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Die Erfindung betrifft eine Gelenkprothese, insbesondere für den Ersatz von Knie- und Ellenbogen- gelenken, Schulter-, Hand- oder Sprunggelenken, welche einstückig aus einem harten, jedoch flexiblen
Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, besteht und deren elastischer Mittelteil ein Gelenk verkörpert und zwei nach einander gegenüberliegenden Seiten ausragende profilierte Fortsätze trägt, welche in vorgefertigte Hohlräume der gelenkig miteinander zu verbindenden Knochen mit einer vorzugsweise rauhen Oberfläche formschlüssig passend einführbar sind, um unverdrehbar in diesen
Knochen zu verwachsen und verankert zu werden.
Es sind bereits einige ähnliche Gelenkprothesen bekannt geworden, so z. B. aus den DE-AS 1616142 und 2138881 sowie aus der GB-PS Nr. l, 284, 466. Die Nachteile dieser bekannten Prothesen liegen insbesondere darin, dass die Verbindung der in die beiden gelenkig zu verbindenden Knochen einführ- baren Fortsätze durch Einschnürungen bzw. Verdünnungen des Prothesenkörpers gebildet werden. Derart unnatürlich ausgebildete Gelenkskörper werden sich aber dem Körper niemals in der erforderlichen Weise einfügen, es wird vielmehr zu Quetschungen der Muskelgewebe im Gelenk-Bereich kommen, wobei sich die abrupt verdickenden Teile der Prothese zwischen den beiden Fortsätzen und der Einschnürung wie eine
Schere bzw. Zange wirken.
Ziel der Erfindung ist es nun, eine Gelenkprothese der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und darüberhinaus eine Gelenkprothese zu erhalten, die einem natürlichen Gelenk möglichst ähnlich geformt ist.
Dieses Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, dass der halbkugelförmig ausgebildete Mittelteil rund um die zumindest in dem an den Mittelteil unmittelbar anschliessenden Bereich kantig, vorzugsweise dreikantig, profilierten Fortsätze in die vorgefertigten Hohlräume der gelenkig miteinander zu verbinden- den Knochen an den eben bearbeiteten, z. B. abgesägten, Stirnenden dieser Knochen satt zum Anliegen kommen.
Diese Gestaltung der Prothese sorgt nicht nur für solide formschlüssige Verbindung zwischen der Prothese und den Knochen, sondern gewährleistet ausserdem, dass eine wünschenswerte Kontinuität in den Umfangskonturen des freiliegenden Mittelbereiches der Prothese einerseits und der miteinander verbundenen Knochen anderseits geschaffen wird, welcher in weiterer Folge zu verdanken ist, dass sich die Prothese optimal in das umgebende organische Gewebe einfügt ohne durch Diskontinuitäten im Verlauf der Oberfläche schmerzhafte Veränderungen zu verursachen oder Gewebsteile zu klemmen oder andersartig ungünstig zu beanspruchen. Der kantig ausgebildete Teil der Prothese ist zur Gänze in den bzw. die Knochen eingefügt, um dort der Verankerung zu dienen, hingegen ist der freiliegende Teil zwischen den beiden Knochen vollkommen dem natürlichen Gelenk nachgeformt.
Zu diesen, hinsichtlich der Einfügung der Prothese in den Körper des Prothesenträgers schätzenswerten Vorteilen kommt aber noch hinzu, dass die erfindungsgemässe Ausbildung eine absolut exakte Bemessung des Abstandes zwischen den Stirnseiten der beiden zu verbindenden Knochen zulässt, weil die Enden dieser Knochen mit ihren (bearbeiteten, abgesägten) Stirnflächen stumpf und satt an die als Anschläge wirksamen Schulter anstossen und dadurch der Abstand völlig zwangsläufig festgelegt ist.
Einem weiteren, sehr wesentlichen Erfindungsmerkmal zufolge, das sich nicht bloss auf Knie- und Ellenbogengelenkprothesen, sondern auf Prothesen allgemeiner Gattung mit Vorteil anwenden lässt, schliessen die Achsen der beiden Fortsätze einen Winkel ein, der an der Gelenkaussenseite geringfügig kleiner als 1800 ist. Dadurch trachtet die Prothese nach ihrem Einbau, die Knochen, z. B. des Ober- und Unterarms bzw. Ober- und Unterschenkels, eines Körperteiles, z. B. eines Armes bzw. Beines, elastisch zu strecken und das Beugen solcher Körperteile durch Muskelkraft nur unter Überwindung einer elastischen Formänderungsspannung der Prothese ermöglicht.
Mit dieser Ausbildung der Prothese wird vorteilhaft die Tatsache verwertet, dass die zum Beugen von Arm und Bein dienende Muskulatur erfahrungsgemäss wesentlich kräftiger ausgebildet ist, als die zum Strecken dieser Körperteile dienende Muskulatur.
Da erfahrungsgemäss mit der Erkrankung eines Gelenkes meist auch ein Muskelschwund (Muskelatrophie) verknüpft ist, erweist es sich im Sinne der Erfindung als überaus zweckmässig, dieses Strecken mit der Elastizität und einer federnden Spannung der Gelenkprothese zu unterstützen, wobei anderseits die stärkeren, zum Beugen des Körperteiles dienenden Muskeln unschwer imstande sind, beim Beugen des Körperteiles die elastische Prothese gegen deren innere Formänderungsspannung abzuwinkeln.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen, zum Ersatz eines Knieoder Ellenbogengelenkes für die Human- oder Veterinärmedizin verwendeten Prothese dargestellt, und zwar zeigt die Fig. l eine Vorderansicht, die Fig. 2 eine Seitenansicht der Prothese im eingebauten Zustand, wobei die Knochen im Schnitt angedeutet sind, die Fig. 3 zeigt die Prothese im nicht eingebauten, spannungsfreien und unverformten Zustand.
Die Prothese-l-besteht einstückig aus einem harten, zähen, jedoch elastisch flexiblen Material, vorzugsweise aus einem körperfreundlichen, körperverträglichen, neutralen Kunststoff. Der Mittelteil
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ausschliesslich die elastischen Abwinkelungen und Formänderungen der Prothese beim Beugen und Strecken des Körperteiles stattfinden, sowie die Elastizität des verwendeten Kunststoffes sind so zu wählen und aufeinander abzustimmen, dass der Prothesenträger die Bewegungen des Beugens und Streckens mit dem normalen Aufwand an Muskelkraft ohne Schwierigkeit durchzuführen vermag, d. h. es soll ihm ohne nennenswerten Kraftaufwand möglich sein, den Körperteil unter Überwindung der Formänderungsspannung in der Prothese zu beugen.
Der Mittelteil --2-- der Prothese --1-- trägt die beiden, nach einander gegenüberliegenden Seiten
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diese Fortsätze --3-- exakt formschlüssig in diese Hohlräume --4--, die sich durch die Spongiosa des Knochens bis in den Markraum erstrecken können, passen.
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im dickeren, an den Mittelteil --2-- unmittelbar anschliessenden Bereich, mit dem sie in der Spongiosa des Knochens --5-- sitzen, kantig, beispielsweise dreikantig, profiliert, gegen ihre Enden hin, mit denen sie sich in die Markräume der Knochen erstrecken, können die Fortsätze --3-- konisch gestaltet sein ; in diesem Bereich sollten sie an der Compacta des Knochens zum Anliegen kommen.
Es ist dann dadurch gewährleistet, dass diese Fortsätze --3-- mit ihrer rauhen Oberfläche innerhalb eines optimal kurzen Zeitraumes mit dem Knochengewebe verwachsen und dadurch zuverlässig verankert werden.
Wie insbesondere die Fig. l zeigt, weist der einem natürlichen Gelenk ähnlich geformte, ein solches Gelenk gestaltungsmässig nachahmende Mittelteil --2-- rund um die Fortsäte --3-- ausgebildete Schultern - auf, die beim Einführen der Fortsätze --3-- in die vorgefertigten Hohlräume --4-- der gelenkig miteinander zu verbindenden Knochen --5-- an den eben bearbeiteten, z. B. abgesägten, Stirnenden dieser Knochen satt zum Anliegen kommen, und zwar in der mit X-X bezeichneten Ebene.
Die Fig. 3 schliesslich zeigt, dass die Achsen --7-- der beiden nacheinander gegenüberliegenden Seiten ausragenden Fortsätze --3-- der Prothese --1-- einen Winkel a einschliessen, welcher an der Gelenkaussenseite, also an der dem Gelenkwinkel gegenüberliegenden Seite, geringfügig kleiner als 180 ist, so dass die Prothese --1-- nach ihrem Einbau zwangsläufig trachtet, die Knochen --5-- des Armes oder Beines des Prothesenträgers, elastisch zu strecken. Das Beugen solcher Körperteile durch Muskelkraft ist infolgedessen nur unter Überwindung der Formänderungsspannung der Prothese möglich, doch sind hiefür erfahrungsgemäss die Muskeln eines Prothesenträgers kräftig genug ausgebildet, und zwar selbst dann, wenn dieser an einer Muskelatrophie leidet.
Selbstverständlich sind die Erfindungsmerkmale im Rahmen der Erfindung mannigfach abwandelbar ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, insbesondere gilt dies für die Gestaltung der in den Knochen zu verankernden Fortsätze --3--, bei denen jedoch primär darauf zu achten ist, dass sie sich hinsichtlich ihrer Masse und ihrer Oberflächenbeschaffenheit derart in den Knochenhohlraum einzufügen vermögen, dass sie mit hoher Festigkeit im Knochengewebe einwachsen.
Wie schon mehrfach erwähnt, eignet sich eine erfindungsgemässe Prothese nicht etwa nur zum Ersatz von Knie- und Ellenbogengelenken, sondern gleichermassen auch zum Ersatz von Schulter-, Hand- und Sprunggelenken ; überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Kunststoff, aus dem die Prothese besteht, trotz seiner Elastizität und Flexibilität eine ausreichend hohe Dauerfestigkeit bestizt, die es ermöglicht, ihn auch zum Ersatz solcher vergleichsweise hoch beanspruchter Gelenke zu verwenden.
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Darüber hinaus hat aber der Kunststoff auch noch die schätzenswerte Eigenschaft, beim Einbau des Ersatzgelenkes, also während der Operation, ohne nennenswerten Zeit- und Müheaufwand bearbeitet werden zu können. Man kann demnach die Prothese irgendwelchen Unregelmässigkeiten, Abnormalitäten usw. des Knochenbaues mittels einfacher Werkzeuge, Messer od. dgl. anpassen, um sie ganz exakt im Knochen formschlüssig verankern zu können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gelenkprothese, insbesondere für den Ersatz von Knie- und Ellenbogengelenken, Schulter-, Hand- oder Sprunggelenken, welche einstückig aus einem harten, jedoch flexiblen Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, besteht und deren elastischer Mittelteil ein Gelenk verkörpert und zwei nach einander gegenüberliegenden Seiten ausragende profilierte Fortsätze trägt, welche in vorgefertigte Hohlräume der gelenkig miteinander zu verbindenden Knochen mit einer vorzugsweise rauhen Oberfläche formschlüssig passend einführbar sind, um unverdrehbar in diesen Knochen zu verwachsen und verankert
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(2) rund um die zumindest in dem an den Mittelteil unmittelbar anschliessenden Bereich kantig, vorzugsweise dreikantig, profilierten Fortsätze (3) mit Schultern (6) versehen ist,
die beim Einführen der Fortsätze in die vorgefertigten Hohlräume der gelenkig miteinander zu verbindenden Knochen an den eben bearbeiteten, z. B. abgesägten. Stirnenden dieser Knochen satt zum Anliegen kommen.
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The invention relates to a joint prosthesis, in particular for the replacement of knee and elbow joints, shoulder, wrist or ankle joints, which are made in one piece from a hard but flexible one
Material, preferably made of plastic, and whose elastic middle part embodies a joint and carries two profiled projections protruding towards one another, which can be inserted into prefabricated cavities of the articulated bones with a preferably rough surface in order to prevent them from rotating
Bones grow together and anchored
Some similar joint prostheses have already become known, such. B. from DE-AS 1616142 and 2138881 as well as from GB-PS No. 1, 284, 466. The disadvantages of these known prostheses are in particular that the connection of the projections can be inserted into the two articulated bones by constrictions or thinning of the prosthesis body are formed. Such unnaturally formed joint bodies will never fit into the body in the required way, rather the muscle tissue in the joint area will be crushed, with the abruptly thickening parts of the prosthesis between the two extensions and the constriction like one
Scissors or pliers work.
The aim of the invention is to create a joint prosthesis of the type mentioned at the outset which makes it possible to avoid the aforementioned disadvantages and, moreover, to obtain a joint prosthesis which is shaped as similarly as possible to a natural joint.
This aim of the invention is achieved in that the hemispherical middle part around the angular, preferably triangular, profiled extensions in the prefabricated cavities of the articulated bones to be connected to one another on the just machined, for example, in the area immediately adjacent to the central part . B. sawed off, forehead ends of these bones come to rest.
This design of the prosthesis not only ensures a solid, form-fitting connection between the prosthesis and the bones, but also ensures that a desirable continuity is created in the circumferential contours of the exposed central area of the prosthesis on the one hand and the interconnected bones on the other, which is to be owed later is that the prosthesis fits optimally into the surrounding organic tissue without causing painful changes due to discontinuities in the course of the surface or jamming tissue parts or otherwise unfavorably stressing them. The angular part of the prosthesis is completely inserted into the bone or bones in order to serve as anchoring there, whereas the exposed part between the two bones is completely shaped like the natural joint.
In addition to these advantages, which are appreciable with regard to the insertion of the prosthesis into the body of the prosthesis wearer, the design according to the invention allows an absolutely exact dimensioning of the distance between the end faces of the two bones to be connected, because the ends of these bones with their (machined, sawn off) end faces butt and tightly abut the shoulder acting as a stop and thus the distance is inevitably determined.
According to another, very important feature of the invention, which can be used with advantage not only on knee and elbow joint prostheses, but also on prostheses of the general type, the axes of the two extensions enclose an angle that is slightly less than 1800 on the outside of the joint. As a result, the prosthesis seeks after its installation, the bones, z. B. of the upper and lower arm or thigh and lower leg, a body part, z. B. an arm or leg to stretch elastically and the bending of such body parts by muscle strength only allows overcoming an elastic deformation stress of the prosthesis.
With this design of the prosthesis, the fact is advantageously utilized that the muscles used to bend the arm and leg are, according to experience, made much stronger than the muscles used to stretch these body parts.
Since experience has shown that muscle atrophy (muscle atrophy) is usually associated with the disease of a joint, it has proven to be extremely expedient in the context of the invention to support this stretching with the elasticity and resilient tension of the joint prosthesis, with the stronger, on the other hand, being used to flex the Muscles serving the body part are easily able to bend the elastic prosthesis against its internal strain when bending the body part.
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The drawings show an exemplary embodiment of a prosthesis according to the invention used to replace a knee or elbow joint for human or veterinary medicine, namely FIG. 1 shows a front view, FIG. 2 shows a side view of the prosthesis in the installed state, with the bones in the Section are indicated, FIG. 3 shows the prosthesis in the non-installed, tension-free and undeformed state.
The prosthesis-1-consists in one piece of a hard, tough, but elastically flexible material, preferably of a body-friendly, body-compatible, neutral plastic. The middle part
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only the elastic bends and changes in shape of the prosthesis when bending and stretching the body part take place, as well as the elasticity of the plastic used must be selected and coordinated so that the prosthesis wearer can perform the movements of bending and stretching with the normal effort of muscle strength without difficulty, d. H. it should be possible for him to bend the part of the body while overcoming the deformation stress in the prosthesis without any significant expenditure of force.
The middle part --2-- of the prosthesis --1-- carries the two opposite sides
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these projections --3-- fit precisely into these cavities --4--, which can extend through the spongiosa of the bone into the medullary canal.
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in the thicker area immediately adjoining the middle part --2--, with which they sit in the cancellous bone --5--, angular, for example triangular, profiled, towards their ends, with which they extend into the medullary canals of the Extend bones, the extensions --3-- can be conical in shape; in this area they should come to rest against the compacta of the bone.
This ensures that these extensions --3-- with their rough surface grow together with the bone tissue within an optimally short period of time and are thus reliably anchored.
As shown in FIG. 1 in particular, the middle part, which is shaped like a natural joint and imitating such a joint in terms of design --2-- has formed shoulders around the extensions --3-, which when the extensions are inserted --3- - in the prefabricated cavities --4-- the articulated bones to be connected to each other --5-- on the just processed, e.g. B. sawed off ends of these bones come to rest in the plane marked X-X.
Finally, FIG. 3 shows that the axes --7-- of the two successively opposite sides protruding extensions --3-- of the prosthesis --1-- enclose an angle a, which is on the outside of the joint, i.e. on the one opposite the joint angle Side, is slightly smaller than 180, so that the prosthesis --1-- after its installation inevitably tries to stretch the bones --5-- of the arm or leg of the prosthesis wearer. The flexion of such parts of the body by muscle power is therefore only possible by overcoming the deformation tension of the prosthesis, but experience has shown that the muscles of a prosthesis wearer are strong enough for this, even if they suffer from muscular atrophy.
Of course, the features of the invention can be modified in many ways within the scope of the invention without deviating from the basic idea of the invention, in particular this applies to the design of the extensions to be anchored in the bones --3--, which, however, must primarily be ensured that they differ with respect to their Mass and their surface properties are able to insert into the bone cavity in such a way that they grow into the bone tissue with high strength.
As already mentioned several times, a prosthesis according to the invention is not only suitable for the replacement of knee and elbow joints, but also for the replacement of shoulder, wrist and ankle joints; Surprisingly, it has been shown that the plastic from which the prosthesis is made, despite its elasticity and flexibility, has a sufficiently high fatigue strength that makes it possible to use it to replace such comparatively highly stressed joints.
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In addition, however, the plastic also has the valuable property of being able to be processed during the installation of the replacement joint, i.e. during the operation, without any significant expenditure of time and effort. Accordingly, the prosthesis can be adapted to any irregularities, abnormalities, etc. in the bone structure by means of simple tools, knives or the like, in order to be able to anchor it in the bone in a form-fitting manner.
PATENT CLAIMS:
1. Joint prosthesis, especially for the replacement of knee and elbow joints, shoulder, hand or ankle joints, which is made in one piece from a hard but flexible material, preferably from a plastic, and whose elastic middle part embodies a joint and two opposite one another Profiled extensions protruding from the sides, which can be introduced with a form-fitting fit into prefabricated cavities of the bones to be articulated to one another with a preferably rough surface, in order to grow together and anchored in these bones in a non-rotatable manner
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(2) around which at least in the area directly adjoining the central part, angular, preferably triangular, profiled extensions (3) are provided with shoulders (6),
when inserting the extensions into the prefabricated cavities of the articulated bones to be connected to the just machined, z. B. sawed off. The frontal ends of these bones come to rest.