DE68907668T2

DE68907668T2 - Mit einem Stützringflansch versehenes Acetabularteil einer Hüftgelenksprothese.

Info

Publication number: DE68907668T2
Application number: DE89308133T
Authority: DE
Inventors: Philip Shelley
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: Smith and Nephew Inc
Priority date: 1988-08-17
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2009-08-11
Also published as: GB8819587D0; EP0357270A1; EP0357270B1; CA1329865C; JPH02142558A; DE68907668D1; JP2958026B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hüftgelenksprothese und insbesondere den Acetabularteil einer Hüftgelenksprothese.
Prothesen zum Ersetzen von Hüftgelenken sind weithin bekannt. Ursprünglich konnte nur das kugelförmige Ende am Kopf des Oberschenkelknochens ersetzt werden, es hat sich seither aber auch als möglich erwiesen, entweder einen Teil des Hüftgelenkes, d.h. die Hüftgelenkspfanne, auch Acetabularhöhle genannt, oder das kugelförmige Ende auf dem Oberschenkelknochen zu ersetzen.
Bekannte Acetabularbecherimplantate, die den Pfannenteil eines künstlichen Hüftgelenkes bilden, weisen auf: eine Metallbecherschale, die in einem Hohlraum im Beckenknochen eines Patienten befestigt ist, und eine innere Auskleidung aus Kunststoffmaterial, die eine kugelförmige Stützfläche zur Aufnahme des Kugelteils des Gelenks bietet. Die Metallbecherschale kann mit einem Außengewinde versehen sein, um eine Verankerung im Beckenknochen zu erleichtern, oder kann mittels anderer Verfahren, z.B. mittels Zement oder Schrauben, befestigt werden.
Die meisten gegenwärtig verwendeten Ausführungen von Metallbecherschalen können in zwei grundlegende Profile eingeteilt werden - kegelstumpfförmig und halbkugelförmig, da diese Formen leicht mit rotierenden Reibahlen hergestellt werden können. In allen Fällen sind die Ausführungen auf die Sohle und die Innenwände des Acetabulums angewiesen, was die Verankerung und die Übertragung der Kräfte betrifft, denen das Gelenk ausgesetzt ist.
Es gibt verschiedene Ausführungen von Acetabularbecherimplantaten, die einen kontinuierlichen oder unterbrochenen, um den Umf ang verlaufenden Flansch, nachstehend Ringflansch genannt, um die Öffnung des Becherimplantats herum aufweisen. US-Patent Nr. 4 563 778 offenbart eine Acetabularbecherbaugruppe mit einem Ringflansch, wobei eine Becherbaugruppe angepaßt ist, um mit Knochenzement befestigt zu werden. US-Patent Nr. 3 982 281 offenbart eine Acetabularbecherbaugruppe mit einem Ringflansch, dessen Becherbaugruppe so in das Acetabulum eingesetzt wird, daß anfänglich ein Zwischenraum zwischen dem Flansch und der Kochenstruktur vorhanden ist, um eine Anpassungsbewegung in der Vorrichtung zu ermöglichen, bevor der Flansch mit dem Knochen in Berührung kommt. US-Patent Nr. 4 180 873 offenbart eine kegelstumpfförmige Becherschale mit einem Ringflansch, der durch Preßpassung in einen vorbereiteten Knochenhohlraum eingepaßt wird.
Es ist eine anatomische Tatsache, daß der dickste und stärkste Teil des Beckens im Acetabularbereich der Rand des Acetabulums ist. Dieser Rand weist jedoch einen unebenen und unregelmäßigen Außenrand auf, dessen Nutzung zum Tragen von Lasten in einer Hüftgelenksprothese ausgeschlossen ist. Es wurde jetzt herausgefunden, daß durch Glätten des Randes des Acetabulums und durch Ausstatten einer Metallbecherschale mit einem Flansch, der auf der bearbeiteten Fläche aufliegt, die potentielle Tragfähigkeit des Randes des Acetabulums zusätzlich zu den inneren Oberflächen des Acetabulums effektiv genutzt werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird deshalb ein Acetabularimplantat für eine Hüftgelenksprothese bereitgestellt, das eine Metallbecherschale aufweist, die angepaßt ist, um in dem Acetabulum eines Patienten befestigt zu werden, wobei die Metallbecherschale eine Aushöhlung aufweist, in die eine Auskleidung eingesetzt werden kann, um eine kugelförmige Stützfläche für den Kugelteil des Hüftgelenks zur Verfügung zu stellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbecherschale drei Öffnungen, die zum Einsetzen von Schrauben in das Ilium, das Ischium und den Pubicramus des Patienten angeordnet sind, und einen kontinuierlichen Ringflansch um die Öffnung der Aushöhlung herum aufweist, wobei der Flansch einen Außendurchmesser aufweist, der wenigstens 10% größer als der Außendurchmesser des übrigen Teils der Metallbecherschale an ihrem weitesten Punkt ist, und der Ringflansch eine Stützfläche zur Verfügung stellt, um den Rand des Acetabulums des Patienten zu berühren, wenn die Metallbecherschale eingepaßt ist.
Der Ringflansch der erfindungsgemäßen Metallbecherschale stellt eine effektive Vorrichtung bereit, um Kräfte im Hüftgelenk auf den Beckenknochen zu übertragen, wobei die Beanspruchungen in anderen Teilen des Gelenkes reduziert werden. Der Ringflansch hat im wesentlichen einen Außendurchmesser, der 10 bis 40%, vorzugsweise 20 bis 40%, größer ist als der des übrigen Teils der Metallbecherschale. Die Stützfläche des Ringflansches ist vorzugsweise eben und steht im rechten Winkel zu der Längsachse der Aushöhlung, obwohl die Ebene der Stützfläche in bezug auf die Längsachse der Aushöhlung leicht geneigt sein kann. Die Stützfläche kann auch kegelstumpfförmig oder gewölbt sein. Der Flansch ist vorzugsweise kontinuierlich, um eine maximale Übertragung von Kräften auf den Beckenknochen zu ermöglichen, aber einige Unterbrechungen, z.B. Schlitze oder Einschnitte, sind zulässig.
Die Metallbecherschale ist an dem Acetabulum mit herkömmlichen Methoden, z.B. Zement, Schraubgewinde an der äußeren Oberfläche, oder durch Schrauben, die durch die Schale hindurchreichen, befestigt. Um den Durchmesser und die Länge der Schrauben (und die Verankerung der Metallbecherschale) zu maximieren, werden bei diesem Aufbau drei Schrauben verwendet, die in das Ilium, das Ischium und in den Pubicramus hereinragen. Die Metallbecherschale weist drei Öffnungen zum Aufnehmen solcher Schrauben auf, die zwecks optimaler Positionierung jeweils im richtigen Winkel gebohrt wurden, und die Schrauben können leicht mittels einer Führung eingeführt werden, um eine genaue Positionierung sicherzustellen. Die folgende Anordnung der Öffnungen und Positionierung der Schrauben ist besonders nützlich:
In der Draufsicht liegt der Winkel, der zwischen einer Linie, die durch den Mittelpunkt der Öffnung für die obere Schraube und den Mittelpunkt der Aushöhlung verläuft, und einer Linie, die durch den Mittelpunkt einer Öffnung für eine untere Schraube und den Mittelpunkt der Aushöhlung verläuft, entsteht, im Bereich von 100 bis 160º, die Öffnungen sind vorzugsweise bei 0º, 130º und 230º angeordnet.
In der Seitenansicht liegt der Winkel, der zwischen der Längsachse der Aushöhlung und der Längsachse der Öffnung für die obere Schraube und der Längsachse der Aushöhlung entsteht, zwischen 20 und 45º, vorzugsweise bei 30º, und der Winkel, der zwischen der Längsachse einer Öffnung für eine untere Schraube und der Längsachse der Aushöhlung entsteht, zwischen 35 und 75º, vorzugsweise bei 50º.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Verwendung in einer Hüftgelenksprothese die Kombination eines erfindungsgemäßen Acetabularimplantats mit einem oder beiden des Folgenden bereitgestellt:
- einem Aufreibwerkzeug mit einem Blatt zum Aufschaben des Randes des Acetabulars und
- einem Führungswerkzeug zum Ausrichten der Schrauben, zum Verankern des Acetabularimplantats in Position mit den Öffnungen in der Metallschale.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Metallbecherschale;
Fig. 2 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Becherschale;
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Acetabulum mit einer Metallbecherschale, die am Beckenknochen verankert ist;
Fig. 4 und 5 ein Aufreibwerkzeug und ein Blatt zum Aufreiben des Randes des Acetabulums; und
Fig. 6 eine Führung zum Ausrichten beim Einführen van Schrauben durch die Metallbecherschale in den Beckenknochen.
Gemäß Fig. 1 bis 3 weist die Metallbecherschale 2 einen im wesentlichen halbkugelförmigen Körper 4 auf, der die Begrenzung für eine Aushöhlung 6 bildet. Die Schale weist einen Ringflansch 8 mit einem Durchmesser 'X' auf, der 10 bis 40% größer ist als der Durchmesser 'Y', der größte Außendurchmesser des übrigen Teils der Metallbecherschale. Der Flansch 8 hat eine Stützfläche 10, die auf der erforderlichen Oberfläche 12 des Randes des Acetabulums aufliegt, wenn die Becherschale eingepaßt ist (siehe Fig 3). Die Becherschale ist vorzugsweise aus Titan oder einer Titanlegierung mit Aluminium oder Vanadium hergestellt.
Fig. 1 bis 3 zeigen außerdem die Anordnung der Öffnungen und der Schrauben zum optimalen Befestigen der Metallbecherschale im Beckenknochen 14 (Fig. 3). Die Mittelpunkte der Öffnungen 22 und 24 für die unteren Schrauben sind so angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei sie auf jeder Seite der Öffnung 20 für die obere Schraube Winkel von 100 bis 160º bilden. In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 bildet die Längsachse der Öffnung für die obere Schraube mit der Längsachse der Aushöhlung einen Winkel von 20 bis 45º, und die Aushöhlungen für die unteren Schrauben bilden einen Winkel von 35 bis 70º. Die Schrauben 26 und 28 können unter Verwendung der Führung gemäß Fig. 6 bei richtiger Ausrichtung ohne weiteres durch die Öffnungen eingeführt werden. Die Führung weist auf: einen Einsatz 60, der in der Metallbecherschale positioniert wird, und drei Löcher mit einem Durchmesser, der dem Außendurchmesser der Schrauben entspricht, wobei die Knochen nach den für die Schrauben erforderliche Positionierung ausgerichtet werden. Die Löcher der Führung werden nach den Öffnungen in der Metallbecherschale ausgerichtet und die Schrauben in die entsprechenden Löcher in der Führung eingeführt und in den Beckenknochen eingeschraubt, um die Metallbecherschale sicher zu verankern.
Um ein gutes Einpassen der Metallbecherschale sicherzustellen, muß das Acetabulum in der herkömmlichen Weise aufgerieben und der Rand des Acetabulums nachgeschabt oder aufgerieben werden, um eine sich gut anfügende Aufnahmefläche für die Stützfläche des Flansches zur Verfügung zu stellen. Fig. 4 zeigt ein Aufreibwerkzeug mit einem Blatt 40 zum Aufschaben des Randes des Acetabulums. Das Ende 42 des Werkzeuges weist einen Zentrierkörper auf, der in das Acetabulum eingesetzt wird, und das Instrument wird gedreht, so daß das Blatt 40 den Rand des Acetabulums aufschabt, um eine glatte Oberfläche zur Verfügung zu stellen.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines geeigneten Blattes mit einer Schneidkante 50 und einem Radius R, der so gewählt ist, daß er mindestens die Hälfte des Durchmessers des Flansches beträgt.
Die erfindungsgemäße Metallbecherschale kann mit herkömmlichen Kunststoffen und/oder keramischen Einsätzen verwendet werden, um die kugelförmige Stützfläche für die Gelenkkugel bereitzustellen. Die Metallbecherschale kann auch dem Aufbau der Metallbecherschale entsprechen, die in unserer, im Zusammenhang damit stehenden Britischen Patentanmeldung Nr. 8 819 589 offenbart ist, die folgendes beschreibt: ein Acetabularimplantat mit einer Metallbecherschale, das angepaßt ist, um am Beckenknochen eines Patienten befestigt zu werden, und einen Kunststoffeinsatz zur Aufnahme des Kugelteils eines Hüftgelenks, wobei die Aushöhlung der Metallbecherschale und die äußere Oberfläche des Kunststoffeinsatzes so dimensioniert sind, daß sie bei Körpertemperatur des Patienten eine Preßpassung des Kunststoffeinsatzes in der Aushöhlung erlauben, wobei die Oberfläche der Metallschale, die die Aushöhlung bildet, mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist, in die das Kunststoffmaterial des Einsatzes fließen kann, wenn der Einsatz eingepaßt wird, um eine mechanische Verbindung zwischen dem Einsatz und der Becherschale zu schaffen und dadurch den Einsatz gegen auf die Metallbecherschale wirkende Dreh- und Ablenkungskräfte zu sichern. Die Öffnungen können zweckmäßigerweise die Form einer konzentrischen Rille nahe der Öffnung der Aushöhlung und einer oder mehrerer radialer Rillen haben.

Claims

1. Acetabularimplantat für eine Hüftgelenkprothese, mit einer Metallbecherschale (2), die angepaßt ist, um in dem Acetabulum eines Patienten befestigt zu werden, wo bei die Metallbecherschale eine Aushöhlung (6) aufweist, in die eine Einlage eingesetzt werden kann, um eine sphärische Lagerfläche für den Kugelteil des Hüftgelenks zur Verfügung zu stellen, wobei die Metallbecherschale drei Öffnungen (20, 22, 24) aufweist, die zum Einsetzen von Schrauben in das Ilium, das Ischium und den Pubicramus des Patienten angeordnet sind, und einen kontinuierlichen kreisförmigen Flansch (8) um die Öffnung der Aushöhlung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch einen äußeren Durchmesser aufweist, der wenigstens 10 % größer als der äußere Durchmesser des übrigen Teils der Metallbecherschale an ihrem weitesten Punkt ist, und der Ringflansch eine Stützfläche (10) zur Verfügung stellt, um den Rand des Acetabulums des Patienten zu berühren, wenn die Metallbecherschale eingepaßt ist.

2. Acetabular-Implantat nach Anspruch 1, wobei der Außendurchmesser des Flansches (8) 10 bis 40 % größer als der übrige Teil der Metallbecherschale ist.

3. Acetabular-Implantat nach Anspruch 2, wobei der Außendurchmesser des Flansches (8) 20 bis 40 % größer als der übrige Teil der Metallbecherschale ist.

4. Acetabular-Implantat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stützfläche (10) des Flansches eben und im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse der Aushöhlung ist.

5. Acetabular-Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stützfläche (10) des Flansches stumpf konisch ist.

6. Acetabular-Implantat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die drei Öffnungen so angeordnet sind, daß:

in der Draufsicht der Winkel zwischen einer Linie, die durch das Zentrum der Öffnung für die obere Schraube und das Zentrum der Aushöhlung verläuft und einer Linie, die durch das Zentrum einer Öffnung für eine untere Schraube und das Zentrum der Aushöhlung verläuf£, im Bereich von 100 bis 160º ist, und

in der Seitenansicht der Winkel zwischen der Längsachse der Öffnung für die obere Schraube und der Längsachse der Aushöhlung 20 bis 45º ist und der Winkel zwischen der Längsachse einer Öffnung für eine untere Schraube und der Längsachse der Aushöhlung 35 bis 75º ist.

7. Acetabular-Implantat nach Anspruch 6, wobei die drei Öffnungen so angeordnet sind, daß:

in der Draufsicht die Zentren der Öffnungen bei 0, 130 und 230º angeordnet sind, wobei die Öffnung für die obere Schraube bei 0º liegt, und

in der Seitenansicht der Winkel für die Öffnung der oberen Schraube 30º und der Winkel für die Öffnungen der unteren Schrauben 50º ist.

8. Kombination des Acetabular-Implantats nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem oder beiden von:

einem Aufreibwerkzeug mit einem Blatt zum Schaben des Randes des Acetabulums, und

einem Führungswerkzeug zum Ausrichten der Schrauben, die zum Verankern des Acetabular-Implantats in seiner Position verwendet werden, mit den Öffnungen (20, 22, 24) in der Metallbecherschale (2).

9. Kombination nach Anspruch 8, wobei das Blatt (40) des Aufreibwerkzeugs eine Schneidkante (50) und einen Radius aufweist, der mindestens der halbe Durchmesser des kontinuierlichen Ringflansches (8) des Acetabular-Implantats ist.

10. Kombination nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Aufreibwerkzeug eine Längsachse aufweist und die Schneidkante (50) des Blattes (40) in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Aufreibwerkzeuges ist.

11. Kombination nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Führungswerkzeug einen Einsatz (60) aufweist, der innerhalb der Metallbecherschale (2) angeordnet ist, wobei der Einsatz (60) drei Löcher aufweist, die mit den Öffnungen (20, 22, 24) der Metallbecherschale (2) ausrichtbar sind, so daß in die Löcher eingesetzte Schrauben durch die Öffnungen (20, 22, 24) in den Beckenknochen geschraubt werden können, um das Implantat sicher in seiner Position zu verankern.