DE10224390B4

DE10224390B4 - Zementfreie Hüftgelenkpfanne

Info

Publication number: DE10224390B4
Application number: DE10224390A
Authority: DE
Inventors: Curt Dr. Kranz; Franz Prof. Dr. Copf; Peter Dr. Copf; Werner Prof. Dr. Hein
Original assignee: Merete Medical GmbH
Current assignee: Merete Medical GmbH
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: DE10224390A1

Abstract

Zementfreie Hüftgelenkpfanne mit einem Pfannengrundkörper und von diesem nach aussen ragenden Verankerungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass vom Pfannengrundkörper (1) radiale Rast- und Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) nach aussen überstehen, deren Querschnitt kegelstumpfartig gehalten ist, wobei die Flanken zwischen breiterem Fuss (11) und Kopf (12) gekrümmt sind und die Oberflächen der Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) vertiefende oder erhabene Strukturen (14, 23, 31, 32) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine zementfreie Hüftgelenkpfanne als Ersatz der natürlichen Gelenkpfanne mit einem nahezu halbkugelförmigen Pfannenkörper, wobei die Hüftgelenkpfanne nach aussen überstehende Verankerungselemente aufweist.
Derartige zementfreie Hüftgelenkpfannen sind in verschiedenen Ausführungen bereits seit längerem bekannt. Teils sind zur Verankerung im Acetabulum und Verdrehstabilisierung Stifte an der Außenfläche der Hüftgelenkpfanne angebracht, die entweder strahlenförmig radial angesetzt sind, oder parallel zur senkrechten Mittelachse verlaufen.

Dazu ist beispielhaft durch die EP 0213 287 A1 eine zementfrei verankerbare Hüftgelenkpfanne bekannt, die einen einzigen senkrechten, runden Verankerungszapfen mit Rillen am Umfang trägt und weitere zirkulare Rippen am Außenumfang besitzt. Vor dem Einsetzen dieser Hüftgelenkpfanne muss unverhältnissmäßig viel Knorpel- und Knochenanteile entfernt werden. Weiterhin nachteilig ist, dass diese Hüftgelenkpfanne nicht immer einen dauerhaften Sitz gewährleistet.

Weiterhin ist durch die EP 0331 625 A1 eine halbkugelförmige Hüftgelenkpfanne bekannt, dessen Kunststoffpfannenkörper mit einem Drahtnetz überzogen ist, wobei aus dem Aussenradius unter 45° zu den Mittelachsen ein Verankerungszapfen herausragt, über den eine ebenfalls strukturierte Hülse geschoben wird.

Auch hier hat sich gezeigt, dass ein Zapfen zur Verankerung nicht ausreichend ist und andererseits ein Drahtnetz an der Aussenkontur nicht die gewünschte . Verankerungsfestigkeit im Acetabulum bewirkt.

Die bisher bekannten Implantate als zementfreie Hüftgelenkpfannen sind überwiegend mit einer dicken Wandung versehen oder bestehen aus verschiedenen ineinander gesetzten Bauteilen auch unterschiedlicher Materialien, so dass wie bereits oben erwähnt, unverhältnissmäßig viel Knorpel- und Knochenanteile aus dem Becken entfernt werden muss. Häufig besteht aber lediglich eine nur geringe Abnutzung des Hüftgelenkes, so dass der Pfannenbereich im Acetabulum durch Abtragen und Anpassen eine kleine Korrektur lediglich nur einer dünnen Schicht benötigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zementfreie Hüftgelenkpfanne als Oberflächenersatz der natürlichen Gelenkpfanne bereitzustellen, die durch geringfügiges Anpassen und Abtragen der Knorpel- und Knochenanteile im Acetabulum sicher verankert werden kann und infolgedessen wenig Komplikationen verursacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zementfreie Hüftgelenkpfanne mit einem Pfannengrundkörper gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Pfanne ist sehr dünnwandig gehalten, weist eine halbkugelförmige Innenfläche zur Aufnahme eines Kugelkopfes einer im proximalen Femur eingesetzten Hüftendoprothese und eine Außenfläche auf, wobei an der Außenfläche mehrere parallel verlaufende, selbstschneidende Rastzapfen angeordneten sind und weitere den Rastzapfen nahezu gegenüberliegende partielle Rastverzahnungsbereiche angeordnet sind.

In besonders vorteilhafter Weise ist die Hüftgelenkpfanne nur mit einer dünnen Wandung versehen, so dass zunächst nur der Pfannenboden mittels einer Knorpel- Knochenfräse entsprechend der Außenkontur der Hüftgelenkpfanne dünn abgetragen werden muss. Anschließend erfolgt mit einer Bohrlehre das Bohren der Löcher für die Rastzapfen. Die wie ein Zahn eines Zahnrades ähnlich gestalteten Rastzapfen, mit Querrillen als Schneiden, weisen gegenüber einer Bohrung einen besonderen, nahezu quadratische Querschnitt auf, der bewirkt, dass während des Einsetzvorganges eine Art Raspelvorgang entsteht.

Durch die Rastzapfen wird eine Fixierung der Pfanne in alle denkbaren Drehrichtungen wirksam unterbunden. Außerdem ist, wegen der schneidenartigen Struktur der Oberfläche der Rastzapfen, das Einwachsen der Spongiosa besonders gut möglich, so dass sich nach erfolgtem Einwachsen eine hervorragende formschlüssige Verbindung zwischen Hüftgelenkpfanne und Hüftknochen ergibt.

Die erfindungsgemäße zementfreie Hüftgelenkpfanne wird durch Eindrehen über einen Drehpunkt der direkt unterhalb der Rastzapfen liegt, eingesetzt, so dass die gegenüberliegenden Rastrillen als letztes in den Knochenbereich einrasten.

So mit ist die Hüftgelenkpfanne mittels einer Presspassung in den Hüftknochen implantiert, so dass schon vor dem Einwachsen des Hüftknochens in die gitterartige Struktur der Rastzapfen eine Fixierung der Hüftgelenkpfanne im Hüftknochen gewährleistet ist und bereits kurz nach der Implantation der Hüftgelenkpfanne mit Rehabilitationsmaßnahmen begonnen werden kann. Die Presspassung gewährleistet außerdem, dass die Hüftgelenkpfanne im eingewachsenem Zustand genau die Position einnimmt, welche der Chirurg vorgesehen hat.

Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Rastzapfen in einem Winkel von 35° bis 45°, insbesondere 40°, zur waagerechten Grundlinie der Gelenkpfanne verlaufen, da diese dann in physiologischer Belastungsrichtung angeordnet sind, da auch der Hüftknochen in diesem Bereich besonders dick ist, so dass der Hüftknochen auch nach dem Implantieren der erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne noch ausreichend stabil ist.

Für die Dicke der Wandung der Hüftgelenkpfanne hat sich ein Bereich von 2,5 bis 3,5 mm, insbesondere 3 mm, als vorteilhaft erwiesen.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne kann anstelle der Rastzapfen eine strukturierte Rippe vorhanden sein.

Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Rippe eine Länge von 25 bis 35 mm, insbesondere 30 mm, eine Höhe von 3 bis 7 mm, insbesondere 5 mm und eine Dicke von 3 bis 7 mm, insbesondere 5 mm aufweist. Innerhalb dieses Bereichs ist einerseits eine optimale spongiöse Verankerung der Hüftgelenkpfanne im Hüftknochen möglich und andererseits wird der Hüftknochen durch das Einbringen der Rippe nicht übermäßig stark geschwächt.

Weitere Varianten der Erfindung sehen vor, dass sich die Rippe aus einer gitterartige Struktur aus Öffnungen oder Stäben und Streben zusammensetzt, und/oder dass die Struktur Verdickungen und/oder Vertiefungen aufweist, so dass ein möglichst gutes Einwachsen der Spongiosa in die Struktur im Sinne einer festen und gleichzeitig elastischen Verbindung zwischen Hüftgelenkpfanne und Oberschenkelhals gewährleistet ist. Neben einem verbesserten Formschluss vergrößern die Verdickungen und Vertiefungen die Oberfläche des Schafts, was sich vorteilhaft auf die Festigkeit der Verankerung der Hüftgelenkpfanne auswirkt.

Zur Verbesserung der Verbindung von Hüftgelenkpfanne und Beckenknochen kann alternativ vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Rastzapfen oder der Rippe porös, periplasmal und hydroxydapatit ist. Wenn die Oberfläche porös oder periplasmal ist, kann die Spongiosa in die Oberfläche einwachsen, was zu einer entsprechend guten Verzahnung und Verbindung zwischen Spongiosa und Hüftgelenkpfanne führt. Wenn die Oberfläche der gitterartigen Struktur, bzw. des Schafts, hydroxyapatit ist, kann die Spongiosa an der Oberfläche anwachsen, was auch eine feste und dauerhaft belastbare Verbindung von Hüftgelenkpfanne und Beckenknochen ermöglicht.

Schließlich kann die Innenfläche der Hüftgelenkpfanne mit einer verschleißmindernden und/oder reibungsverringernden Beschichtung versehen sein, um die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne zu erhöhen.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Hüftgelenkpfannen aus eine Chrom-Molybdän-Kobalt-Legierung oder Titan, insbesondere TiA16V4, durch Zerspanen, Gießen und/oder Schmieden herzustellen sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den nachfolgenden Zeichnungen und deren Beschreibung entnehmbar. Es zeigt:
1 einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne,
2 eine Draufsicht auf die Hüftgelenkpfanne
3 eine Perspektivansicht auf die erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne,
4 ein Detail der Hüftgelenkpfanne aus 3,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne im Querschnitt mit einer Rippe,
6 ein weitere Ausgestaltung der Rippe nach 5.
In 1 ist gemäß 2 entlang der Schnittlinie A-A ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne 10 im Querschnitt dargestellt. Die Hüftgelenkpfanne 10 besteht im wesentlichen aus einem Pfannenköper 1 mit einer Innenfläche 2 und einer Außenfläche 3 sowie dem Rastzapfen 4.
Insgesamt sind drei Rastzapfen 4, 5, 6 vorgesehen, wie dies aus 2 ersichtlich ist. Die Innenfläche 2 hat die Form eines Kugelausschnittes und wirkt mit einem Kugelkopf einer nicht dargestellten Hüftgelenksendoprothese des proximalen Femurs zusammen. Die Rastzapfen 4, 5, 6 sind in einem Winkel 9 zur waagerechten Grundlinie 7 der Hüftgelenkpfanne 10 von etwa 35 bis 45°, insbesondere 40°, angeordnet. Innerhalb dieses Winkelbereichs kommen die Rastzapfen 4, 5, 6 im implantiertem Zustand an eine Stelle des Hüftknochens, wo dieser besonders dick ist, d.h. die Rastzapfen 4, 5, 6 zeigen in kranialer Richtung und weisen somit in die physiologische Hauptbelastungsrichtung. Die Flanken der Rastzapfen 4, 5, 6 sind mit einem Radius versehen, der als Mittelpunkt den Punkt „D" hat, wodurch die Rastzapfen 4, 5, 6 an ihrem Fuß 11 breiter sind als an ihrem Kopf 12. Sie können aber auch eine ähnliche Kontur eines Zahns eines Zahnrades aufweisen, eine Parabel oder Evolvente sein, wenn Kurve innerhalb des Radius liegt. In den Rastzapfen 4, 5, 6 sind mehrere Rillen 14 vorhanden, in die später die Spongiosa einwachsen kann.
Die Hüftgelenkpfanne 10 ist mit ihrem Pfannenköper 1 auf einer Seite nicht bis zur Grundlinie 7 geführt, wobei eine Anschrägung 15 vorhanden ist.
Die Innenfläche 3 der Hüftgelenkpfanne 10 kann mit einer verschleißmindernden und reibungsverringernden Beschichtung versehen sein (nicht dargestellt). Die Außenfläche 3 sowie die Rastzapfen 4, 5, 6 können porös, periplasmal oder hydroxydapatit sein. Dadurch verbessert sich die Kraftübertragung von der erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne 10 auf den Hüftknochen.
Durch den Radius „R" ist die bogenförmige Gestaltung der Flanken der Rastzapfen 4, 5, 6 vorgegeben, die so gewählt wurde, dass beim Einsetzen der Hüftgelenkpfanne 10 in ihre gewünschte Position im Acetabulum der Punkt „D" als Drehpunkt genommen werden kann, so dass die Rastzapfen 4, 5, 6 in die vorbereiteten Bohrungen hineingleiten und sich selbst zentrieren und befestigen.
2 zeigt eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel der Hüftgelenkpfanne 10. In dieser Ansicht ist deutlich zu erkennen, dass über die gesamte Länge der Rastzapfen 4, 5, 6 mehrere Querrillen 14 angeordnet sind, so dass ein möglichst guter Formschluss zwischen den Rastzapfen und dem eingewachsenen Hüftknochen (nicht dargestellt) entsteht.
Die 3 zeigt in perspektivischer Ansicht die Hüftgelenkpfanne 10, aus der deutlich sichtbar die C herausragen und die Querrillen 14 nahezu Schneiden 15 bilden. Weiterhin sind Rillen 16 in der Aussenseite 3 des Pfannengrundkörpers 1 vorhanden. Wie bereits vorstehend, erwähnt und auch in der Draufsicht nach 2 ersichtlich, erkennt man nahezu gegenüberliegend der Rastzapfen 4, 5, 6 weitere Rastrillen 13, die als Einzelheit „C" noch näher in 4 dargestellt sind. Diese sind am unteren Rand des Pfannengrundkörpers 1, partiell vorhanden und folgen dem Radius des Pfannengrundkörpers 1 und ragen nur wenig über den Aussendurchmesser hinaus. Die Rastrillen 13 weisen eine Art Verzahnung auf und sind hier als zwei übereinanderliegende Rastrillen ausgebildet, wobei dies durchaus auch zusätzlich Rastrillen sein können. Sie dienen der weiteren Verankerung der Hüftgelenkpfanne 10 im Knochen und liegen im eingesetzten Zustand der Hüftgelenkpfanne 10 beidseitig der Fossa acetabuli.
In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne 20 dargestellt. Anstelle der Rastzapfen 4, 5, 6 ist nunmehr eine Rippe 21 vorgesehen. In dieser Ansicht ist deutlich zu erkennen, dass über die gesamte Länge 22 der Rippe 21 mehrere Öffnungen 23 angeordnet sind, so dass ein möglichst guter Formschluss zwischen der Rippe 21 und dem eingewachsenen Hüftknochen (nicht dargestellt) entsteht. Auch die Rippe 21 ist in ihrem Querschnitt als eine Art Zahn eines Zahnrades ausgebildet, mit gerundeten Flanken. Bei dieser Variante kann mehr Hüftknochenmaterial in die Rippe 21 einwachsen als bei der Variante gemäß 1 und 2.
In 6 ist ein weitere Variante der Hüftgelenkpfanne 30 mit einer Rippe 21 dargestellt. Die Rippe 21 besteht im Wesentlichen aus Stäben 31 und Ausnehmungen 32. Auch diese Variante erlaubt ein Einwachsen des Hüftknochens (nicht dargestellt) in die Rippe 21, so dass sich ein sehr guter Formschluss zwischen Rippe 21 und dem nicht dargestellten Hüftknochen ergibt. Bei dieser Variante kann mehr Hüftknochen in die Rippe 21 einwachsen als bei der Variante gemäß 5.

Claims

Zementfreie Hüftgelenkpfanne mit einem Pfannengrundkörper und von diesem nach aussen ragenden Verankerungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass vom Pfannengrundkörper (1) radiale Rast- und Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) nach aussen überstehen, deren Querschnitt kegelstumpfartig gehalten ist, wobei die Flanken zwischen breiterem Fuss (11) und Kopf (12) gekrümmt sind und die Oberflächen der Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) vertiefende oder erhabene Strukturen (14, 23, 31, 32) aufweisen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) einzelne Rastzapfen (4, 5, 6) oder eine Rippe (21) sind, deren Flankenkrümmung durch einen Radius (R) bestimmt wird.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (D) des Radius (R) der Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) auf der waagerechten Grundlinie (7) des Pfannengrundkörpers (1) liegt.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Verankerungselemente (4, 5, 6, 21) anstelle des Radius (R) eine beliebige Kurvenform als Parabel, Evolvente sein kann.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Rastzapfen (4, 5, 6) vorhanden sind, die parallel zueinander angeordnet sind und deren Flanken mehrere tangential und zentrisch zum Pfannengrundkörper (1) verlaufende Rillen (14) aufweisen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfannengrundkörper (1) aus einer dünnwandigen Halbkugel besteht, wobei die Innenseite (2) einen Kugelabschnitt repräsentiert und die Aussenfläche (3) der Innenfläche mit nahezu gleicher Wandstärke folgt.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungselement eine Rippe (21) ist, die anstelle der Rastzapfen (4, 5, 6) deren Querschnitt, Form und Lage einnimmt.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (21) eine gitterartige Struktur aufweist.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die gitterartige Struktur der Rippe (21) aus Öffnungen (23), Ausnehmungen (32), Stäben (31) und/oder Streben zusammensetzt.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartige Struktur Verdickungen und/oder Vertiefungen aufweisen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastzapfen (4, 5, 6) und Rippe (21) in einem Winkel von 35° bis 45°, insbesondere 40°, zur Grundlinie (7) des Pfannengrundkörpers (1) verläuft.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastzapfen (4, 5, 6) und die Rippe (21) eine Länge von 25 mm bis 35 mm, insbesondere 30 mm, aufweisen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastzapfen (4, 5, 6) und die Rippe (21) eine Höhe von 3 mm bis 7 mm, insbesondere 5 mm, aufweisen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfannengrundkörper (1) eine Wanddicke von 2,5 mm bis 3,5 mm, insbesondere 3 mm, aufweist.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (2) des Pfannengrundkörpers (1) mit einer verschleißmindernden und reibungsverringernden Beschichtung versehen ist.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfannengrundkörper (1) und die Rastzapfen (4, 5, 6), sowie die Rippe (21) einteilig ausgeführt sind.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Rand des Pfannengrundkörpers (1) und nahe zu den Verankerungselementen (4, 5, 6, 21) gegenüberliegend mindestens zwei partiell angeordnete Rastrillen (13) vorhanden sind, welche im eingesetzten Zustand der Hüftgelenkpfanne (10) beidseitig der Fossa acetabuli liegen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastrillen (13) über den Grundkreis des Pfannengrundkörpers (1) hinaus ragen.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aussenseite (3) des Pfannengrundkörpers (1) weitere Vertiefungen (16) in gerundeter oder anderer geometrischer Form über die Oberfläche verteilt vorhanden sind.
Zementfreie Hüftgelenkpfanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüftgelenkpfanne (10) aus einer Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung oder Titan, insbesondere TiA16Va, durch Zerspanen, Gießen oder Schmieden hergestellt wird