CH636261A5

CH636261A5 - TOTAL hip joint endoprosthesis.

Info

Publication number: CH636261A5
Application number: CH1002478A
Authority: CH
Inventors: Alexander Gertschev; Venelin Maranov
Original assignee: Medizinska Akad
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1978-09-26
Publication date: 1983-05-31
Also published as: DD236853A3; PL209835A1; BG27580A1; YU218678A; RO85055A; FR2419717A1; RO85055B; GB2029229A; GR66558B; DE2839661A1; TR20171A; JPS54127195A; GB2029229B; CS223355B1; SU980709A1; IT7851238A0

Description

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2 2nd

PATENTANSPRUCH Auseinandernehmbare totale Hüftgelenk-Endoprothese, die aus während der Operation wählbaren Elementen eines Satzes zusammensetzbar ist, welcher Satz zwei Acetabular-kapseln (6M, 6c), wobei die feine mechanisch zu befestigen und die andere zum Kleben mit Knochenzement bestimmt ist, und zwei Femurstiele (3M, 3c) mit Femurkugeln aufweist, wobei der eine Femurstiel (3M, 3c) mechanisch zu befestigen und der andere zum Kleben mit Knochenzement vorgesehen ist, die gemäss der klinischen Indikationen untereinander in vier Kombinationen mittels eines nichtmetallischen Sitzelementes (1) und einer Festziehmutter (10) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmetallische Sitzelement (1) in der Öffnung (12) der Acetabularkap-sel (6) einfügbar und herausnehmbar ist und mittels eines Zapfens (4) und der in einem Gewinde (13) der Kapsel (6) einschraubbaren Festziehmutter (10) mit der Acetabular-kapsel (6) verbindbar ist, wobei das Sitzelement (1) in seiner äusseren, konisch gestalteten Peripherie (7) mit Einschnitten (9) versehen ist und einen kugelförmigen Hohlraum (8) mit einer Öffnung aufweist, um die Femurkugel (2) zu drei Viertel zu umfassen, wobei die Festziehmutter (10) eine innere konische Wand (11) hat, die mit der konischen Form der Peripherie (7) des Sitzelementes (1) übereinstimmt, und wobei mindestens in einem Teil der Femurstiele (3c, 3M) Nuten (19c, 19M) vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung der Femurstiele (3c, 3M) erstrecken. PATENT REQUIREMENT Disassembled total hip joint endoprosthesis, which can be assembled from elements of a set that can be selected during the operation, which set contains two acetabular capsules (6M, 6c), the fine one being mechanically fastened and the other intended for gluing with bone cement, and two femoral stems (3M, 3c) with femoral balls, one of the femoral stems (3M, 3c) being mechanically fastened and the other intended for gluing with bone cement, which according to the clinical indications is combined with one another in four combinations by means of a non-metallic seat element (1) and a tightening nut (10) can be connected, characterized in that the non-metallic seat element (1) can be inserted and removed in the opening (12) of the acetabular capsule (6) and by means of a pin (4) and in a thread (13) of the capsule (6) screw-in tightening nut (10) can be connected to the acetabular capsule (6), the seat element (1) being conical in its exterior designed periphery (7) is provided with incisions (9) and has a spherical cavity (8) with an opening to surround the femoral ball (2) by three quarters, the tightening nut (10) having an inner conical wall (11) , which corresponds to the conical shape of the periphery (7) of the seat element (1), and wherein at least in part of the femoral handles (3c, 3M) grooves (19c, 19M) are provided, which extend in the longitudinal direction of the femoral handles (3c, 3M ) extend.

Die Erfindung betrifft eine totale Hüftgelenk-Endoprothese, die in der Orthopädie und Traumatologie Verwendung als Ersatz für beschädigte natürliche Hüftgelenke findet. The invention relates to a total hip joint endoprosthesis, which is used in orthopedics and traumatology as a replacement for damaged natural hip joints.

Es sind verschiedene totale Hüftgelenk-Endoprothesen bekannt, die unschliessbare auseinandernehmbare oder schliessbare nichtauseinandernehmbare Konstruktionen darstellen und an den Knochen durch Kleben mit Knochenzement oder durch mechanisches Festkeilen fixiert werden. Various total hip joint endoprostheses are known which represent non-closable, disassemblable or closable, non-disassemblable constructions and are fixed to the bone by gluing with bone cement or by mechanical wedging.

Es ist eine Konstruktion bekannt, bei der der Stiel konisch ist und mechanisch im Medullärkanal des Femurs festgekeilt wird, während die Acetabularkapsel im Hüftbein mittels zwei Schrauben, die mit L-förmigen Muttern enden, mechanisch befestigt wird. A construction is known in which the stem is conical and mechanically wedged into the medullary canal of the femur, while the acetabular capsule is mechanically fastened in the hip bone by means of two screws that end with L-shaped nuts.

Es ist ferner eine Konstruktion mit demselben Stiel bekannt, jedoch endet die Acetabularkapsel mit einer Schraube, die im Hüftbein eingeschraubt wird. A construction with the same stem is also known, but the acetabular capsule ends with a screw which is screwed into the hip bone.

Es ist eine Konstruktion bekannt, bei der der Stiel flach ist mit glatten Wänden, und die Acetabularkapsel endet mit drei scharfen Stacheln, die im bearbeiteten Sitz im natürlichen Acetabulum eingestochen werden. A construction is known in which the stem is flat with smooth walls and the acetabular capsule ends with three sharp spikes which are pierced in the machined seat in the natural acetabulum.

Es ist eine nichtauseinandernehmbare Konstruktion bekannt mit kegelförmigem Stiel mit zwei länglichen Löchern, der im Medullärkanal festgekeilt wird, während der kugelförmige Teil des Stiels nichtauseinandernehmbar im Metallsitz montiert ist. Der Sitz ist in eine Metallkapsel aus anderem Metall genietet, dessen Peripherie mit Zähnen versehen ist, die zur Verankerung im Sitz des natürlichen Acetabulum dienen. A non-disassemblable construction is known with a tapered stem with two elongated holes that is keyed into the medullary canal while the spherical portion of the stem is nondetachably mounted in the metal seat. The seat is riveted into a metal capsule made of other metal, the periphery of which is provided with teeth that serve to anchor it in the seat of the natural acetabulum.

Weiterhin ist auch eine ähnliche Konstruktion mit unaustauschbarem Kunststoffsitz und Anziehmutter bekannt, die ein Auseinandernehmen des Gelenks erlaubt, jedoch nur während der Implantierung. Furthermore, a similar construction with an interchangeable plastic seat and a tightening nut is known, which allows the joint to be taken apart, but only during the implantation.

Bekannt sind auch totale Hüftgelenk-Endoprothesen, bei denen sowohl der Stiel, als auch die Acetabularkapsel an die Knochen mittels Knochenzement befestigt werden. Total hip joint endoprostheses are also known, in which both the stem and the acetabular capsule are attached to the bones by means of bone cement.

Bekannt ist auch ein Femurstiel einer unipolaren Hüftgelenk-Prothese, der querverzahnt ist mit runden Löchern in der Basis der Zähne. Also known is a femoral stem of a unipolar hip joint prosthesis, which is cross-serrated with round holes in the base of the teeth.

Jede der bekannten Konstruktionen von totalen Hüftge-5 lenk-Prothesen hat ihre eigenen wesentlichen Nachteile. Each of the known designs of total hip joint prostheses has its own significant disadvantages.

Die unschliessbaren auseinandernehmbaren Konstruktionen erlauben eine eigenmächtige Luxation des Gelenks bei verhältnismässig kleinen nichtfunktionellen Belastungen, während die schliessbaren nichtauseinandernehmbaren io Konstruktionen bei grossen nichtfunktionellen Belastungen ein Brechen des Femurs oder des Hüftbeins hervorrufen, im Unterschied zu dem natürlichen Gelenk, das bei solchen maximalen Beanspruchungen ohne Brechen luxieren würde. Ein anderer wesentlicher Nachteil der nichtauseinander-15 nehmbaren Konstruktionen ist ihre schwierige Implantierung, die das Herausschneiden eines grossen Teils des Trochanders erfordert. The non-closable, detachable constructions allow unauthorized dislocation of the joint with relatively small non-functional loads, while the closable, non-removable, constructions with large non-functional loads cause the femur or hipbone to break, in contrast to the natural joint, which luxates at such maximum stress without breaking would. Another major disadvantage of the non-disassemblable constructions is their difficult implantation, which requires the cutting out of a large part of the trochander.

Ein wesentlicher Nachteil der Hüftgelenk-Prothesen mit konischem Stiel ist die häufig in der Praxis in Erscheinung 20 tretende Lockerung des Stiels im Medullärkanal, was zur Rotation und Instabilität des Gelenks führt und Ursache ist von starken Schmerzen, die völlig jegliche Bewegungen der unteren Extremität begrenzen. A major disadvantage of hip joint prostheses with a tapered stem is the loosening of the stem in the medullary canal, which often occurs in practice, which leads to rotation and instability of the joint and is caused by severe pain that completely limits any movements of the lower extremity.

Ein wesentlicher Nachteil der einzelnen angewandten to-25 talen Hüftgelenk-Prothesen ist, einerseits, das Fehlen einer Möglichkeit zur Variierung während der Implantierung in Abhängigkeit von den jeweiligen klinischen Indikationen und, anderseits, die Notwendigkeit zum Austausch der gesamten Endoprothese oder ihrer Einzelteile durch sekundäre 30 Fragmentation der Knochen bei Reoperation infolge Misserfolge im postoperativen Zeitraum. So ist, zum Beispiel bei . totalen Endoprothesen mit Metallkugel und Nichtmetallkapsel, der Verschleiss infolge Abrieb der Kunststoffkapsel eine häufige Erscheinung, die bei Reoperation den Aus-35 tausch der gesamten Acetabularkapsel durch eine neue erforderlich macht, was zur sekundären Traumatisierung des Hüftbeins führt. A major disadvantage of the individual to-25 hip joint prostheses used is, on the one hand, the lack of a possibility for variation during implantation depending on the respective clinical indications and, on the other hand, the need to replace the entire endoprosthesis or its individual parts with secondary 30s Bone fragmentation during reoperation due to failures in the postoperative period. For example, at. Total endoprostheses with a metal ball and non-metal capsule, wear due to abrasion of the plastic capsule is a common occurrence, which makes it necessary to replace the entire acetabular capsule with a new one during reoperation, which leads to secondary traumatization of the hip bone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine totale Hüftgelenk-Endoprothese zu entwickeln, die eine Wahl der 40 einzelnen Komponenten des Satzes (Femurstiele und Aceta-bularkapseln) in Abhängigkeit der konkreten klinischen Indikationen während der Operation und den leichten und nichttraumierenden Austausch von einzelnen, verschlissenen oder gelockerten Elementen bei eventueller Reoperation er-45 möglicht. Eine stabile Fixierung an die entsprechenden Knochen sichernd, soll die Konstruktion auch eine physiologische Kupplung der Gelenkverbindung gewährleisten, die dem Antiluxationsvermögen des natürlichen Gelenks entspricht, wobei sie in Hinblick auf leichte Handhabung wäh-50 rend der Operation auseinandernehmbar und so konstruiert sein muss, dass Erhöhung des Innendrucks im Medullärkanal während dem Aufstecken des Stiels nicht auftritt. The invention has for its object to develop a total hip joint endoprosthesis that a choice of the 40 individual components of the set (femoral stems and Acetar-bular capsules) depending on the specific clinical indications during the operation and the easy and non-traumatic exchange of individual, worn or loosened elements in the event of a possible reoperation. Ensuring a stable fixation to the corresponding bones, the construction should also ensure a physiological coupling of the joint connection, which corresponds to the anti-luxation ability of the natural joint, whereby it must be dismantled in view of easy handling during the operation and constructed in such a way that heightening the internal pressure in the medullary canal does not occur while the stem is being attached.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst. 55 Die Vorteile der erfindungsgemässen Hüftgelenk-Prothese liegen darin, dass der auseinandernehmbare Sitz in dem die Metallkugel rotiert, nichtmetallisch ist, wodurch eine minimale Reibung gewährleistet ist und ein bimetallischer Korrosionseffekt nicht auftritt, dass sie leicht und bei 60 eventuellem Verschleiss ohne Traumierung austauschbar ist, und dass beim Zusammenbau des Gelenkes das Umfassen von drei Vierteln der rotierenden Kugel und beim Festziehen der Mutter das Gelenk mit einer Kraft geschlossen wird, die dem physiologischen Antiluxationsvermögen des natürli-65 chen Gelenks entspricht, und infolgedessen ein eventuelles Losbrechen der Acetabularkapsel vom Hüftbein oder ein Brechen des Femurs vermieden werden kann. Das Auseinandernehmen beider Teile des Gelenks (Acetabularkapsel mit According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of the patent claim. 55 The advantages of the hip joint prosthesis according to the invention are that the detachable seat in which the metal ball rotates is non-metallic, which ensures minimal friction and does not cause a bimetallic corrosion effect, that it is easy to replace and, in the event of wear, 60 without dreaming, and that when the joint is assembled, three quarters of the rotating ball and when the nut is tightened, the joint is closed with a force that corresponds to the physiological anti-luxation ability of the natural joint, and consequently a possible detachment of the acetabular capsule from the hip bone or a Breakage of the femur can be avoided. The disassembly of both parts of the joint (acetabular capsule with

nichtmetallischem Sitzelement und Femurstiel) ermöglicht eine leichte Handhabung während der Implantierung, wobei durch die Längskanäle in dem Femurstiel eine Erhöhung des Drucks im Medullärkanal während dem Einstecken des Stiels im Femur vermieden werden kann. non-metallic seat element and femoral stem) enables easy handling during the implantation, wherein the longitudinal channels in the femoral stem increase the pressure in the medullary canal during insertion of the stem in the femur can be avoided.

Der Vorteil der beschriebenen Hüftgelenk-Prothese liegt darin, dass sie allen Aufgaben der Erfindung gerecht wird, und insbesondere wegen dem Vorhandensein von mechanisch zu befestigenden oder mit Knochenzement zu klebenden Komponenten, die untereinander mittels eines einheitlichen, nichtmetallischen Sitzelementes und Muttern verbindbar sind, für den Operierenden die Möglichkeit gewährleistet, während der Implantierung oder bei Reoperation, entsprechend den konkreten klinischen Indikationen die zweckmässigste Befestigungsart zu wählen. The advantage of the described hip joint prosthesis is that it fulfills all of the objects of the invention, and in particular because of the presence of components which can be mechanically fastened or bonded with bone cement and which can be connected to one another by means of a uniform, non-metallic seat element and nuts Operators are guaranteed the option of choosing the most appropriate type of fixation during implantation or reoperation according to the specific clinical indications.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch die Bauteile des Satzes einer totalen Hüftgelenk-Prothese. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows schematically the components of the set of a total hip joint prosthesis.

Aus der Zeichung ist zu sehen, dass das austauschbare nichtmetallische Sitzelement, worin die Kugel 2 des Stiels 3 eingeführt wird und rotiert, einen Zapfen 4 aufweist, der auseinandernehmbar, jedoch keine Rotation erlaubend, im Loch 5 der Acetabularkapsel 6 eingepresst wird. Damit das Gelenk nicht luxiert, geht die Peripherie 7 der kugelförmigen Reibfläche 8 im Sitzelement 1 bis unter den Äquator der Kugel 2 herunter. Entlang der Peripherie 7 sind Einschnitte 9 vorgesehen, die es erlauben durch leichten Druck die Kugel 2 im Sitz 1 einzuführen. From the drawing it can be seen that the exchangeable non-metallic seat element, into which the ball 2 of the stem 3 is inserted and rotated, has a pin 4, which can be taken apart, but does not allow rotation, to be pressed into the hole 5 of the acetabular capsule 6. So that the joint does not luxate, the periphery 7 of the spherical friction surface 8 in the seat element 1 extends down to below the equator of the ball 2. Incisions 9 are provided along the periphery 7, which allow the ball 2 to be inserted into the seat 1 by slight pressure.

In Hinblick auf die Befestigung des Sitzelementes 1 in der Kapsel 5 und zwecks physiologischer Anordnung der Kugel 2 im Sitzelement 1, wird in der Kapsel 5 eine Festziehmutter 10 eingeschraubt, die mit ihrer inneren konischen Wand 11 die konische Peripherie 7 mit Einschnitten des Sitzelements 1 andrückt und das Gelenk gegen eigenmächtige Luxierung sichert. Dieser Andruck entspricht der Forderung für eine freie Rotation der Kugel und der Möglichkeit einer Öffnung bei Belastungen, die eine Luxierung eines normalen natürlichen Gelenks hervorrufen würden. Dadurch wird ein eventuelles Brechen des Femurs oder ein Losbrechen der Acetabularkapsel vermieden. With regard to the fastening of the seat element 1 in the capsule 5 and for the physiological arrangement of the ball 2 in the seat element 1, a tightening nut 10 is screwed into the capsule 5, which presses the conical periphery 7 with incisions of the seat element 1 with its inner conical wall 11 and secures the joint against unauthorized dislocation. This pressure corresponds to the requirement for free rotation of the ball and the possibility of opening under loads that would cause dislocation of a normal natural joint. This prevents the femur from breaking or the acetabular capsule from breaking loose.

Die Acetabularkapseln 6 haben in ihrer Innenseite einen Sitz 12 für die Aufnahme des austauschbaren nichtmetallischen Sitzelementes und ein Loch 5 für das Einpressen seines Zapfens 4 sowie auch ein Gewinde 13 für das Aufschrauben der Festziehmutter 10. In der Aussenseite der mechanisch befestigten Acetabularkapsel 6M sind speziell geformte Zähne 14 zum Festkeilen in dem im voraus bereiteten Sitz im natürlichen Acetabulum vorgesehen. Die Aussenseite der zu klebenden Acetabularkapsel 6c (aus Metall oder Kunststoff) The inside of the acetabular capsules 6 have a seat 12 for receiving the exchangeable non-metallic seat element and a hole 5 for pressing in its pin 4 and also a thread 13 for screwing on the tightening nut 10. In the outside of the mechanically fastened acetabular capsule 6M are specially shaped Teeth 14 are provided for wedging in the previously prepared seat in the natural acetabulum. The outside of the acetabular capsule 6c to be glued (made of metal or plastic)

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weist Kanäle 15 auf zwecks einer stabilen Fixierung an das Knochenzement. has channels 15 for the purpose of stable fixation to the bone cement.

Die Femurstiele haben einen im Vorderteil verlängerten Ansatz 16, der auf die Corticalkontur in der Basis des Col-lumfemuris aufliegt. Auf diese Weise trägt der Stiel stabil das Körpergewicht, ohne im weichen spongiösen Gewebe des Knochenkerns zu sinken. Der mechanisch befestigte Stiel 3M ist breit und rechteckig zwecks Vermeidung einer Rotation gegenüber dem Femur. In seinem oberen Bereich ist der Stiel 3M mit Zähnen 17 versehen, zwischen denen Löcher gebohrt sind 18. Diese Zähne dienen zur Erweiterung der mit speziellen Feilen im Femur vorgebohrten Öffnung in Hinsicht auf die Abspaltung von Knochenspänen, welche die Löcher und den Raum zwischen Zähnen und Knochen ausfüllen. Als Ergebnis der Bindung dieser Späne in der post-operativen Periode wird eine stabile Fixierung des Stiels an dem Femur erreicht. In seinem unteren Bereich ist der rechteckige Stiel glatt, jedoch mit Längskanälen 19M in seinen vier Seiten versehen, um ein Anwachsen des Drucks im Medullärkanal beim Einstecken des Stiels in den Knochen vermeiden. Der zu klebende Stiel 3c ist schmaler als der mechanisch zu befestigende Stiel 3M in Hinsicht auf das Füllen der Öffnung im Femur mit der nötigen Menge Knochenzement. Sein Querschnitt ist ein flaches Sechseck mit abgerundeten mittleren Kanten und mit Längskanälen 19c entlang der äusseren Kanten. Seine Wände sind glatt und die Funktionen der Kanäle 19c sind die gleichen, wie die der Kanäle 19M. The femoral stems have an extension 16 which is elongated in the front part and which lies on the cortical contour in the base of the colum femuris. In this way, the stem supports the body weight without sinking into the soft cancellous tissue of the bone core. The mechanically attached 3M handle is wide and rectangular to prevent rotation relative to the femur. In its upper area, the handle 3M is provided with teeth 17, between which holes are drilled 18. These teeth serve to widen the opening predrilled with special files in the femur with regard to the splitting off of bone chips which define the holes and the space between the teeth and Fill in the bones. As a result of the binding of these chips in the post-operative period, a stable fixation of the stem to the femur is achieved. In its lower area, the rectangular stem is smooth, but provided with longitudinal channels 19M on its four sides in order to avoid an increase in pressure in the medullary canal when the stem is inserted into the bones. The stick 3c to be glued is narrower than the stick 3M to be mechanically fastened in terms of filling the opening in the femur with the necessary amount of bone cement. Its cross section is a flat hexagon with rounded middle edges and with longitudinal channels 19c along the outer edges. Its walls are smooth and the functions of channels 19c are the same as those of channels 19M.

Die totale Hüftgelenk-Endoprothese gemäss der Erfindung wird folgenderweise implantiert: Gemäss den konkreten klinischen Indikationen werden die entsprechende Acetabularkapsel und der Femurstiel gewählt. Entsprechend der Notwendigkeit stehen vier verschiedene Kombinationen zur Wahl - ein vollständig geklebtes Gelenk oder vollständig mechanisch befestigtes Gelenk, eine geklebte Acetabulum-kapsel und mechanisch befestigter Stiel, oder mechanisch befestigte Acetabulumkapsel und geklebter Stiel. Beide Teile des Gelenks werden separat an die im voraus vorbereiteten Femur und Hüftbein fixiert. Danach wird die Kugel in der kugelförmigen Öffnung des nichtmetallischen Sitzelementes eingeführt und das Gelenk mittels der Festziehmutter geschlossen. Bei Reoperation wird das Gelenk durch Losschrauben der Mutter geöffnet und der zu ersetzende Teil wird erneuert, ohne dass die stabil fixierten Teile losgebrochen werden. Am Schluss wird das Gelenk erneut «geschlossen». The total hip joint endoprosthesis according to the invention is implanted as follows: the corresponding acetabular capsule and the femoral stem are selected according to the specific clinical indications. Depending on the need, there are four different combinations to choose from - a fully glued joint or fully mechanically fastened joint, a glued acetabular capsule and mechanically fastened stem, or mechanically fastened acetabular capsule and glued stem. Both parts of the joint are fixed separately to the previously prepared femur and hip bone. Then the ball is inserted into the spherical opening of the non-metallic seat element and the joint is closed by means of the tightening nut. In the case of reoperation, the joint is opened by unscrewing the nut and the part to be replaced is replaced without breaking off the stably fixed parts. At the end, the joint is "closed" again.

Die klinischen Ergebnisse von der Implantierung der er-findungsgemässen totalen Hüftgelenk-Endoprothese sind völlig zufriedenstellend in bezug auf Funktionalität und dynamische Stabilität. The clinical results from the implantation of the total hip joint endoprosthesis according to the invention are completely satisfactory in terms of functionality and dynamic stability.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings