DE10233204A1

DE10233204A1 - Zementierbare Hüftgelenkendoprothese als Ersatz des proximalen Femur

Info

Publication number: DE10233204A1
Application number: DE2002133204
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: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-01-29

Abstract

Es wird eine Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femurs aufgezeigt, mit einer Kalotte als Pfannenkopfersatz und einem in den Femur einsetzbaren Schaft mit Konus, in den die Kalotte eingreift, wobei Schaft und Kalotte so einzementierbar sind, dass durch ein anschließbares Unterdrucksystem die vorhandene Stauluft in der Schaftbohrung und unter der Kalotte absaugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur, mit einer Kalotte als Pfannenkopfersatz und einem in den Femur einsetzbaren Schaft mit Konus, in den die Kalotte eingreift, wobei Schaft und Kalotte so einzementierbar sind, dass durch ein anschliessbares Unterdrucksystem die vorhandene Stauluft in der Schaftbohrung und unter der Kalotte absaugbar ist.
Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur werden nach dem Stand der Technik in den Oberschenkelhals entweder zementfrei oder mittels Zement befestigt, wobei die zementierbare Anwendung bei einer Vielzahl von Patienten vorteilhafter sein kann, da die zementfreie Befestigung überwiegend durch Einschlagen der Implantate in den Knochen einige unvorhergesehene Probleme bei den Patienten hervor bringen kann.
Bekannt sind durch die Veröffentlichung Z Orthop 2002; 140; Dr. Witzleb, „Hüftgelenks-Oberflächenersatz-Endoprothetik für den jungen, aktiven Patienten", ein Bericht über die Verwendung einer zementierbaren Kalotte mit einem direkt in der Kalotte ansetzenden Schaft zum Einsetzen in den proximalen Femur. Diese Kalotte mit Schaft, eine Entwicklung von Derek McMinn, wird auch in der Veröffentlichung der Fa. Alumedica unter dem Titel „Birmingham Hip Resurfacing (BHR) Hüftkappensystem Metall/Metall beschrieben.
Bei diesen bisher bekannten einzementierbaren Kalotten mit einem Schaft für den proximalen Femur, können die sich unter dem Zement gebildeten Lufteinschlüsse später zu unerwünschten Folgen führen, abgesehen von der durch weniger Haftmaterial geminderten Festigkeit.
Ausserdem ist es sinnvoll, wenn Schaft und Kalotte getrennt sind, da eine Konusverbindung zwischen Schaft und Kalotte bei einer späteren möglichen Revision den Austausch nur der Kalotte erlaubt. So ist es durchaus vorteilhaft, wenn zunächst der Schaft in den Femur einzusetzen ist und erst später die Kalotte.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur bereitzustellen, die unter Verwendung von Zement oder zementartiger Massen, eine sichere, belastbare, dauerhafte und verträgliche Befestigung der Hüftgelenkendoprothese im Oberschenkelhals ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur, mit einer Kalotte als Pfannenkopfersatz und einem in den Femur einsetzbaren Schaft mit Konus, in den die Kalotte eingreift, wobei Schaft und Kalotte so einzementierbar sind, dass ein anschliessbares Unterdrucksystem die vorhandene Stauluft in der Schaftbohrung und unter der Kalotte absaugt.
Durch die Implantation der Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur wird zunächst der durchbohrte Schaft im Bereich der Spongiosa des Oberschenkelhalses mittels Zement positioniert, wobei für die Schaftbohrung von aussen ein Unterdrucksystem angeschlossen wird, welches die Stauluft unterhalb der mit Zementmasse gefüllten Schaftbohrung absaugt und somit das vollständige Verfüllen dieser Schaftbohrung gewährleistet wird. Dabei kann durchaus überschüssiges Zementmaterial und auch Blutsekrete oder andere Bestandteile durch die Absaugvorrichtung entfernt werden, so dass in sehr vorteilhafter weise eine sehr saubere und von Nebenmaterial befreite Schaftbohrung entsteht.
Dies wiederum ist die Voraussetzung zur Bildung einer innige Verbindung des Zementmaterials mit der Spongiosa, so dass eine hochbelastbare und ausreichend elastische Festigkeit des Schaftes gegeben ist.
Die Kalotte trägt in ihrem Innenraum einen kurzen Konusschaft, der in den gleichen Konus des Schaftes einsetzt, so dass bereits hier eine nahezu ausreichende kraftschlüssige Verbindung zum Oberschenkelhals entsteht. Zusätzlich wird aber der innere Hohlraum der Kalotte am vorbereiteten Femurkopf ebenfalls mittels Zement befestigt. Da aber der auf den Femurkopf aufgetragene Zementanteil beim aufsetzen der Kalotte ein Abdichten zum Innenraum bewirken kann, ist vorgesehen den Innenraum der Kalotte zu entlüften, beispielsweise über ein anschließbares Unterdrucksystem. Somit kann der kurze Konusschaft der Kalotte Öffnungen aufweisen, die geeignet sind, ein entsprechendes Kanal- oder Röhrensystem zur Absaugung der Stauluft anzuschließen.
Bei der erfindungsgemäßen Hüftgelenkendoprothese erfolgt die Verankerung sowohl über die Spongiosa als auch über die Kortikalis des Oberschenkelhalses. Die Krafteinleitung aus der Hauptdrucklinie erfolgt hierbei sowohl über die innere Hohlkugelform auf Teilbereiche der Kortikalis und den Grenzbereich des formgefrästen Kopfes, als auch durch den in der Spongiosa verankerten Schaft.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Schaft mit der Kalotte bereits vor dem Einsetzen verbunden sein, so dass beide Teile gleichzeitig einzementiert werden können.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1 einen Schnitt durch einen proximalen Femur
2 einen proximalen Femur mit einem für die Implantation vorbereiteten Femurkopf,
3 die Vorbereitung für das Einsetzen des Schaftes,
4 die mit Knochenzement versehene Schaftbohrung,
5 das Einsetzen des Schaftes mit Hilfe eines Werkzeuges,
6 der Eingesetzte Schaft,
7 die Vorbereitung zum Aufsetzen der Kalotte,
8 das fertig eingesetzte Implantat,
9 Schaft und Kalotte sind vor dem Einsetzen bereits verbunden.
Die 1 zeigt im Schnitt einen proximalen Femur 1 eines Oberschenkelknochens 3, an den sich der Oberschenkelhals 5 mit dem Kopf 7 anschließt. Eine Längsachse 9 des Oberschenkelknochens 3 sowie eine weitere Längsachse 11 des Oberschenkelhalses 5 schließen einen Winkel von nahezu 120° ein. Durch die strichpunktierte Linie 13 ist die Grenze zwischen subchondraler Kortikalis 15 und der nicht näher dargestellten Spongiosa markiert, während die Aussenkontur 14 die zerstörte Knorpelschicht bezeichnet.
Wenn das aus Kopf und einer nicht näher dargestellten Gelenkpfanne bestehende Hüftgelenk erneuert werden muss, wird der Kopf 7 des Femur 1 entsprechend der Innenkontur einer einzusetzenden Kalotte entsprechend der 2 vorbereitet.
Hier ist dementsprechend ersichtlich, dass der Kopf 7 so abgetragen werden muss, dass er nahezu die Gestalt eines doppelten Kegelstumpfes annimmt. Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein erster Kegelstumpf gekennzeichnet, an den sich der zweite Kegelstumpf 19 anschließt. Beide Kegelstümpfe sind rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse 18 angeordnet und enden in einer Stirnfläche 16.
Beide Kegelstümpfe 17, 19 lassen sich mit einem entsprechenden Werkzeug – einem Formfräsen – relativ einfach auch unter den entsprechenden Operationsbedingungen herstellen. Die Zahl der Kegelstümpfe 17, 19 sowie deren Stellung und Winkel zueinander ist nicht auf das gezeigte Anwendungsbeispiel beschränkt.
3 zeigt als nächsten Schritt, wie entlang der Mittelachse 18 eine Bohrung 20, als Vorbereitung zum Einsetzen eines Schaftes in den Kopf 7 eingebracht wurde. Diese Bohrung 20 ist konisch entsprechend der Schaftform gestaltet. Eingesetzt ist ein Führungsrohr 60, das einen durchgehenden Saugkanal 63 besitzt und der an seinem unteren Ende ein Gewindeabschnitt 61 sowie seitliche Bohrungen 62 trägt. Das obere Ende des Führungsrohr 60 kann an ein nicht näher dargestellten Unterdrucksystems 48 angeschlossen werden.
4 zeigt als weiteren Schritt das Einbringen von Knochenzement 21 in die Bohrung 20. Dabei ist es kaum vermeidbar, dass sich eine mehr oder weniger grosse Stauluftblase 23 bildet. Beim Einsetzen des Schaftes kann sich diese Stauluftblase 23 komprimieren und gegebenenfalls zum Austreiben eines eingesetzten Schaftes führen. Bei der Anwendung hoher Eindruckkraft kann es sogar zu Embolien oder zu Fettinvasionen in den angrenzenden Gefäßen kommen.
5 zeigt zunächst die Möglichkeit, dass nacheinander in den Femurkopf 7 erst der Schaft 30 und dann direkt im Anschluss eine Kalotte auf den Schaft gesetzt wird. Der Schaft 30 besitzt eine durchgehenden Bohrung 31 mit einer konusartigen Öffnung 32. Der Schaft 30 ist an der Spitze 33 somit geöffnet und besitzt zusätzlich seitlich Bohrungen 34. Der Schaft 30 wird mittels eines entsprechenden Werkzeuges 40 in die mit Knochenzement gefüllte Bohrung 20 eingesetzt, wobei das Werkzeug 40 einen Zapfen 41 am Werkzeugkopf 42 trägt. Am Werkzeug 40 ist ein Anschluss 43 vorgesehen zum Anschliessen eines nicht näher dargestellten Unterdrucksystems 48, wobei der Zapfen 41 mit dem. Anschluss 43 durch eine Bohrung 44 verbunden ist. Wird nunmehr der Schaft 30 weiter in die mit Knochenzement 21 gefüllte Bohrung 20 eingesetzt, so bewirkt das Unterdrucksystem 48 ein Absaugen dass Ableiten der Stauluftblase 23 und zwar solange bis Knochenzement 21 austritt.
Aus der 6 wird nunmehr ersichtlich, wie der Schaft 30 in den Femurkopf 7 eingesetzt ist, wobei der überschüssige Knochenzement als Wulst 24 heraustritt und durch den breiten Werkzeugkopf 42 nahezu flächig mit der Stirnfläche 16 gedrückt ist. Die Wulst 24 könnte hiernach auch entfernt werden. Es entsteht ein vollflächiger Sitz des Schaftes in der Spongiosa des Oberschenkelhalses.
Unmittelbar nach diesem Arbeitsschritt kann entsprechend der 7 die Kalotte 50 aufgesetzt werden.
Diese besteht aus der Aussenkugelfläche 51 und den kegelstumpfartigen Ausnehmungen 52 und 53, die den Kegelstümpfen 17,19 des Femurkopf 7 entsprechen und vorbereitet wurden. Ein mit einer Bohrung 55 versehener Konusschaft 54 weist oben eine Vertiefung 56 auf, die verbunden ist mit einem Schlauch 57. Der Schlauch 57 hat eine Sollbruchstelle 58, die ein Abtrennen des späteren überstehenden Schlauchendes 59 bewirkt. Der Schlauch ist an eine Unterdrucksystem 48 anschließbar.
Das Führungsrohr 60 wurde vorher entfernt.
Die 7 zeigt ferner die unmittelbare Situation des Einsetzens der Kalotte 50 in den Schaft, wobei bereits Knochenzement 22 in die Kalotte 50 eingebracht wurde. Auf den Kegelstümpfen 17,19 können noch Reste des herausgedrückten Knochenzementes 21 vorhanden sein.
Nun besteht die Gefahr, dass beim Aufsetzen der Kalotte auf den Knochenzement, dieser den Innenkegelstumpf 52 gegenüber dem dahinterliegenden Innraum der Kalotte abdichtet und entsprechende Stauluft gebildet werden kann.
Diese Stauluft kann aber durch den Weg über den offenen Konusschaft 54 der erfindungsgemäßen Kalotte 50 und Schlauch 57 mit Unterdrucksystem 48 entfernt werden.
In 8 ist die komplette Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur, mit einer Kalotte 50 als Pfannenkopfersatz und einem in den Femur eingesetzbaren Schaft 30 ersichtlich. Die Einzementierung des Implantates ist vollflächig gegenüber dem Oberschenkelhals 5 erfolgt. Es ist ersichtlich und nachvollziehbar, das jegliche Stauluft am Schaft 30 und innerhalb des Kalottenkörper entfernt werden kann und wurde. Das aus der Kalotte 50 austretende Schlauchende 59 wurde nach dem Einzementieren abgezogen, wobei es an der vorgesehenen Trennstelle 58 abriss.
Der Schlauch 57 liegt in einer gerundeten Ausnehmung im Inneren der Kalotte 50 und besteht aus einem biologisch kompatiblen Material.
Die 9 soll aufzeigen, das vor dem Zementieren Schaft 30 und Kalotte bereits miteinander verbunden sind und gemeinsam in den Oberschenkelhals 5 eingesetzt werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Kalotte 50 und der Schaft 30 aus Metall gefertigt sind und vorzugsweise aus einer Chrom-Molybdän-Kobalt-Legierung oder Titan, insbesondere TiAl6V4 bestehen.
Andererseits kann die Kalotte 50 auch aus Keramik bestehen.

Claims

Hüftgelenkendoprothese als Oberflächenersatz des proximalen Femur, mit einer Kalotte als Pfannenkopfersatz und einem in den Femur einsetzbaren Schaft, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30) und die Kalotte (50) Lufteintritt- und -ableitungsöffungen (31, 33, 55, 57, 59) besitzen und an ein Unterdrucksystem anschließbar sind.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30) und die Kalotte (50) Lufteintritt- und ableitungsöffungen (31, 33, 55, 57, 59) besitzen und jeweils getrennt an ein Unterdrucksystem anschließbar sind.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30) eine durchgehende innere Bohrung (31) aufweist und an der Spitze (33) weiter Öffnungen (34) besitzt.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30) eine keglige oder kurvenförmige Außenkontur aufweist.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30) eine zylindrische Außenkontur besitzt.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalotte (50) einen aus mehreren Kegelstümpfen ( 52,53) bestehenden Innenraum besitzt, dessen Konusschaft (54) eine Bohrung (55) aufweist, die in eine Absetzung (56) mündet und an diese wiederum eine nach aussen führende Luftöffnung (57) angeschlossen ist.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftöffnung (57) in der Kalotte (50) ein dünner Schlauch ist, der in einem bestimmten Bereich eine Sollbruchstelle (58) trägt.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30 und die Kalotte durch entsprechende Konen (32,55) zentriert und verbunden sind.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (57) im Inneren der Kalotte in einen dafür vorbereiteten Kanal gelegt wird.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (30) und die Kalotte (50) aus einem Implantatwerkstoff, vorzugsweise einer Metalllegierung wie Titan bestehen.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalotte (50) aus Keramik besteht.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftschlauch (57) aus einem biologisch kompatiblen Material besteht.
Verfahren zum Einsetzen einer Hüftgelenkendoprothese, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsrohr (60) vor dem Einsetzen von Schaft(30) in die Schaftaufnahme eingesetzt wird.
Hüftgelenkendoprothese nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (60) eine Durchgangsbohrung (63), an dem Einschraubende einen Gewindebereich (61) und daran anschließende Querbohrungen (62) besitzt.