DE69904778T2

DE69904778T2 - Gelenkpfanne für Hüftprothese

Info

Publication number: DE69904778T2
Application number: DE69904778T
Authority: DE
Inventors: Charles Alvernhe; Muriel Benedetto; Jean-Loup Cartier; Patrick Cuinet; Gerard De Witte; Pierre-Luc Fresard; Jean-Francois Grobert; Jean-Pierre Lantuejoul; Antoine Mironneau; Marc-Henri Rosas
Original assignee: Biomet Merck France SRL
Current assignee: Alvernhe Charles Nancy Fr; Brechet Marie Madeleine Blanzy Fr; Cartier Jean-Loup Gap Fr; Cuinet Patrick Etoile Sur Rhone Fr; Fresard Pierre-Luc Saint Etienne Fr; Lantuejoul Jean-Pierre Saint Ismier Fr; Mironneau Antoine Davezieux Fr; ROSAS, MARC-HENRI, ANGERS, FR
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: FR2779341B1; ATE230584T1; EP0963740B1; DE69904778D1; EP0963740A1; ES2188119T3; FR2779341A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkpfanne für eine Hüfttotalendoprothese.
Auf bekannte Weise umfaßt eine Hüftprothese im wesentlichen zwei Teile, jeweils ein femorales Element oder Schaft, welches dazu bestimmt ist, in den Markraum des mit einer Prothese zu versehenen Oberschenkelknochens eingesetzt zu werden, und welches an seinem freien Ende einen Kugelkopf trägt, und eine im Bereich der Hüftpfannenausnehmung der Beckenschaufel des betroffenen Gelenks angebrachte Gelenkpfanne, welche dazu bestimmt ist, den Kugelkopf des genannten femoralen Elementes aufzunehmen.
Genauer gesagt, ist diese Gelenkpfanne aus zwei verschiedenen Teilen hergestellt, nämlich:
- einer "Stütz"-Schale, welche dazu vorgesehen ist, in die Hüftpfannenausnehmung der Beckenschaufel eingesetzt zu werden;
- und einem "Gleit"-Kern oder -Einsatz, der dazu bestimmt ist, in die Stütz-Schale eingesetzt zu werden, und dessen halbkugelförmige Innenfläche dazu vorgesehen ist, den Kugelkopf des femoralen Elements aufzunehmen.
Während sehr langer Zeit war der Einsatz derart hergestellt, daß er sich satt in die Stütz-Schale einfügt, so daß er sich soweit wie möglich an diese anschmiegt und vollständig unbeweglich in bezug auf die genannte Schale ist.
Jedoch wurde vor etwa zwanzig Jahren ein neuer Ansatz vorgeschlagen, der darin bestand, dem Einsatz eine vollständige Beweglichkeit in der Schale zu verleihen. Auf diese Weise weist die so hergestellte Prothese eine doppelte Grenzfläche, nämlich einerseits zwischen Gelenkpfanne und Einsatz und andererseits zwischen Einsatz und femoralem Kopf, auf, wodurch außer den Gefahren der Luxation insbesondere die Gefahren des Herausreißens verringert weiden können.
Tatsächlich sind aufgrund dieser doppelten Grenzfläche die primären und sekundären Verankerungen sehr viel weniger beansprucht. So bewegt sich bei normalen Bewegungen der femorale Kopf in bezug auf den Einsatz, welch letzterer vorteilhafterweise selbstfixierend ist, und in extremen Momenten ist der Einsatz geeignet, sich in bezug auf die Gelenkpfanne zu bewegen, wodurch die Gefahren des Losreißens und Herausreißens drastisch reduziert werden.
Ferner ist dank dieser doppelten Gleit-Grenzfläche die Abnutzung des den Einsatz bildenden Materials, im allgemeinen Polyethylen, begrenzt und die Konzentration der Belastungen im Bereich der Grenzfläche zwischen Knochen und Schale ist reduziert.
Wenn auch unbestrittenerweise diese doppelte Beweglichkeit, welche eine doppelte Gleit-Grenzfläche zur Folge hat, die Realisierung wesentlicher Fortschritte bezüglich der Haltbarkeit der Prothese erlaubt hat, weist das vorgeschlagene System dennoch einige Nachteile auf.
Zunächst ist es notwendig, um die Beweglichkeit des Einsatzes in der Schale zu erlauben, seine Selbstsicherung innerhalb der Schale derart vorzusehen, daß diese notwendigerweise eine Form aufweist, welche eine einfache Halbkugel verlängert. Unter Berücksichtigung der mit der Anatomie verbundenen Belastungen ist die Basis der Schale jedoch nicht in ein und derselben Ebene angeordnet, sondern weist im Gegenteil zwei Ebenen auf, welche sich im wesentlichen im Bereich des durch die Hauptachse der genannten Schale verlaufenden Durchmessers schneiden. Dieser Schnittbereich erzeugt hervorstehende "Hörner", die derart angeordnet sind, daß sie eine Irritation des Psoas erzeugen können, da dieser in diesem Bereich reibt. Diese Psoas- Irritation führt zu Schmerzen für den Patienten.
Ferner kann die im Bereich der Basis der genannten Schale durchgeführte Abtragung in Anbetracht der anatomischen Belastungen Reibungen zwischen dem Hals des femoralen Elementes und dem äußeren Rand der Gelenkpfanne während kombinierten Flexions- und Rotationsbewegungen erzeugen. Diese Reibungen sind imstande, eine vorzeitige Abnutzung der Schale und die Freisetzung schädlicher Partikel zu verursachen.
Wenn die Befestigung der Schale durch Verankerungsstifte abgeschlossen ist, ein Stift in dem Os ischium und ein Stift in der Beckenschaufel, bestehen Gefahren von Konflikten zwischen dem Gelenkpfannen-Einsatz und dem oberen Ende der genannten Stifte. Außer der daraus resultierenden Abnutzung, welche Polyethylen-Partikel freisetzen und daher zu einer Osteolyse und so zu einem Herausreißen der Gelenkpfanne führen kann, kann dieser Konflikt ein Hindernis für die freie Drehung des Einsatzes in der Schale sein und daher zur Zerstörung einer der Gleit-Grenzflächen, welche Gegenstand der Prothese sind, führen. Eine Gelenkpfanne für eine Hüftprothese mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument FR-A-2 686 502 bekannt.
Gegenstand der Erfindung ist die Überwindung dieser verschiedenen Nachteile. Sie zielt auf eine Gelenkpfanne für eine Hüftprothese, welche geeignet ist, nach dem "Preß-Fit"-Verfahren angebracht zu werden, das heißt, gemäß einem Verfahren, bei dem nach dem Auffräsen der Gelenkpfanne die Schale direkt ohne zusätzliches Befestigungssystem eingefügt wird, und das eine doppelte Beweglichkeit, nämlich des Einsatzes in der Schale und des Kopfes des femoralen Elements in dem Einsatz, verleiht, und somit einen doppelten Bereich an Gleit-Grenzflächen zu bieten.
Diese Gelenkpfanne für Hüftprothesen umfaßt:
- eine Stütz-Schale, welche dazu bestimmt ist, in die Hüftpfannenausnehmung der Beckenschaufel eingesetzt zu werden, und einen von ihrer Basis ausgehenden partiellen Freischnitt aufweist;
- einen Gleiteinsatz, der dazu bestimmt ist:
-- in die Stütz-Schale eingesetzt zu werden, wobei er darin eine vollständige Beweglichkeit beibehält;
-- und den Kopf des femoralen Elementes der genannten Prothese selbstfixierend aufzunehmen.
Diese Gelenkpfanne ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schale eine zylindrisch-halbkugelförmige Form aufweist und im Bereich ihres Äquators durch einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt verlängert ist, wobei der partielle Freischnitt, den sie aufweist, sich stetig entwickelt und sich symmetrisch aus einer Zone im Bereich oberhalb der Hauptachse der Schale bis zu ihrem unteren Rand erstreckt.
Mit anderen Worten besteht die Erfindung einerseits im Optimieren des bogenförmigen Ausschnittes, das heißt der Abtragung, welche von der Basis der Schale ausgeht und dem daraus resultierenden Freischnitt eine sich stetig entwickelnde (evolvierende) Form ohne jeden Winkel und ohne jede stark ausgeprägte Form verleiht. Diese Optimierung der Abtragung wird durch die der Schale verliehene zylindrisch-halbkugelförmige Form möglich. Auf diese Weise wird die Reibung mit dem Psoas reduziert, wenn nicht aufgehoben, wobei weiterhin eine korrekte Positionierung der Schale, insbesondere ohne Erzeugung von über die die Schale aufnehmende Knochenhöhle hinausragenden Vorsprüngen, ermöglicht wird.
Gemäß der Erfindung ist der Ausgangspunkt des sich stetig entwickelnden Freischnitts fünfzehn Millimeter von der Hauptachse der Schale in Richtung ihrer Oberseite entfernt, und zwar unabhängig von der Größe der verwendeten Schale.
Gemäß der Erfindung weist die Außenseite der Schale eine strukturierte Zone auf, der sich im wesentlichen über ein Drittel ihrer Höhe, gerechnet von der Basis, erstreckt, wobei diese Zone mit einer Mehrzahl von glatten Zonen ohne jede Strukturierung versehen ist.
Es sind mindestens drei glatte Zonen angeordnet, nämlich eine entlang der Symmetrieebene der Schale an ihrem oberen Ende und zwei andere, die symmetrisch zu beiden Seiten der ersten angeordnet sind.
Die Art, in der die Erfindung realisiert werden kann, und die Vorteile, die sich aus ihr ergeben, gehen besser aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen hervor, die beschreibend und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben sind.
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Hüfttotalendoprothese gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung in der Frontalebene und Fig. 3 eine Ansicht in der Sagittalebene.
Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Schale der Gelenkpfanne nach der Erfindung.
Fig. 5 ist eine sagittale Schnittansicht.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht, von der die Fig. 7 ein Detail darstellt.
Fig. 8 ist eine sagittale Ansicht, und Fig. 9 ist eine Unteransicht dieser Schale.
Fig. 10 ist eine schematische Schnittdarstellung der mit dem Einsatz versehenen Schale und ihrer Zusammenwirkung mit dem femoralen Kopf.
Fig. 11 ist die Darstellung eines Details der Fig. 10.
Die Fig. 12, 13 und 14 sind ähnliche Ansichten einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schale, entsprechend den Fig. 6, 8 und 9.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Hüfttotalendoprothese gemäß der Erfindung dargestellt. Diese umfaßt im wesentlichen einen Schaft 1 oder femorales Element, welches, wie gesagt, dazu bestimmt ist, in den Markraum des mit der Prothese zu versehenen Oberschenkelknochens eingesetzt zu werden. Dieser Schaft geht in einen Prothesenhals 2 über, der in einem Morsekonus endet, welcher zur Aufnahme eines Kugelkopfes 3 bestimmt ist, der beispielsweise aus Zirkon-Keramik, aus rostfreiem Stahl oder einer Chrom- Kobalt-Legierung hergestellt ist. Diese Elemente 1, 2 und 3 bilden so das femorale Element der Prothese.
Der Kugelkopf 3 ist dazu bestimmt, in einem insbesondere aus Polyethylen hergestellten Einsatz 5 mit einer zur Kugelform des femoralen Kopfes 3 komplementären Innenfläche aufgenommen zu werden. Dieser Einsatz 5 weist eine Rotationssymmetrie auf und ist selbst in einer metallischen Schale 4 aufgenommen. Letztere weist eine flache Kuppel 6 auf.
Die Anordnung 4, 5 bildet die Gelenkpfanne, wobei diese Anordnung dazu bestimmt ist, in die Hüftpfannenausnehmung des betroffenen Gelenkes eingesetzt zu werden.
Der Gleiteinsatz 5, wie gesagt, aus Polyethylen hergestellt, ist selbstfixierend, so daß der Kopf 3 des femoralen Elementes schwer aus diesem herausziehbar ist, wobei die Einschlagkraft beispielsweise 140 kg beträgt. Auf diese Weise beschränkt man die Luxationsrisiken. Dagegen ist er sehr gut beweglich innerhalb dieses Einsatzes.
Gemäß der Erfindung ist der Einsatz 5 ebenfalls in der Schale 4 beweglich. Auf diese Weise erzielt man eine doppelte Beweglichkeit, einerseits des Einsatzes in bezug auf die Schale 4 und andererseits des femoralen Kopfes 3 in bezug auf den Einsatz 5.
Die metallische Schale 4 gemäß der Erfindung wird genauer in Verbindung mit den Fig. 5 bis 9 beschrieben. Erfindungsgemäß weist sie eine zylindrisch-halbkugelförmige Form auf, wie man in Fig. 5 im Schnitt sehen kann.
Es ist zu beobachten, daß die halbkugelförmige Form durch einen zylindrischen Abschnitt der Höhe h von typischerweise 8 mm unabhängig von der Größe der verwendeten Prothese verlängert wird. Außerdem weist die Basis 10 der Schale einen sich stetig entwickelnden Freischnitt 8 auf den posterioren und anterioren Seiten auf, wobei dieser Freischnitt in einem gewissen Abstand von der Hauptachse 7 der Gelenkpfanne und insbesondere 15 mm I in Richtung der superioren oder proximalen Seite beginnt, um das inferiore oder distale Ende 9 der Schale zu erreichen. Dieser "Spline"-artige Freischnitt erlaubt auf diese Weise, das Überragen der Schale über die Knochenpfanne zu beschränken und dadurch Konfliktrisiken, insbesondere Risiken der Reibung mit dem Psoas, zu reduzieren, welche, wie gesagt, Schmerzen des Patienten hervorrufen. Ferner und insbesondere erlaubt dieser Freischnitt, Konflikte zwischen dem Hals des Femoralschafts und der Schale zu begrenzen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weist wenigstens ein Drittel der Schale, gerechnet von der Basis, auf der Außenfläche Strukturen 11 auf, welche dazu bestimmt sind, die Primärverankerung, insbesondere bei ihrem Anbringen nach der Preß-Fit-Technik, zu begünstigen.
Genauer gesagt und wie in der Detailansicht der Fig. 7 dargestellt, weist diese Reliefstruktur 11 eine progressive Überdicke 20 auf, welche durch radiale Vorsprünge gebildet wird, die dazu vorgesehen sind, eine Unregelmäßigkeit in der Belastungsverteilung an der Grenzfläche zwischen der Befestigungsstruktur und der einfachen oder glatten Kugel zu vermeiden. Ferner ermöglichen diese radialen Vorsprünge, die Rotation der einmal implantierten Gelenkpfanne zu begrenzen.
Weiterhin bildet diese progressive Überdicke eine gewisse Unregelmäßigkeit 21, welche dazu bestimmt ist, die Sekundärbefestigung der einmal implantierten Gelenkpfanne zu begünstigen.
Schließlich werden durch die allgemeine Struktur der Gelenkpfanne die Protrusionsrisiken ebenfalls reduziert.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist diese strukturierte Zone im Bereich von drei Zonen durch verschiedene Unterbrechungen 12, 13 und 14 unterbrochen, wobei diese in Fig. 9 dargestellten Unterbrechungszonen die äquatoriale Unversehrtheit der Knochenpfanne respektieren, um Mikro- Drehbewegungen und daher jedes Risiko des Herausreißens der Gelenkpfanne zu vermeiden.
Diese Unterbrechungszonen, welche einerseits im oberen Bereich der Schale entlang ihrer Symmetrieebene und ebenfalls zu beiden Seiten hiervon angeordnet sind, erfüllen auch die Funktion, die Ausrichtung der Schale nach ihrer Implantation in der Knochenpfanne zu verfeinern, da sie eine gewisse Bewegungsfreiheit nach dem Einschlagen bieten, was eine durchgehende Strukturierung nicht ermöglichen würde.
In Verbindung mit den Fig. 12, 13 und 14 ist eine andere Ausführungsform der Schale dargestellt, bei der Fixierungsstifte 18 in dem Os ischium und dem Os pubis die Fixierung der genannten Schale vervollständigen und optimieren. Mit anderen Worten wird die Preß-Fit-Fixierung durch eine Dreipunktfixierung verstärkt, nämlich einerseits durch die zwei fraglichen Stifte 18 und andererseits durch eine obere Lasche 19, welche dazu bestimmt ist, mit der Beckenschaufel verschraubt zu werden.
Vorteilhafterweise ist die gesamte Außenfläche der Schale mit einer Schicht aus Hydroxyapatit überzogen, um die Sekundärbefestigung auf bekannte Weise zu begünstigen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die periphere Außenkante 16 des Polyethyleneinsatzes 5 gerundet, wie in den Fig. 10 und 11 ersichtlich. Auf diese Weise erlaubt diese besondere Form dem genannten Einsatz, über die ihn und das Gelenk umgebenden Gewebe 15 zu gleiten und ihm eine gesteigerte Beweglichkeit in bezug auf diese Gewebe zu verleihen und Anschlags-Phänomene zu vermeiden, die bei Einsätzen nach dem Stand der Technik auftreten. So werden Reibungen und daraus resultierende Schmerzen verringert.
Gleichzeitig ist die Innenkante 17 des genannten Einsatzes 5 gefast, wie klar aus der Fig. 10 ersichtlich, so daß die Gelenkfreiheit gesteigert wird und außerdem der Kontakt zwischen dem Hals 2 des femoralen Elementes und dem Einsatz 5 begrenzt wird, damit die Gefahren der Erzeugung von Abnutzungsabrieb des Polyethylens und damit die Gefahren der Osteolyse, welche auf bekannte Weise zu einem Herausreißen führen, begrenzt werden.
Die Gelenkpfanne nach der Erfindung erlaubt also die Optimierung des Prinzips der doppelten Beweglichkeit und der zwei Bereiche einer Gleit- Grenzfläche, deren Vorteile bereits bekannt sind.
Aufgrund ihrer besonderen Struktur erlaubt sie, die verschiedenen Zonen potentieller Konflikte einzugrenzen und daher die Befestigung der betroffenen Prothesen dauerhaft zu machen und gleichzeitig das Wohlbefinden des Patienten zu steigern.

Claims

1. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese mit:

- einer Stütz-Schale (4), welche dazu bestimmt ist, in die Hüftpfannenausnehmung der Beckenschaufel des mit der Prothese zu versehenen Gelenkes eingesetzt zu werden, und die einen partiellen Freischnitt (8) aufweist, der sich von ihrer Basis (10) ausgehend erstreckt;

- einem Gleiteinsatz (5), insbesondere aus Polyethylen hergestellt, der dazu bestimmt ist:

-- in die Stütz-Schale (4) eingesetzt zu werden, wobei er darin vollständig beweglich ist;

-- und den Kopf (3) des femoralen Elementes (1) der genannten Prothese auf selbstfixierende Weise aufzunehmen;

- wobei die Schale (4) eine zylindrisch-halbkugelförmige Form aufweist und im Bereich ihres Äquators durch einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt verlängert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ihr partieller Freischnitt (8) sich stetig entwickelt und sich symmetrisch aus einem Bereich (I) oberhalb der Hauptachse (7) der Sehale, das heißt in Richtung ihres superioren oder proximalen Randes, bis zu ihrem unteren oder distalen Rand (9), erstreckt.

2. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des sich stetig entwickelnden Freischnittes (8) fünfzehn Millimeter (I) von der Hauptachse (7) der Schale in Richtung ihrer superioren oder proximalen Seite angeordnet ist, und zwar unabhängig von der Größe der verwendeten Schale.

3. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Schale (5) eine strukturierte Zone (11) aufweist, die sich im wesentlichen über mindestens ein Drittel ihrer Höhe ausgehend von ihrer Basis (10) erstreckt und mit einer Mehrzahl von glatten Zonen (12, 13, 14) versehen ist.

4. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens drei glatte Zonen aufweist, nämlich eine (12), die in der Symmetrieebene der Schale an ihrem oberen Ende angeordnet ist, und zwei andere, die zur einen und zur anderen Seite symmetrisch in bezug auf die erste angeordnet sind.

5. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Zone (11) eine progressive Überdicke (20) aufweist, welche dazu bestimmt ist, Unregelmäßigkeiten in der Verteilung der Lasten an der Grenzfläche zwischen Haltestruktur und einfacher oder glatter Kugelfläche zu vermeiden, was das Begrenzen der Gefahren der Protrusion und Rotation der Gelenkpfanne ermöglicht, wobei diese progressive Überdicke ferner eine gewisse Unterbrechung (21) aufweist, welche zur Begünstigung der Sekundärfixierung der implantierten Gelenkpfanne bestimmt ist.

6. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die progressive Überdicke (20) von radialen Vorsprüngen gebildet wird.

7. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die periphere Außenkante (16) des Einsatzes (5) gerundet ist, so daß sie dem Einsatz ermöglicht, über die ihn und das Gelenk umgebenden Gewebe (15) zu gleiten, und ihm eine gesteigerte Beweglichkeit in bezug auf diese Gelenke verleiht und dadurch die resultierenden Reibungen und Schmerzen reduziert.

8. Gelenkpfanne für eine Hüftprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante (17) des Einsatzes (5) gefast ist, so daß die Gelenkfreiheit gesteigert und der Kontakt zwischen dem Hals (2) des femoralen Elements und dem Einsatz (5) begrenzt ist, um die Gefahren der Erzeugung von Abnutzungsabrieb des den genannten Einsatz bildenden Materials zu begrenzen.