CH659579A5

CH659579A5 - CEMENT-FREE ANCHORABLE HIP PAN.

Info

Publication number: CH659579A5
Application number: CH3113/83A
Authority: CH
Inventors: Walter Dr Med Gartenmann
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1987-02-13
Also published as: DE3406357A1

Description

Die Erfindung betrifft eine zementfrei verankerbare Hüftgelenkspfanne mit einem azetabulumähnlichen Pfannenkörper, dessen äussere Oberfläche mit zirkulären Rippen bestückt ist, die in Umfangsrichtung durch radiale Kerben in einzelnen Sektoren unterteilt sind. The invention relates to a hip joint socket that can be anchored without cement, with an acetabular-like socket body, the outer surface of which is equipped with circular ribs, which are divided into individual sectors in the circumferential direction by radial notches.

Unter dem Begriff «azetabulumähnlich» wird verstanden, dass die Aussenform der neuen Pfanne geometrisch weder halbkugel- noch kegelstumpfförmig ist, sondern auf der Aussenfläche von der im Querschnitt kreisförmigen äquatorialen Basis zum Scheitel fortschreitend Bereiche mit konischer oder annähernd konischer Oberfläche und solche mit Kugelschalen-Teilflächen aufweist. The term “acetabular-like” is understood to mean that the outer shape of the new pan is geometrically neither hemispherical nor truncated cone-shaped, but rather areas with a conical or approximately conical surface and those with partial spherical shell surfaces progressing on the outer surface from the equatorial base with a circular cross-section to the apex having.

Bei einer zementfreien Verankerung von künstlichen Hüftgelenkspfannen im Beckenknochen sind unterschiedliche, sich zum Teil gegenseitig abschliessende Forderungen zu erfüllen. So besteht beispielsweise auf der einen Seite die generelle Forderung, die als Fremdkörper ins Knochengewebe eingepflanzte Pfanne so klein wie möglich zu dimensionieren, um einerseits die Substanzverluste an Gewebesubstanz und andererseits die zu implantierenden Masse des künstlichen Fremdkörpers so gering wie möglich zu halten; andererseits verlangt aber eine gleichmässige Lastverteilung und -Übertragung ohne ausgeprägte Belastungsspitzen eine möglichst grosse Kontaktfläche zwischen Knochen und Implantat. Unter dem Gesichtspunkt der Substanzerhaltung an Knochensubstanz sind daher mindestens annähernd halbkugelförmige Pfannen denjenigen mit einer kegelstumpf- oder zylinderförmigen (DE-Al-2 314 175) Grundform vorzuziehen. In the case of cementless anchoring of acetabular cups in the pelvic bone, different, sometimes mutually exclusive requirements have to be met. For example, on the one hand there is the general requirement to dimension the pan as a foreign body implanted in the bone tissue as small as possible, on the one hand to keep the loss of substance in the tissue substance and on the other hand to minimize the mass of the artificial foreign body to be implanted; on the other hand, a uniform load distribution and transmission without pronounced load peaks requires the largest possible contact area between the bone and the implant. From the point of view of substance maintenance on bone substance, at least approximately hemispherical pans are therefore preferable to those with a frustoconical or cylindrical (DE-Al-2 314 175) basic shape.

Einer Verankerung mit Hilfe eines Schraubengewindes (DE-C3-2 411 617) steht das Bestreben entgegen, vor allem das spongiose Knochengewebe nicht auf Scherung zu belasten; darüberhinaus sind eingeschraubte Pfannen schwer gegen unbeabsichtigte Rotationen im Becken zu sichern. Anchoring with the help of a screw thread (DE-C3-2 411 617) is opposed to the endeavor not to stress the cancellous bone tissue in particular due to shear; moreover, screwed-in pans are difficult to secure against unintentional rotation in the basin.

Weiterhin wird bekanntlich die Verankerung einer zementfrei implantierten Pfanne verbessert, wenn die eingesetzte Pfanne im Beckenknochen unter einer gewissen Vorspannung steht. Eine in Richtung ihrer Achse eingesetzte Pfanne muss daher eingepresst und/oder eingeschlagen werden. Es ist dabei nicht ganz einfach, auf der einen Seite eine optimale Vorspannung zu erreichen und auf der anderen Seite durch ein zu tiefes Einschlagen eine Sprengung des Knochens beim Einschlagen zu vermeiden. Furthermore, as is known, the anchoring of a cement-free implanted socket is improved when the socket inserted in the pelvic bone is under a certain prestress. A pan inserted in the direction of its axis must therefore be pressed in and / or hammered in. It is not easy to achieve an optimal pre-tension on the one hand and on the other hand to avoid breaking the bone when driving in by driving in too deep.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten bei zementlos verankerten Hüftgelenkspfannen zu überwinden und eine Pfanne zu schaffen, die unter möglichst weitgehender Schonung der Knochensubstanz zementfrei zu verankern ist. Diese Aufgabe wird erfindungs-gemäss dadurch gelöst, dass der azetabulumähnliche Pfannenkörper The object of the invention is to overcome the above-described difficulties with cementless anchored acetabular cups and to create a cup which is to be anchored cement-free while protecting the bone substance as much as possible. According to the invention, this object is achieved in that the acetabular socket body

— mit höchstens zwei Reihen zirkularer Rippen versehen ist, die sich im mittleren Umfangsbereich um ihn herum erstrecken, Is provided with at most two rows of circular ribs which extend around it in the central circumferential area,

— über einen begrenzten Winkelbereich seines Umfangs einen vorspringenden Rand an der äquatorialen Basis aufweist, Has a projecting edge on the equatorial base over a limited angular range of its circumference,

— und einen Verankerungszapfen besitzt, der aus dem Pfannenkörper herausragt und auf der Winkelhalbierenden des Winkelbereichs liegt. - And has an anchoring pin that protrudes from the socket body and lies on the bisector of the angular range.

Durch die azetabulumähnliche äussere Form des Pfannenkörpers, die einer Halbkugeloberfläche sehr ähnlich ist, wird der Verlust an Knochensubstanz auf ein Minimum beschränkt; zirkuläre Rippen und das Einsetzen der Pfanne in Richtung ihrer Achse vermeiden Scherbelastungen des spon-giosen Knochengewebes. Um einen festen Sitz zu gewährleisten, bedingen allerdings diese beiden Merkmale der neuen Pfanne eine neuartige Verankerung der Rippen in der operativ geschaffenen Ausfräsung des Knochens; deshalb sind nur die mittleren «geographischen Breiten» mit Rippen versehen. Die Rippen können dann in eine Ringnut, die zusätzlich zur «Pfannenform» in den Knochen gefräst worden ist, einrasten und bilden auf diese Weise einen «Schnappverschluss». Obwohl vorspringender Rand bzw. Verankerungszapfen die in den Körper zu implantierende Fremdmasse vergrössern, Due to the acetabular-like outer shape of the socket body, which is very similar to a hemisphere surface, the loss of bone substance is kept to a minimum; circular ribs and the insertion of the cup in the direction of its axis avoid shear loads on the spon giosis bone tissue. To ensure a firm fit, however, these two features of the new cup require a new type of anchoring of the ribs in the surgically created milling of the bone; therefore only the middle “latitude” are ribbed. The ribs can then snap into an annular groove that has been milled into the bone in addition to the “socket shape” and thus form a “snap lock”. Although the protruding edge or anchoring pin increases the foreign mass to be implanted in the body,

sind sie notwendig zur Kontrolle der Eindringtiefe der Pfanne in den Knochen bzw. zur Rotationssicherung — sowie gegebenenfalls zur Festlegung einer eindeutigen Einbaulage. Eine Beschränkung des Randes auf einen Winkelbereich, der höchstens 120° beträgt, ist vorteilhaft, da die Masse des Randes so ein Mindestmass beschränkt werden kann. Die Festlegung einer eindeutigen Einbaulage für die Pfanne ist notwendig, wenn ihre eigentliche Pfannenschale für die Aufnahme eines Gelenkkopfes nicht eine vollständige Halbhohlkugel ist, sondern zu einer solchen ein apfelsinenstückartiger Ausschnitt fehlt, d.h. wenn die den Pfannenkörper an der äquatorialen Basis begrenzenden Halbkreisflächen einen Winkel a < 180° miteinander bilden; der beide Halbkreisflächen trennende Durchmesser kann dabei mit Vorteil in einer durch den Scheitelpunkt des Pfannenkörpers verlaufende Mittelebene liegen, die ihrerseits senkrecht auf der Winkelhalbierenden steht. they are necessary to check the depth of penetration of the socket into the bone or to secure rotation - and if necessary to determine a clear installation position. Restricting the edge to an angular range that is at most 120 ° is advantageous since the mass of the edge can be restricted to a minimum dimension. It is necessary to determine a clear installation position for the pan if its actual socket shell for the admission of a joint head is not a complete hemispherical sphere, but an orange-like cut-out is missing for such a socket, i.e. if the semicircular surfaces delimiting the socket body on the equatorial base form an angle a <180 ° with one another; the diameter separating the two semicircular surfaces can advantageously lie in a central plane running through the apex of the socket body, which in turn is perpendicular to the bisector of the angle.

Schliesslich wird das Einschlagen oder Einsetzen der Pfanne in den Knochen erleichtert, wenn die Achse des Verankerungszapfens parallel zur Mittelebene des Pfannenkörpers gerichtet ist. Finally, the insertion or insertion of the socket into the bone is made easier if the axis of the anchoring pin is oriented parallel to the median plane of the socket body.

Als Werkstoffe für die neue Pfanne sind generell alle bekannten Implantat-Materialien geeignet; vorzugsweise wird die Pfanne jedoch aus Kunststoff, insbesondere aus Polyäthylen, gefertigt. All known implant materials are generally suitable as materials for the new cup; however, the pan is preferably made of plastic, in particular of polyethylene.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

659 579 659 579

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.

Fig. 1 ist ein Schnitt I—I von Fig. 2, der in der die Winkelhalbierende des vom Rand überdeckten Winkelbereichs enthaltenden Mittelebene verläuft; FIG. 1 is a section II-I of FIG. 2, which runs in the median plane of the central plane containing the angular region covered by the edge;

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf Fig. 1 von oben. Fig. 2 is a top plan view of Fig. 1.

Geht man im Schnitt der Fig. 1 von der durch den Scheitelpunkt des Pfannenkörpers 1 verlaufenden Achse 2 in Richtung auf den Äquator, so ist die äussere Oberfläche 3 des Pfannenkörpers 1 nach beiden Seiten zunächst ein Kreissektor, der auf der einen Seite von einem Verankerungszapfen 4 durchbrochen wird; in diesem sind zwei Rillen 7 vorgesehen, in die Gewebe einwachsen kann. Der Kreissektor endet beidseitig an einer Reihe zirkularer Rippen 5, die durch radiale Kerben 6 (Fig. 2) in einzelne Elemente unterteilt sind. If one goes in the section of FIG. 1 from the axis 2 running through the apex of the socket body 1 in the direction of the equator, then the outer surface 3 of the socket body 1 is initially a circular sector on both sides, which is on one side by an anchoring pin 4 is breached; in this two grooves 7 are provided, into which tissue can grow. The circular sector ends on both sides at a row of circular ribs 5, which are divided into individual elements by radial notches 6 (FIG. 2).

Sowohl an der Basis als auch an der Spitze der Rippen 5, von denen im vorliegenden Beispiel zwei Reihen vorgesehen sind, stellt die Begrenzung des Pfannenkörpers 1 mindestens nahezu eine gerade Linie dar. Diese geht auf der linken Seite der Fig. 1 in einen vorspringenden Rand 8 über, dereinen Winkelbereich ß von etwa 75° (Fig. 2) überdeckt, wobei dieser Bereich so angeordnet ist, dass seine Winkelhalbierende 9 (Fig. 2) senkrecht auf einer Mittelebene 10 steht, die ihrerseits in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene verläuft und daher dort mit der Achse 2 zusammenfällt. Auf der Winkelhalbierenden 9 liegt auch die Achse 11 des Verankerungszapfens 4. Both at the base and at the tip of the ribs 5, of which two rows are provided in the present example, the boundary of the socket body 1 represents at least almost a straight line. This goes into a projecting edge on the left-hand side of FIG. 1 8, which covers an angular range β of approximately 75 ° (FIG. 2), this range being arranged such that its bisector 9 (FIG. 2) is perpendicular to a central plane 10, which in turn runs perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 and therefore coincides with axis 2 there. The axis 11 of the anchoring pin 4 also lies on the bisector 9.

Um die in den Körper eingebrachte Fremdmasse gering zu halten, ist der Rand 8 aus einzelnen, durch halbkreisförmige Lücken voneinander getrennten Lappen zusammengesetzt. Darüberhinaus können dadurch einzelne Lappen ausgebrochen werden, falls sie am Knochen hinderlich oder unnötig anstehen. In order to keep the foreign mass introduced into the body low, the edge 8 is composed of individual lobes separated by semicircular gaps. In addition, individual flaps can be broken out if they are obstructive or unnecessary on the bone.

Wie der Schnitt der Fig. 1 zeigt, ist die eigentliche Pfannenschale 12 keine volle Halbhohlkugel; auf der rechten Seite, die nach der Implantation nach medial gerichtet ist, endet der Pfannenkörper 1 bevor für die Schale 12 eine vollständige Halbhohlkugel erreicht ist. Die Basisflächen 13 und 14 des Pfannenkörpers schliessen daher einen Winkel a < 180 ein. Durch dieses konstruktive Detail wird die Beweglichkeit des Femurs nach der Implantation besonders für Adduk-tionsbewegungen erhöht. As the section of FIG. 1 shows, the actual pan shell 12 is not a full hemisphere; on the right side, which is oriented medially after the implantation, the socket body 1 ends before a complete hemispherical sphere is reached for the shell 12. The base surfaces 13 and 14 of the pan body therefore form an angle a <180. This constructive detail increases the mobility of the femur after implantation, especially for adduction movements.

Weiterhin lässt Fig. 1 erkennen, dass die Pfanne in einer, an ihre Aussenform angepassten, operativen Ausnehmung des Beckenknochens 15 sitzt, wobei für die Aufnahme der Rippen 5 zusätzlich zwei Ringnuten 16 in den Knochen 15 gefräst sind; die Eindringtiefe des Pfannenkörpers 1 ist begrenzt durch die Auflage des Randes 8 aussen auf dem Knochen 15 im lateralen Bereich. Parallel zur Achse 2 ist durch den Pfannenkörper im Scheitel eine Bohrung 17 geführt, in die ein Gewinde 18 eingeschnitten ist. Dieses dient zum Einschrauben eines geeigneten Setzinstruments; durch die Bohrung 17 erfolgt beim Einschlagen der Pfanne darüberhinaus eine «Entlüftung» des Acetabulums. Im Laufe der Zeit wird sie durch einwachsendes Gewebe verschlossen. 1 also shows that the socket is seated in an operational recess of the pelvic bone 15 which is adapted to its outer shape, two ring grooves 16 additionally being milled in the bones 15 to accommodate the ribs 5; the depth of penetration of the socket body 1 is limited by the outer edge 8 resting on the bone 15 in the lateral region. Parallel to the axis 2, a bore 17 is made through the socket body in the apex, into which a thread 18 is cut. This is used to screw in a suitable setting tool; Through the hole 17, when the pan is knocked in, there is also a “ventilation” of the acetabulum. In the course of time, it is closed off by ingrowing tissue.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

S S

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

659 579 PATENT CLAIMS

1. Cement-free anchoring acetabular cup with an acetabular-like socket body, the outer surface of which is equipped with circular ribs which are divided into individual sectors in the circumferential direction by radial notches, characterized in that the acetabular-like socket body (1)

- Is provided with at most two rows of circular ribs (5) which extend around it in the central circumferential area,

- has a projecting edge (8) on the equatorial base over a limited angular range (β) of its circumference,

- And has an anchoring pin (4) which protrudes from the socket body (1) and lies on the bisector (9) of the angular range (ß).

2. acetabular cup according to claim 1, characterized in that the semicircular surfaces (13, 14) delimiting the socket body (1) on the equatorial base form an angle (a) <180 ° with one another, the diameter separating the two semicircular surfaces (13, 14) lies in a central plane (10) which runs through the apex of the socket body (1) and which in turn runs perpendicular to the bisector (9).

3. acetabular cup according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of the anchoring pin (1) is directed parallel to the central plane (10) of the socket body (1).

4. acetabular cup according to claim 1 or 2, characterized in that the angular range (ß) is at most 120 °.