DE4211347C2

DE4211347C2 - Pfanne für eine Hüftgelenk-Endoprothese

Info

Publication number: DE4211347C2
Application number: DE4211347A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Schug
Original assignee: S&G Implants GmbH
Current assignee: S&G Implants GmbH
Priority date: 1992-04-04
Filing date: 1992-04-04
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2012-04-05
Also published as: DE4211347A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Pfanne für eine Hüftgelenk-Endoprothese, mit einer metallischen Außenschale und mit einer in der Außenschale angeordneten Innenschale, die aus Kunststoffmaterial besteht und einen Hohlraum in Form eines Kugelabschnittes zur Aufnahme eines prothetischen Femurkopfes aufweist, wobei die Außenschale und die Innenschale vom Pfannenrand ausgehend je eine meridial verlaufende Ausnehmung aufweist.

Aus der DE 91 01 766 U1 ist eine Pfanne der eingangs genannten Art bekannt, die eine Außenschale und eine Innenschale aufweist, wobei beide Schalen eine vom Pfannenrand ausgehende, meridial verlaufende, seitliche Ausnehmung besitzen. Die Aussparung der Außenschale entspricht der anatomisch vorgegebenen Form der inzisura acetabuli, und die Aussparung der Innenschale ist entsprechend ausgebildet, um die Bewegungsfreiheit des Oberschenkelknochens bei implantierter Hüftgelenkprothese zu verbessern. Die Außenschale wird formschlüssig im natürlichen Beckenknochen verankert und auf diese Weise der gesamten Pfanne Stabilität und ein ausreichender Kraftschluß mit dem menschlichen Beckenknochen verliehen. Die Innenschale ist regelmäßig formschlüssig in der Ausnehmung der Außenschale gelagert und besteht aus relativ dickwandigem Kunststoffmaterial mit einem Hohlraum in Form eines Kugelabschnittes, der den Kopf eines prothetischen Femurteils der Hüftgelenk-Endoprothese gelenkig aufnimmt und eine möglichst abriebfreie Gelenkbewegung über einen möglichst langen Zeitraum sicherstellen soll. Die hohe Formsteifigkeit, welche der gesamten Pfanne durch die Außenschale verliehen wird, verhindert jedoch während des Gehens eine ausreichend spannungsarme Formanpas sung der Prothese an die ständige Formänderung des natürlichen Acetabulums, wodurch das natürliche Bewegungsspiel verändert oder gar gestört wird.

Aus der EP 0 051 729 A1 ein konzentrisches Hüftpfannen-Implantat bekannt, welches eine über die Rotationsachse der Innenfläche hinauslaufende Ausnehmung zeigt und hufeisenförmig ausgebildet ist. Dieses bekannte Pfannen-Implantat soll denjenigen Gelenkflächenteil ersetzen, der sich durch seine Struktur und Knorpeldicke als tragen de Stützfläche für den Femurkopf auszeichnet. Um so wenig natürli ches Gewebe wie nur möglich alloplastisch ersetzen zu müssen, besitzt dieses bekannte Pfannen-Implantat eine möglichst dünne Wandstärke und soll möglichst über seine gesamte Fläche mit dem natürlichen Beckenknochen fest verankert werden.

Aus der DE 33 31 191 C2 eine Kunststoff-Pfanne zur zementfreien Verankerung im Beckenknochen bekannt, deren halbkugelförmiger Hohlraum eine Exzentrizität zur Außenfläche besitzt, wobei im dickwandigen Bereich an der Außenfläche ein Verankerungszapfen angeordnet ist. Um eine gute und spannungsarme Verformbarkeit der gesamten Pfanne zu erzielen, ist eine schlitzförmige Ausnehmung vorgesehen, die vom dünnwandigen Pfannenbereich ausgeht und sich wenigstens bis zur Rotationsachse des Hohlraums hin erstreckt. Die Formanpassung dieser mit einer Ausnehmung versehenen Kunststoff pfanne ist daher sehr groß. Den ständigen Gehbewegungen des prothe tischen Femurkopfes kann die Pfanne durch Verformung nachgeben, so daß der Abrieb zwischen prothetischem Femurkopf und dem Pfannenhohl raum reduziert wird. Allerdings kommt es aufgrund der geringen Formsteifigkeit der Pfanne zu unerwünschten Relativbewegungen zwischen der Kunststoffpfanne und dem Beckenknochen bzw. einer zuvor auf den Knochen aufgebrachten Zementschicht, so daß an der Außen fläche der Kunststoffpfanne ein unerwünschter Abrieb entsteht, der zu Partikel-Wanderungen im Gewebe, und damit zu Schmerzen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pfanne der eingangs genann ten Art derart weiterzubilden, daß einerseits die Pfanne den natür lichen Bewegungen des Beckenknochens ausreichend flexibel folgen kann, andererseits jedoch gegenüber reinen Kunststoffpfannen die Relativbewegung zwischen Pfanne und Beckenknochen reduziert wird.

Diese Aufgabe wird bei der Pfanne der eingangs genannten Art erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausnehmung der Außenschale mindestens bis zu ihrem Pol verläuft, und daß die Außenfläche der metallischen Außenschale in vorgegebenen Bereichsabschnitten eine offenporige oder offenzellige Struktur aufweist.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die notwendige Elastizität zur Formanpassung an dem Beckenknochen in zwei Stufen, nämlich mittels der mindestens bis zum Pol reichenden Ausnehmung der Außenschale und mittels der randseitigen Ausnehmung der Innenschale realisiert wird, und daß insbesondere bei der Relativbewegung zwischen Außenschale und Knochen sowie zwischen der Außenschale und der Innenschale hochpolierte Metallflächen vorge sehen sind, die den unvermeidlichen Abrieb wesentlich reduzieren.

Es ist erfindungsgemäß also möglich, die Gesamtsteifigkeit des Pfannensystems in gewünschter Weise - gegenüber der bekannten geschlitzten Kunststoffpfanne - zu erhöhen und somit besser an die Elastizität des natürlichen Knochens anzupassen, dabei jedoch die notwendige Formanpassung der Innenpfanne an die Gehbewegung des prothetischen Femurkopfes zu gewährleisten. Außerdem wird die unerwünschte Relativbewegung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Knochen bzw. dem Knochenzement vermieden, die Relativbewegung wird verteilt auf die Bewegung zwischen dem Beckenknochen und der Außen fläche der Außenpfanne sowie zwischen der Innenschale und der Innenfläche der Außenpfannen, und diese Relativbewegungen verursa chen einen erheblich reduzierten Abrieb, da jeweils eine polierte Metallfläche an der Relativbewegung teilnimmt. Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäße Pfanne, die Resektion im Implant atlager sehr sparsam vorzunehmen, da nämlich im Bereich der Aus nehmung der Außenpfanne keine Resektion erforderlich ist.

Die Außenfläche der metallischen Außenschale ist in vorgegebenen Bereichsabschnitten mit einer offenporigen oder offenzelligen Struktur versehen, in die Knochengewebe einwachsen kann, wodurch in diesen Abschnitten ein flächiger und fester Verbund zwischen Außen schale und Beckenknochen entsteht.

Länge, Breite und die übrige Formgebung der bevorzugt schlitzförmi gen Ausnehmungen der Außenschale und der Innenschale legen die gewünschte Verformbarkeit der gesamten Pfanne fest. Diese Parameter lassen sich so wählen, daß eine gewünschte spannungsarme Formanpas sung an die ständigen Formänderungen des natürlichen Acetabulums während der Gehbewegungen bei geringem Abrieb erzielt werden kann.

Die Ausnehmungen der Außenschale und der Innenschale weisen näherungsweise dieselbe Form auf, wobei bevorzugt die Ausnehmung der Innenschale großer ist als die Außen nehmung der Außenschale. Beide Ausnehmungen besitzen dieselbe Ausrichtung derart, daß die Innenschale sich nur auf der Innenfläche der Außenschale, nicht jedoch durch die größere Ausnehmung hindurch am Knochen ab stutzt, um auch eine geringe Flächenberührung zwischen Innenschale und Knochengewebe bzw. Knochenzement zu verhindern.

Besonders bevorzugt ist zur Primärfixation der Pfanne mindestens ein Befestigungselement, bevorzugt eine Kno chenschraube, durch die Außenschale hindurch radial nach außen gerichtet und dient zur Befestigung der Außenscha le im Beckenknochen. Die Innenschale läßt sich bevorzugt nach dem Setzen des Befestigungselements, z. B. mittels einer Rastverbindung an der Außenschale befestigen.

Besonders bevorzugt ist die Außenfläche der Außenschale im cranialen Bereich mit einer offenporigen oder offen zelligen Struktur versehen, so daß das Knochengewebe in diese Struktur hineinwächst, wodurch in diesem Bereich ein flächiger fester Verbund zwischen Außenschale und Knochen entsteht, der die Verankerung mittels des Befe stigungselementes verbessert, dabei jedoch in diesem Bereich die natürliche Elastizität des Knochens derjeni gen des Metalls anpaßt.

Besonders bevorzugt läßt sich auch die Innenschale in einem vorgegebenen, bevorzugten cranialen Bereich flä chig oder an ihrem Rand mit der Außenschale fest verbin den.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Außenpfanne und Innenschale einer Pfanne;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die offene Seite der Pfanne gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Außenschale gemäß Fig. 1.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Pfanne von einer Hüftge lenk-Endoprothese in einer Gesamtdarstellung, Fig. 1 und 2 sowie in einer Einzeldarstellung der Außenpfanne, Fig. 3. Die Außenschale 2 besteht aus Metall, besitzt eine Außenfläche 3, die im cranialen Randbereich mit einer offenporigen oder offenzelligen Metallstruktur 9 ver sehen ist, vgl. Fig. 3. Die Außenpfanne 2 ist zu ihrem offenen Ende hin von einem Rand 8 begrenzt, der einen nach innen gerichteten Wulst 6 aufweisen kann. Die Außenschale 2 besitzt ferner eine Bohrung 7, durch die ein Befestigungselement, z. B. eine Knochenschraube im Knochengewebe verankerbar ist.

In die Außenschale, die z. B. um eine durch den Pol 1a verlaufende Rotationsachse 1 rotationssymmetrisch ausge bildet sein kann, ist eine Innenschale 20 aus Kunst stoffmaterial eingesetzt, die einen Hohlraum 22 in Form eines Kugelabschnitts besitzt, der von einer Innenfläche 24 begrenzt ist. Zum offenen Ende der Pfanne hin besitzt die Innenschale 20 eine Randfläche 26. Die Außenfläche der Innenschale 20 ist der Innenfläche 4 der Außenschale 2 angepaßt, und zwischen der Außenschale und der Innen schale läßt sich eine geeignete Rastverbindung, z. B. ein nach innen gerichteter Randwulst 6 der Außenschale und eine entsprechende Ausnehmung der Innenschale, verwirk lichen.

Die Außenschale 2 besitzt eine vom Pfannenrand 8 meri dial verlaufende Ausnehmung 10, die sich in der darge stellten Ausführungsform bis über die Rotationsachse 1 bzw. den entsprechenden Pol 1a hinaus erstreckt. Die Breite der Ausnehmung 10 vergrößert sich zum Pol 1a der Außenschale 2 hin.

Gemäß Fig. 2 besitzt ebenfalls die Innenschale 20 eine von der Randfläche 26 ausgehende, meridial verlaufende Ausnehmung 30, die sich ebenfalls - in der dargestellten Ausführungsform - bis über die Rotationsachse 21 der Innenschale 20 erstreckt. Die Ausnehmung 10 und die Ausnehmung 30 besitzen näherungsweise denselben Verlauf, die Ausnehmung 30 ist jedoch so bemessen, daß die Innen schale 20 nicht in die Ausnehmung 10 der Außenschale 2 hineinragt, wenn Innenschale und Außenschale so inein ander eingesetzt sind, daß die beiden Ausnehmungen 10, 30 in Richtung der Achse 1 gesehen miteinander fluchten. Eine feste Verbindung zwischen der Innenschale 20 und der Außenschale 2 findet z. B. über die am Rand umlaufen de Rastverbindung 6, 7 oder über eine im cranialen Be reich vorhandene flächige Rastverbindung statt.

Die Rotationsachse 1 der Außenschale 2 und die Rota tionsachse 21 der Innenschale 20 verlaufen parallel zueinander und besitzen in dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel eine Exzentrizität e zueinander.

Claims

1. Pfanne für eine Hüftgelenk-Endoprothese, mit einer metallischen Außenschale und mit einer in der Außenschale angeordneten Innen schale, die aus Kunststoffmaterial besteht und einen Hohlraum in Form eines Kugelabschnittes zur Aufnahme eines prothetischen Fe murkopfes aufweist,
wobei die Außenschale und die Innenschale vom Pfannenrand ausgehend je eine meridial verlaufende Ausnehmung aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) der Außenschale (2) mindestens bis zu ihrem Pol (1a) verläuft, und daß die Außenfläche (3) der metallischen Außenschale (2) in vorgegebenen Bereichsab schnitten eine offenporige oder offenzellige Struktur aufweist.

2. Pfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (30) der Innenschale (20) bis über die Rotationsachse (21) der Innenschale (20) verläuft.

3. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (10, 30) zum Pol (1a) der Außenschale (2) hin ausweiten.

4. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (10, 30) der Außen schale (2) und der Innenschale (20) näherungsweise dieselbe Form besitzen und zueinander fluchtend angeordnet sind.

5. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Primärfixation mindestens ein Befestigungselement (5) durch die Außenschale (2) hindurch radial nach außen in das angrenzende Knochengewebe gerichtet ist.

6. Pfanne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (5) eine Kno chenschraube ist.

7. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (3) der Außenschale (2) eine offenporige oder offenzellige Struktur nur im cranialen Bereich aufweist.

8. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (20) nur in einem vorgegebenen Bereich mit der Außenschale (2) fest verbunden ist.

9. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (20) am Rand (8) der Außenschale (2) einrastbar ist.

10. Pfanne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse des Hohlraums (22) der Innenschale (20) einen Versatz gegen den Pol (1) der Außenschale (2) aufweist.

11. Pfanne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (20) nur lokal im cranialen Bereich an der Innenfläche (4) der Außenschale (2) befe stigt ist.