DE102007018341A1

DE102007018341A1 - Implantat als Zwischenlage zwischen artikulierenden Gelenkflächen

Info

Publication number: DE102007018341A1
Application number: DE102007018341A
Authority: DE
Inventors: Heiner Genrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-16

Abstract

Implantat als Zwischenlage zwischen artikulierenden Gelenkflächen, wobei die Zwischenlage eine Oberflächenform aufweist, die mindestens teilweise in Form einer Gelenkfläche als Gelenkschale ausgebildet ist. Die Artikulationsfläche (1) und die knochenzugewandte Fläche (2) der Zwischenlage sind so zulaufend, dass die Kante (13) eine geringere Dicke aufweist als der mittlere Abschnitt (15) der Zwischenlage, wobei die knochenzugewandte Fläche (2) eine der geschädigten Knochenoberfläche entsprechende Form aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Implantat als Zwischenlage zwischen artikulierenden Gelenkflächen, wobei die Zwischenlage eine Form aufweist, die mindestens teilweise in Form eines Teils einer künstlichen Gelenkfläche als Gelenkschale ausgebildet ist.
Es ist bekannt, dass es in der menschlichen und tierischen Anatomie der Gelenke zu Gelenkdeformierungen, beispielsweise durch natürlichen Verschleiß des Gelenkknorpels es zu Veränderungen kommen kann. Diese Deformierungen der Gelenke führen zu einer verstärkten Belastung der Knochenoberflächen gegeneinander, zu flächenhaften Verlust an Gelenkknorpel und zu Veränderungen der Stellung der Gelenkflächen zueinander, wodurch es folglich zu einer beginnenden Reibung des nunmehr harten knorpellosen Knochens gegen die gegenüberliegende zunächst noch knorpelbedeckten Gelenkfläche kommt. Es erfolgt eine Schädigung dieser gegenüberliegenden zunächst noch knorpelbedeckten Gelenkfläche. Schließlich muss verstärkt mit starken Schmerzmitteln therapiert werden.
Dauerhafte Schmerzbeseitigung wird derzeit durch Prothesen-Implantation erreicht. Hierzu stehen Kappen-Prothese, Duokopfprothese oder Totalendoprothese (TEP) zur Verfügung. Nachteilig in den drei Fällen ist, dass im Vergleich zur o. g. Schmerzursache, eine wenige cm² große Knorpelverschleißfläche, zunächst eine vielfach größere irreversible Körperverletzung durchgeführt wird durch Femurkopfresektion, Acetabulumfräsung oder Femurhöhlung. Es wird dabei extrem in das Gelenksystem mit den bekannten Risiken eingegriffen.
Aus der US 4,752,296 ist bekannt eine Kugelgelenkprothese, wobei die vorhandene Knorpelmasse auf der Gelenkkugel vor dem Einsatz vollständig entfernt wird und diese durch eine Halbkugelschale ersetzt wird, die mit einem mittigen Stiftschaft in dem Knochen innig befestigt ist. Nachteilig ist insbesondere, dass die gesamte Knorpelmassenoberfläche, also auch die gesunde sowie ein Teil der Corticalis, entfernt werden muss.
Ein ähnlicher Aufbau eines Implantats wird in der US 6,096,084 beschrieben. Ein Teil des Kugelgelenks wird entfernt und durch ein annähernd halbkugelförmiges Implantat ersetzt. Ein ausreichender Sitz wird durch einen mittig angeordneten Stift erreicht, der in den Knochen eingeführt und verankert wird. Die gegenläufige Kugelpfanne wird ebenfalls durch eine Kugelschale mit passender Geometrie ersetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Implantat der eingangs erwähnten Art so weiter zu bilden, dass die geschädigte Gelenkfläche versorgt werden kann und die Stellung der Gelenkflächen gegeneinander korrigiert und ein Gleiten in der gegebenen Art zwischen den Gelenkflächen erfolgen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Implantat, eine Zwischenlage aus einem biokompatiblen, verformbaren, flexiblen und elastischen Material oder starren Material, das die Form des Gelenkspaltes aufweist, eine Therapie ohne Knochenverlust sowie mit Erhalt von intraarticulären Bändern wie im Hüftgelenk das Lig. Capitis femoris möglich ist. Da das erfindungsgemäße Implantat für eine minimal invasive chirurgische Implantation geeignet ist, ist der Erhalt aller Gewebe-, Band- und Knochenstruktur möglich. Es erfolgt keine Ursache, die eine Beeinträchtigung der den Knochen ernährenden Stoffwechselprozesse zur Folge haben könnte.
Das vorliegende erfindungsgemäße Implantat in Form einer Zwischenlage besteht aus einem verhältnismäßig harten Material mit einem hohen Elastizitätsmodul. Geeignete Materialien sind zum Beispiel, Stahl, Keramiken und verstärkte und nichtverstärkte oder thermoplastische Polymere. Das Implantat muss nicht aus einem einzigen Material bestehen, sondern es können Verbundstrukturen aus Stahl/Thermoplast, Stahl/Keramik, Keramik/Polymer usw. verwendet werden.
So werden als Materialen bevorzugt Stahl, CoCr, Ti6Al4V+TiN, ZrO, Oximium-Beschichtung, andere Keramiken, Kapillaren durchzogenes Material, Material mit permanent schleimiger Oberfläche, Material mit schleimbildender Oberfläche im Zusammenhang mit der vorhandenen Körperflüssigkeit verwendet. Aber auch Polymere wie Polyamid, Polyurethan, Polypropylen, Polyester und dgl., die auch faserverstärkt sein können, können verwendet werden.
Alternativ können Verbundwerkstoffe der obigen Materialien mit biologisch aktiven Oberflächen oder Komponenten verwendet werden. Biologisch aktive Komponenten schließen Oberflächen ein, die pharmazeutische Mittel enthalten können, die das Knorpelwachstum stimulieren oder die Knorpeldegeneration verzögern, die auf einmal oder in einer zeitlich festgelegtem Freisetzungsweise abgegeben werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit die Gelenkspaltimplantate mit Wirkstoffen zu beladen zur Abgabe von Stoffen zur Schmerzreduzierung, Entzündungshemmung, Knochenregenerierung, Knorpelregenerierung, GDF-Aufbringung, Botenstoffausbringung oder ähnlichem.
Erfindungsgemäß wird in den Gelenkspalt eine der natürlichen Gelenkform angepasste Zwischenlage eingebracht. Vorteilhaft ist es, wenn entsprechend der Belastung die Bereiche mit hoher Belastung und damit einen größeren Verschleiß aufweisen, aus stärkeren, abriebfesteren Material als der Rest bestehen, wenn Verbundstrukturen verwendet werden. Die Oberfläche weist bevorzugt eine Oberflächenhärte auf, die mindestens verschleißmindernd, wenn nicht sogar Verschleißfest, ist und eine hohe Gleitfähigkeit besitzt. Es ist auch möglich, dass diese Zwischenlage aus einem Material besteht welches über einen endlosen Zeitraum resorbiert werden kann.
Die Radien der Oberflächen der Implantate der Zwischenlage können unterschiedlich sein und hängen vom Einsatz und der Schädigung ab. Wenn der Ort der Schädigung am Gelenkknorpel oder an Abschnitten der Knochenstruktur bekannt ist, wird ein verhältnismäßiger konstanter Radius der Oberfläche die schadhaften Flächen an diesen Stellen überbrücken, wodurch die Belastung wieder auf gesundes Gewebe verteilt wird und es ermöglicht wird, dass sich entzündete oder anders geschädigte Flächen regenerieren.
Die Flächen der Zwischenlage laufen dabei gegeneinander an der Seite der Knochenoberfläche mit gesundem Knorpel so zueinander, dass ein gleitender Übergang von der Knorpeloberfläche zur Oberfläche der Zwischenlage erfolgt. Erreicht wird dieses, indem die beiden Flächen so zueinander auslaufen, dass sie an der Kante einen spitzen Winkel bilden. An der lateralen Seite, an der bevorzugt eine Fixierung der Zwischenlage am Knochen oder am weichen Gewebe stattfindet kann, ist dieses nicht zwingend erforderlich.
In einer Ausführungsform ist bei einer starren Zwischenlage der Außenradius der Krümmung der knochenzugewandten Fläche größer als der Radius der inneren Acetabulum-Fläche. Dadurch ergibt sich eine Entlastung des bereits verschlissenen Bereiches im Gelenk. Es ist aber auch möglich, dass der Außenradius der Krümmung der knochenzugewandten Fläche gleich groß ist wie der Radius der Krümmung der Acetabulumfläche, jedoch ist im diesem Fall eine Freiarbeitung im verschlissenen Bereich am Gelenk erforderlich. Auch hier kommt es zu einer Entlastung des bereits verschlissenen Knorpelbereichs. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Verwendung dieser Art eine Art Polabflachung erforderlich ist.
Es ist aber auch möglich, dass die formangepasste Zwischenlage selbst gleiten kann innerhalb eines limitierten Bereiches zwischen den Gelenkflächen.
Bevorzugt wird die formangepasste Zwischenlage selbst fixiert an der Gelenkfläche und gleitet mit der verbliebenen Knorpelfläche gemeinsam in dem Gelenk.
Die formangepaßte Zwischenlage kann an der Gleitoberfläche Vertiefungen aufweisen, beispielsweise flache nutförmige Vertiefungen oder schuppenartige Vertiefungen. Die Vertiefungen bewirken das Substanzen mit Schmier-Gleiteigenschaften an der Oberfläche oder zwischen den Gelenkflächen vorhanden sein können, die neben einen besseren Synoviatransport auch ein verbessertes Gleiten der Flächen gegeneinander und gleichzeitig durch den Transport der Synovia eine verbesserte Stoffwechselunterstützung im Gelenk erfolgt.
Zur Lagesicherung der Implantate an der Gelenkoberfläche erfolgt vorteilhaft ein festes Fixieren wie einer Cerclage Befestigung oder auch durch übliche Befestigungsmittel, wie Schrauben, Spikes, Dorne an mindestens zwei Punkten, ventral cranial und dorsal cranial, was abhängig von der Zugangsmöglichkeit ist. An dem Implantat können aber an der Außenseite auch so genannte Fixationslaschen, -wülste oder -kragen vorhanden sein.
Der Gelenkkopf, z. B. ein Femurkopf kann statt mit einer starren Zwischenlage auch mit einer flexiblen Zwischenlage beispielsweise mit einer Kappe mit Laschen an der geschädigten Stelle überstülpt werden und z. B. mittels Cerclage befestigt werden.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Verbundkomponenten vorteilhafter sein kann, wie ein Metallgleitsegment mit einem teilweise flexiblen Kranz mit oder ohne Laschen oder Rand, Bund oder einen Kragen zur Fixierung.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
Es zeigen:
1 Perspektivische Ansicht eines Implantats als Zwischenlage für eine Gelenkpfanne
2 Perspektivische Ansicht eines Implantats als Zwischenlage für eine Gelenkkugel
3 eine Ansicht eines Implantats als Zwischenlage auf einer Gelenkkugel
4 eine dorsale Ansicht eines Implantats als Zwischenlage auf einer Gelenkkugel
5 Ansicht eines Implantats als Zwischenlage in einer Gelenkpfanne.
6 Ansicht eines Implantats als Zwischenlage für ein Sprunggelenk.
7 Seitenansicht eines Implantats für eine Gelenkpfanne
7a Ansicht des Implantats in der Schnittebene A–A
7b Ansicht des Implantats in der Schnittebene B–B Nachfolgend sind dieselben Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Falle eines Gelenks ist es denkbar, ein Implantat bei einer beschädigten Knorpelmasse anzuordnen in Form eines Implantatteils gemäß der vorliegenden Erfindung, beispielsweise in Form einer Zwischenlage, wie beispielhaft in der 1 und 2 in Form einer künstlichen Zwischenlage dargestellt ist. Das Implantatteil weist eine Artikulations-Fläche 1 auf, die ein Teil einer Gelenkfläche der Gelenkpfanne 5 bildet. Die Form der Articulationsfläche 1 ist dabei annähernd übereinstimmend mit der Articulationsfläche des Gelenkkopfes 6, die ein Gleiten miteinander ermöglichen.
An der Außenkante 14 der Gelenkfläche des Implantats ist eine Wulst 8 nach außen zur Anlage an den Knochen gewölbt angeordnet, die einmal die Funktion der Fixierung der Lage beim Einsetzen in das Gelenk hat, in dem die Wulst 8 am Knochen anliegt und durch die angeordneten Löcher 7 in der Wulst 8 ist es möglich, das Implantat an den Knochen 12 durch verschiedenartige Haltemittel fest zu fixieren. Dieses kann durch nicht dargestellte Schrauben oder durch eine Naht in weiches Gewebe geschehen.
Nicht dargestellt ist eine Vereinfachung der Wulst 8, in dem statt einer durchgehenden Wulst 8 nur ein bis zwei Laschen an der Außenkante 14 angeordnet sind. An der Außenkante 14 des Implantatteils aufweisende Löcher 7 oder in einer nach außen gewölbte Wulst 8, die an den Knochen angelegt wird, können verwendet werden sofern erforderlich für verschiedenartige Haltemittel, zur Fixierung des Implantats als Zwischenlage an den Knochen 12.
Die beiden Flächen, die Artikulationsfläche 1 und die knochenzugewandte Fläche 2 sind dabei so gestaltet, dass sie unter einem spitzen Winkel unter Bildung einer Kante 13 zu einem Rand zusammenlaufen, die so einen Übergang zum gesunden Knochengewebe bildet. Da die Höhe der Kante 13 aufgrund der Formgebung so gering ist, ist ein problemloses Gleiten im Gelenk möglich.
In der Artikulationsfläche 1 sind eine Anzahl von Vertiefungen in Form von Schuppen 9 oder Rillen 10 angeordnet zur besseren Gleiten der Flächen gegeneinander und zur Versorgung mit Synovia zum besseren Stoffwechselunterstützung im Gelenk.
In der 2 ist ein Implantat als Zwischenlage für eine Gelenkkugel dargestellt. Es wird auf den Knochen 12 eines Teils einer Gelenkkugel, wie in 3 und 4 beispielhaft dargestellt, angeordnet. Die Kante 13 ist gebildet durch das Zusammenstoßen der Articulationsfläche 1 und der knochenzugewandten Fläche 2 unter einem spitzen Winkel. Zur Fixierung des Implantats an dem Knochen sind Löcher 7 in unmittelbarer Nähe der Außenkante 14 angeordnet.
In der 5. ist ein Implantat als Zwischenlage im eingesetzten Zustand in einer Pfanne eines Knochens 12 dargestellt.
In der 6. ist ein Implantat als Zwischenlage für ein Sprunggelenk dargestellt. Aufgrund der besonderen Knochengelenkform besitzt die Zwischenlage ebenfalls die Wölbung mit der Articukationsfläche 1 und der knochenzugewandten Seite 2. Zur Fixierung der Zwischenlage ist an der Außenkante 14 eine Wulst 8 mit Lachern 7 für die Durchführung von nicht dargestellten Fixiermitteln angeordnet. Aufgrund der besonderen Anatomie des Sprunggelenkknochens weist die Zwischenlage die Form wie einer nebeneinander angeordneten Doppelwölbung auf.
Wie aus der 7 ersichtlicht ist, besitzt die Zwischenlage für den Femurknochen eine solche Form, dass sie zumindestens teilweise die Gelenkfläche am Knochen bedeckt. Zu erkennen ist die große Artikulationsfläche 1, die an der einen Seite begrenzt ist durch die Kante 13. An der Seite, die am Rand der Gelenkverbindung ist, ist die Außenkante 14 mit der sich anschließenden Wulst 8 dargestellt, in der sich die Löcher 7 für nicht dargestellte Haltemittel befinden. Im Weiteren ist erkennbar die Schnittfläche A–A, die in der 7a dargestellt ist und die Schnittfläche B–B, die in der 7b dargestellt ist.
Aus der 7a ist ersichtlich dass die Radien 3 und 4 verschieden sind, so dass ein spitzes Zulaufen der Articulationsfläche 1 und der knochenzugewandten Fläche 2 an der Kante 13 erfolgt. Der mitteler Abschnitt 15 ist dabei dicker als die Kante 13.
Aus der 7b noch einmal der teilweise Schalenaufbau ersichtlich. Die Artikulationsfläche 1 mit der Kante 13 und der Außenkante 14 mit der angrenzenden Wulst 8. Das der Schalenaufbau nicht über der gesamte Fläche im Gelenk geht, ist im diesen Schnitt besonders deutlich, durch die geteilte Darstellung der Zwischenlage.

1: Articulationsfläche
2: Knochenzugewandte Fläche
3: Radius der Außenfläche
4: Acetabulum Radius
5: Gelenkpfanne
6: Gelenkkopf
7: Loch
8: Wulst
9: Schuppen
10: Rillen
11: Oberfläche
12: Knochen
13: Kante
14: Außenkante
15: mittlerer Abschnitt
A–A: 1. Schnitt
B–B: 2. Schnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4752296 [0004]
- US 6096084 [0005]

Claims

Implantat als Zwischenlage zwischen artikulierenden Gelenkflächen, wobei die Zwischenlage eine Oberflächenform aufweist, die mindestens teilweise in Form einer Gelenkfläche als Gelenkschale ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Articulationsfläche (1) und die knochenzugewandte Fläche (2) der Zwischenlage so zulaufend sind, dass die Kante (13) eine geringere Dicke aufweist als der mittlere Abschnitt (15) der Zwischenlage, wobei die knochenzugewandte Fläche (2) eine der geschädigten Knochenoberfläche entsprechende Form aufweist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Radius der Außenfläche (3) zum Acetabulum Radius (4) gleich oder größer ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zwischenlage in der Nähe der Außenkante (14) oder in der Wulst (8) teilweise Löcher (7) für eine Fixation an den Knochen (12) angeordnet sind.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Articulationsfläche (1) teilweise Vertiefungen in Form von Rillen (10) aufweist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Articulationsfläche (1) teilweise Schuppen (9) angeordnet sind.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Articulationsfläche (1) der Zwischenlage mit einer verschleißmindernden oder verschleißresistenten Schicht überzogen ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage therapeutische Wirkstoffe enthält.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage eine Schalenkonstruktion ist und aus einem starren Material besteht.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage eine flexible Konstruktion ist oder eine federnde Wirkung aufweist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandstärkenverlauf variabel ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage flexibel und entfaltbar ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Articulationsfläche 1 Substanz mit Schmier-Gleiteigenschaften vorhanden ist.