bohrung 14 in Figur 1 eingebracht werden kann. Bei Verwendung der Gelenkpfannen-Test-Einheit 12B kann der Chirurg diese während des Einsetzens in der Bohrung verdrehen. Die exzentrischen Lagen der Gelenkhöhlungen 20, 2OA und 2OB erlauben in Verbindung mit der schrägen Frontseite 32 eine Verdrehung der Lage der Gelenkhöhlungen gegenüber den Bohrungen, in welchen sie sich befindet. Es ist von besonderer Wichtigkeit und wird deshalb hervorgehoben, daß die Öffnung und damit die Gelenkhöhlung beim Verdrehen des Implantats eine Bewegung in zweierlei Richtungen ausführt: eine kreisförmige Bewegung um die Rotationsachse sowie eine geringfügige Bewegung der Seite der Gelenkhöhlung mit der Öffnung nach innen bzw. außen bezüglich der Winkellage der Fläche 32.

Bei Verwendung der modifizierten Ausführung gemäß Figur 6 kann der Chirurg, wenn er einmal die für ein optimales Zusammenspiel von Kugel und Gelenkhöhle passende Lage gefunden hat, eine Marke 62 zur Anzeige dieser Lage auf dem Knochen in der Umgebung der Bohrung 14E anbringen. Mittels Einschiebens von Rippen, wie sie in Figur 9 dargestellt sind, in ihre vorgesehene Fosition kann die Test-Einheit anschließend dauerhaft in dieser Lage befestigt werden. Eine andere Möglichkeit des Gebrauchs der Vorrichtung gemäß Figur 6 besteht darin, das Implantat in der Bohrung zu justieren und anschließend separate Rippen 64, wie sie in Figur 9 dargestellt sind, in die Nuten 58 einzusetzen, wobei diese Kippen 64 konische Füße 66 zum Einschub in die schwalbenschwanzformigen Nuten 58 aufweisen. Diese Rippen 64 weisen wiederum Zähne 68,ähnlich den Zähnen 29 gemäß Figur 3 auf. Während des Einschiebens dieser separater Rippen in das justierte Implantat wird letzteres festgehalten. Die Außenflächen 70 des Implantats und die Rippen 72 sind, wie bei den anderen Ausführungen, porös.

Das Einsetzen und Neupositionieren der Gelenkhöhlung und deren Achse in eingesetztem Zustand zum Zwecke eines optimalen Zusammenspiels zwischen dem Oberschenkelkopf und dem Oberschenkelzapfen kann anhand der Figuren 7 und 8 noch besser verstanden werden. Bei Verwendung der Ausführung gemäß Figur 6 als Vorrichtung zu Positionierungs-Versuchen wird das Implantat 12B vom Chirurgen in eine für das Zusammenspiel mit der Kugel optimale Position gebracht, die Lage - Anzeigemarke 62 entsprechend der Anzeigemarke 60 angebracht, dann die Achse C-C nach Drehung aus einer anfänglichen in die endgültige Lage gebracht, wobei der mit 74 bezeichnete Winkel zwischen den Pfeilen 76, 76 überstrichen wird, und schließlich die Achse D-D in die Lage D'-D' gedreht, wie dies in den

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Figuren 7 und 8 dargestellt ist. Bei diesem Verfahren kann entweder die Versuchseinheit 12B entfernt und durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 oder Figur 4 ersetzt werden oder die Versuchseinheit gemäß Figur 6 kann nach ihrer Einsetzung und Verdrehung bzw. Justierung die in Figur 9 dargestellten Rippen aufweisen, die zum Zweckeder Befestigung des Implantats in die Bohrung getrieben werden. Eine mögliche andere Form der Nuten ist durch die strichpunktierten Linien in Figur 7 angedeutet.

Bezüglich ihrer Funktion dienen jedoch alle beschriebenen Ausführungsformen dem gleichen Zweck, nämlich der Positionierung der Gelenkhöhlung für ein optimales Zusammenspiel mit der Kugel. Die Gelenkhöhlung ist bezüglich des Beckens des Patienten so ausgerichtet, daß die beiden Teile, also Kugel und Gelenkhöhle,während der ganzen Relativbewegung zwischen Implantat und Kugel sicher beieinander bleiben. Die Ausrichtung der Gelenkhöhle auf die Kugel, oder umgekehrt, muß der Art sein, daß der Zusammenhalt zwischen Kugel und Gelenkhöhle den normalen Anforderungen an die Beweglichkeit der Hüfte bzw. des Beines entspricht, und daß die beiden Teile auch auf Dauer gut funktionieren und die Kugel nicht aus der Gelenkhöhlung herausrutscht.

Folgendes wesentliche Merkmal vorliegender Erfindung soll noch einmal hervorgehoben werden: Das Vorderstück bzw. die Lage der Pfannenöffnung in der Vorderseite des Implantats ist exzentrisch angeordnet, so daß bei Drehung der Prothese durch den Chirurgen das Vorderstück der Gelenkpfanne ihren inneren Einsatz zusammen mit dem Implantat in eine stabile Lage bringt, wobei normalen Anforderungen an die Beweglichkeit der Hüfte entsprochen wird oder diese gar übertroffen werden. Wie ausgeführt, kann dies unter Verwendung eines Test- bzw. Versuchs-Ersatzimplantats mit exakten Maßen und Kenndaten, aber

unter Hinweglassen der Kippen für die Befestigung erreicht werden.

Die Implantat-Vorrichtungen können unterschiedliche Abmessungen haben und aus verschiedenen Materialien sein. Die Rippen können im Detail verschieden ausgeführt sein, sofern sie nur längs angeordnet sind und sie dem Eingriff in die äußere feste Knochensubstanz dienen, wie vorstehend beschrieben. Zuletzt sei noch ein Implantat bzw. eine Gelenkpfanne mit von Anfang an fester Lage erwähnt, bei der die Beibehaltung dieser Lage durch die Verwendung von Rippen gewährleistet ist, und bei der die Form des Implantats als Trapezoid bzw. als Kegelstumpf die Schrumpfung bzw. Zusammenziehung bzw. das Einziehen des Knochens kompensiert, und zwar über einen Zeitraum, währenddessen die ohnehin äußerst geringe Schrumpfung wieder vollends verschwindet. Im Hinblick auf diesen Aspekt der Erfindung wird ein Losewerden des Implantats, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zuverlässig vermieden und das Implantat kann der Schrump fung über eine gewisse Zeitdauer folgen bzw. diese mitmachen; dabei ergibt sich ein dauerhafter Kontakt zum Knochen, welcher die sekundäre Verbindung und das Einwachsen des Knochens in die poröse Oberfläche des Implantats fördert, um auf diese Weise eine lange Lebensdauer der Kombination zu gewährleisten.

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Claims

V.FüNER EBBINGH^US FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-8OOO MÜNCHEN 95 *5 £ 1 β 9 / R Raymond G. Tronzo DEAC-32585.9 21. Mai 1985 Fi/ba Einstellbare Hüftgelenkpfannen-Prothese als Teil eines Gelenkpfannen-Ersatzsystems Patentansprüche

1. Hüftgelenkpfannen-Prothese mit einem in den Körper einsetzbaren Teil, dadurch gekennzeich- \ net, daß das in den Körper einsetzbare Teil (12) eine kegelige Außenform hat, daß dieses Teil (12) für die Implantierung und den Einsatz in eine entsprechend ausgeformte Bohrung (14) in einem Knochen (10) des Körpers ausgebildet ist und daß die Konizität der kegeligen Form für einen dauerhaften Eingriff mit dem umgebenden Knochen (10) der ausgeformten Bohrung (14) in die es implantiert ist, unabhängig von einer mit der Zeit auftretenden möglichen Schrumpfung des Knochens (10) steht, so daß eine dauerhafte Verbindung und eine optimale Lagefixierung der Gelenkpfanne in der Bohrung (14) gewährleistet ist.

2. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das im Körper einsetzbare Teil (12) die Form eines Kegelstumpfes mit einer Vorderfläche (32) besitzt, die sich zu einer kleineren Rückseite (34) hin verjüngt. *·

3. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Körper einsetzbare Teil (12) eine poröse Außenfläche besitzt, in welche der angrenzende Knochen einwachsen kann.

4. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche

1 bis 3, gekennzeichnet durch längsangeordnete, von der Oberfläche des Teils (12) nach außen ragende Rippen (24, 26, 28), die mit dem Knochenmaterial um die Bohrung (14) in Eingriff

bringbar sind und die eine anfängliche Lagefixierung der implantierten Gelenkpfanne (12) in der Bohrung (14) gewährleisten.

5. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (24, 26,

/ 28) an dem im Körper eingesetzten Teil (12) ein-

stückig angeformt sind.

6. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (24, 26, 28) eine poröse Oberfläche für eine verbesserte Fixierung in dem umgebenden Knochen über eine lange Gebrauchsdauer hinweg aufweisen.

7. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (24, 26, 28) als von dem im Körper einsetzbaren Teil (12) getrennte Bauteile ausgeführt sind und Einrichtungen für eine feste Verbindung der Rippen (24, 26, 28) mit dem im Körper einsetzbaren Teil (12) vorgesehen sind.

8. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das im Körper ein-

* setzbare Teil (12) an seiner Außenfläche mit längsan-

geordneten Nuten (58) versehen ist, und daß im Anschluß an das Implantieren der Gelenkpfanne in der Bohrung (14) die separaten Rippen (24, 26, 28) in diesen Nuten (58) fest in Eingriff bringbar sind.

9. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 8 als Element, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung in einer kompletten Hüftgelenk-Prothese in der Frontfläche (32) eine Gelenkhöhlung (20) zur Aufnahme einer Oberschenkelkugel (18) vorgesehen ist.

10. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche (32) gegenüber der Rückfläche (34) unter einem Winkel geneigt ist und eine Achse (B-B) hat, die sich im Winkel von der Achse (A-A) der Gelenkpfanne (12) unterscheidet, daß die Gelenkhöhlung (20) zur Achse (B-B) der Gelenkpfanne (12) verschoben ist, so daß die Anordnung der Gelenkhöhlung (20) exzentrisch bezüglich der Achse (B-B) der Gelenkpfanne (12) ist, daß die Gelenkpfanne (12) in der Bohrung (14) im Winkel verdrehbar ist, damit die Gelenkhöhlung (20) exzentrisch insgesamt über einen Winkelbogen und zusätzlich die Öffnungsfläche der Gelenkhöhlung (20) in Längsrichtung bewegbar ist, und daß diese exzentrische Bewegung in Folge der Drehung der Gelenkpfanne (12) in der Bohrung (14) dem Positionieren der Gelenkhöhlung (20) für eine optimale Aufnahmelagerung der Oberschenkelkugel (18) über einen Gesamtbereich für ein Bein eines

Trägers der Hüftprothese dient.

11. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne

(12) in der Bohrung (14) drehbar ist, und ein Versuchs-

teil bildet, welches eine Positionierung und Lageveränderung der Gelenkhöhlung (20) in eine optimale Aufnahmelagerungsstellung ermöglicht und dann in der Bohrung (14) lagemäßig festlegbar ist.

12. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne (12) mit einer Anzeigemarke (60) für ihre Lage versehen ist, mit deren Hilfe die optimale Lage der Gelenkhöhlung (20) auf dem Knochen (10) angrenzend an die Bohrung (14) markiert werden kann, und daß die Gelenkpfanne (12) danach entfernbar und durch eine Gelenkpfanne (12) ersetzbar ist, welche Rippen (24, 26, 28) für die Lagefixierung aufweist, wobei die Markierung (62) für ein optimales Positionieren der Gelenkpfanne (12) und der Gelenkhöhlung (20) verwendet wird.

13. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise einzelne Rippen (64) vorgesehen werden, welche ohne Entfernung oder Ersatz der gesamten Gelenkpfanne (12) im Anschluß an deren Positionierung in der Gelenkpfanne (12) fixierbar sind.

14. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne (12) eine äußere Schale (44) sowie einen in diese eingesetzten Kunststoffeinsatz

(46) aufweist, um die Gelenkbildung des in die implantierte Gelenkpfanne (12) eingesetzten Oberschenkelkopf s (18) zu erleichtern.

15. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach Anspruch 14, dadurch g e kenn ze ichnet, daß das in den Körper einsetzbare Teil (12) eine äußere, hohle Schale (44) mit einer offenen Frontfläche, einen geschlossenen

Boden sowie eine innere, in der hohlen Schale (44) aus Material ausgeformte Gelenkpfanne (46) aufweist.

16. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Gelenkpfanne (46) austauschbar ist.

17. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekenn ze ichne t, daß das im Körper einsetzbare Teil (12) eine glatte Außenfläche sowie längs angeordnete, aus der Ober-

S fläche des Körpers nach außen ragende Rippen (24, 26, 28) aufweist, und daß diese Rippen (24, 26, 28) mit Knochensubstanζ in der Bohrung (14) in Eingriff bringbar sind und das Mittel zur anfänglichen Positionsfixierung der implantierten Gelenkpfanne (12) in der Bohrung (14) bilden.

18. Hüftgelenkpfannen-Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Außenfläche von einem porösen Überzug (22) gebildet wird.

¹ - Prothese, bei welchem in einen Hüf tknochen Öffnung gebohrt wird, dadurch g e k^e""n η zeich net, daß eine Versuchs-Gelenjqpianne gemäß Anspruch 12 eingesetzt^w^rtTT und daß nach Ermittlung der optimalen Lase^*äer Gelenkhöhlung diese Lage dadurch fjü-iert wird, daß für die Positionsfixierung vopcfetsehene Implantatrippen in Wirkungseingriff mit ■