DE19509037C1 - Humeruskopfprothese - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Humeruskopfprothese,
bestehend im wesentlichen aus einem Schaft, einem Winkeladap
ter und einem Kopfteil.
Mit der Entwicklung einer Schulterprothese zur Behandlung von
Humeruskopffrakturen, hat der New Yorker Orthopäde, Dr. Char
les Neer, im Jahre 1951 den Grundstein für die moderne Schul
terprothetik gelegt. Die aus einem Schaft mit darauf festfi
xiertem Kopf bestehende Prothese, die in mehreren Schaft- und
Kopfgrößen erhältlich war, wurde unverändert bis zum Jahre
1973 zur Anwendung gebracht. In jenem Jahr erfolgte die Ein
führung des "Neer-II"-Systems. Dies bestand aus einem modifi
zierten Schaft sowie abgeändertem Kopfdesign. Das "Neer-II"-System
als unverblockte, kraftschlüssige Prothese besteht aus
einer Kopfprothese mit integriertem nicht entkoppelbarem
Schaftanteil, welche mit verschiedenen Schaftlängen, Schaft
dicken und Kopfgrößen vorrätig ist.
Die erste Generation von Neuentwicklungen (Biomed, Richards,
Intermedics, DePuy, 3M) weist nun abnehmbare, modulare Kalot
ten auf, die auf eine Schafthalskomponente aufgesteckt wer
den. Hierbei handelt es sich um ein modulares Konzept, das
durch die aufsteckbare bzw. abnehmbare Kalotte operations
technische Vorteile bei der Implantation bzw. Revision bil
det.
Eine zweite Generation von Neuentwicklungen (Tornier) berück
sichtigt durch ein mehrfach modulares System die konstrukti
ven Eigenheiten des Schultergelenkes. Diese Humeruskopfpro
these besteht aus einem 3fach modularen System, zusammenge
setzt aus Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte. Die drei An
teile Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte sind in jeweils
verschiedenen Dimensionen vorrätig, so daß individuelle
Unterschiede der Schaftdicke, des Inklinationswinkels
(Schafthalswinkel) sowie Kopfgröße berücksichtigt werden
können. Die Kopfkalotte weist darüberhinaus ein exzentrisches
Verankerungssystem auf dem Winkeladapter auf. Dadurch können
verschiedene Rotationsstellungen des Kopfes gegenüber dem
Winkeladapter eingenommen werden. Dieses Konstruktionselement
ermöglicht den interindividuellen unterschiedlichen Humerus
kopfmittelpunkt gegenüber der Schaftachse nachzuempfinden.
Durch exzentrisches variables Aufstecken der Kopfkalotte
läßt sich dem individuellen mediodorsalen "Offset" des Hume
ruskopfmittelpunktes gegenüber der Schaftachse Rechnung tra
gen.
Mit der von der Firma Tornier vorgestellten 3fachen modula
ren Humeruskopfprothese ist der gegenwärtige Stand der Tech
nik formuliert. Dennoch weist diese Prothese für den Opera
teur noch konstruktive Mängel auf.
Besonders im Rahmen der Traumatologie des Schultergelenkes
und insbesondere bei der Versorgung von veralteten Humerus
kopffrakturen ergibt sich das Problem, daß es insbesondere
zu Ante- bzw. Retrotorsionsfehlstellungen der Kopfkalotte
kommt, das heißt, daß der Kopf einen größeren Drehfehler
gegenüber der Schaftachse aufweist. Ein zweites Problem be
steht darin, daß bei, vom Chirurgen nicht einwandfrei durch
geführter Resektion des Humeruskopfes, Ante- bzw. Retrotor
sionsfehlstellungen verursacht werden. Dies führt jedoch zu
einem Höhenverlust an Knochen und damit zu einer zu tiefen
Implantation der Humeruskopfkalotte. Daraus resultiert eine
Armabduktionsschwäche, da die Vorspannung für den M. deltoi
deus geschwächt bzw. verkürzt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Lösen des
geschilderten Problemes, indem Änderungen des Ante- bzw.
Retorsionswinkels stufenlos möglich sein sollen, die Schul
terprothese eine stufenlos verstellbare, exzentrische Ein
stellung des Humeruskopfes gegenüber der Schafthalsachse der
Prothese ermöglicht, und der Inklinationswinkel stufenlos
wählbar sein soll, wobei diese Forderungen ohne die Notwen
digkeit des Austausches von Teilen der Prothese zu erfüllen
sind.
Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe wird mittels einer
Humeruskopfprothese nach
Anspruch 1 gelöst.
Die technische Lösung der Erfindung weist die folgenden kon
struktiven Merkmale auf.
- 1. Vorgeschlagen wird, daß der Winkeladapter (Halselement)
im Prinzip fest mit dem Schaft bzw. Schaftteil verbunden ist,
jedoch um mindestens eine senkrecht zum Schaftteil verlaufen
de Drehachse schwenkbar mit dem Schaft verbunden ist, so daß
der Winkeladapter in einem inklinationsbereich von 125-140°
stufenlos einstellbar ist resp. um einen mit der Schaftachse
eingeschlossenen, spitzen Winkel im Bereich von ca. 40-55°
stufenlos schwenkbar und fest mit dem Schaft arretierbar ver
bindbar ist.
Ein mit dem Winkeladapter integral verbundenes Kopfhalsteil ist dergestalt ausgearbeitet, daß es eine Torsion der Kopf kalotte gegenüber des Schaftes von jeweils 20° um eine Rota tionsachse in der Rotationsebene zuläßt. Dies ermöglicht eine stufenlose Antetorsion bzw. Retrotorsion des Humeruskop fes um 20° nach vorn bzw. 20° nach hinten. - 2. Das Kopfhalsteil, vorgesehen für die Aufnahme der modula ren Humeruskopfkalotte ist zudem stufenfrei exzentrisch dreh bar ausgestaltet, so daß durch eine exzentrische Anordnung der Prothesenkopf stufenfrei über einen Exzenter in einer 360°-Bahn versetzt gegenüber dem Winkeladapter angeordnet werden kann.
- 3. Der stufenfrei verstellbare Winkeladapter zusammen mit dem Kopfhalsteil, welche zusammen sowohl die Inklination als auch die Retro- und Antetorsion sowie eine exzentrische Rota tion des Kopfes zulassen, können durch je einen zentralen Verschlußmechanismus geblockt werden, so daß eine einmal gewählte Position arretiert werden kann. Die auf diese Weise erzeugte 3-dimensionale, stufenfreie Einstellbarkeit des Kop fes, verblockbar durch je einen zentralen Verriegelungsmecha nismus, ermöglicht, daß nach Inplantation eine stabile Pro thesenverklemmung verbleibt.
Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen
Humeruskopfes sind in den abhängigen Ansprüchen 2-11
charakterisiert.
Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die
beigefügten Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch in Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Humeruskopfprothese,
Fig. 2 ausschnittsweise aus Fig. 1 den oberen Teil des
Schaftes sowie den am Schaft angeordneten Winkel
adapter,
Fig. 3 in Frontdraufsicht die Kopfpartie des Schaftes, auf
welchem der Winkeladapter angeordnet wird,
Fig. 4a-4c den Winkeladapter in Frontansicht, Seitenansicht
und Seitenschnitt, die Auflagefläche darstellend,
vorgesehen für das Anordnen des Kopfhalsteiles,
Fig. 5 im Schnitt das Kopfhalsteil, einerseits vorgesehen
für das Anordnen im Winkeladapter und andererseits
für die Aufnahme der Humeruskopfkalotte,
Fig. 6a schematisch dargestellt das Spannprinzip für das
und 6b Anordnen des Kopfhalsteils am Winkeladapter,
und 6b Anordnen des Kopfhalsteils am Winkeladapter,
Fig. 7 schematisch dargestellt im Schnitt die stufenlose
Verstellbarkeit des Inklinationswinkels,
Fig. 8 im Querschnitt schematisch darstellend das stufen
lose Verändern des Ante- resp. Retrotorsionswin
kels, und
Fig. 9 in Obendraufsicht auf den Humeruskopf gesehen,
schematisch darstellend das stufenlose exzentrisch
versetzte Anordnen des Kopfes auf dem Winkeladap
ter.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt, schematisch dargestellt, eine
erfindungsgemäße Schulterprothese bzw. eine Humeruskopfpro
these 1. Die Prothese umfaßt einen Schaft 3, umfassend das
untere längsausgebildete Einsteckteil 5, sowie eine obere
Partie 7, vorgesehen für das Anordnen des Winkeladapters mit
Kopfhalsteil. An der oberen Partie 7 angeordnet ist der er
wähnte Winkeladapter 13, welcher über eine Drehachse 11 fest
mit dem Schaft verbunden ist. Der Winkeladapter 13 liegt über
einer Längspartie 9 auf, welche fest mit der oberen Partie 7
des Schaftes 3 verbunden ist. An einer zum Schaft gegenüber
liegenden Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13 angeordnet
ist das Kopfhalsteil 17, auf welchem aufgesteckt die Humerus
kopfkalotte 19 angeordnet ist.
In Fig. 2 ist ausschnittsweise die Verbindung zwischen dem
Winkeladapter 13 und dem oberen Schaftende 7 dargestellt,
wobei im Vergleich zu Fig. 1 in Fig. 2 der Winkeladapter 13
etwas um die Schwenkachse 11 vom oberen Schaftende 7 weg
geschwenkt dargestellt ist. Dadurch wird die mit dem oberen
Schaftende 7 fest verbundene schaftähnliche, längsausgebilde
te Rippe 9 erkennbar, auf welcher je seitlich, diese überlap
pend, der Winkeladapter 13 angeordnet ist, wie insbesondere
aus Fig. 3 erkennbar ist. In dieser Längsrippe, je durch Ein
kerbungen 10′ vom übrigen Teil getrennt, ist je eine Mittel
partie 10 ausgebildet, zwischen welchen beiden Partien 10
eine keilförmig, einschraubbare Schraube 12 angeordnet ist.
Die mit einer innenseitig sechskantig ausgebildeten Öffnung
versehene Schraube 12 treibt beim Einschrauben die beiden
Mittelpartien 10 auseinander, so daß der Winkeladapter 13
mit den beiden je seitlich die Rippe 9 überlappenden Partien
13a (siehe Fig. 4c) klemmend fest arretiert wird.
Dies wird dadurch möglich, daß durch den Winkeladapter hin
durchverlaufend eine Öffnung 22 vorgesehen ist, durch welche
hindurch mittels eines Sechskantschlüssels die Schraube 12
ein- oder ausgeschraubt werden kann.
In Fig. 4a ist der Winkeladapter 13 in Obendraufsicht auf die
Auflagefläche 15 dargestellt, auf welcher aufliegend das
Kopfhalsteil 17 angeordnet wird. Dabei ist nun deutlich die
Öffnung 22 erkennbar, durch welche hindurch mittels des er
wähnten Sechskantschlüssels die Schraube 12 betätigbar ist.
Die Auflagefläche 15 ist konvex ausgebildet, wie der
Seitenschnitt in Fig. 4c zeigt, d. h. die mittige Längsachse
15′ der Auflagefläche 15 ist gegenüber den seitlichen Begren
zungen der Auflagefläche vorstehend ausgebildet. Durch dieses
konvexe Ausbilden der Auflagefläche wird es nun möglich, daß
das Kopfhalsteil 17 je seitlich von der Längsmittelachse der
Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13 verschwenkt aufliegend
angeordnet werden kann. Die Auflagefläche 27 des Kopfhals
teils 17 ist, wie Fig. 5 zeigt, ihrerseits, im Gegensatz zur
Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13, eben bzw. kreisrund
flach ausgebildet.
Von der Auflagefläche 27 des Kopfhalsteils 17 vorstehend ist
ein kugelartiges Gelenkteil 31 angeordnet, vorgesehen, um in
einer weiteren Öffnung 21 des Winkeladapters 13 eingesteckt
angeordnet zu werden. Durch Betätigen einer Längsschraube 23
in einem Gewinde 25 des Winkeladapters 13, kann der Gelenk
kopf 31 in der Öffnung 21 festklemmend arretiert werden.
Durch die exzentrische Anordnung des Gelenkkopfes 31 an der
Auflagefläche 27 des Kopfhalsteils 17 ist es möglich, das
Teil 17 exzentrisch, d. h. zentrumsversetzt, in bezug auf die
Auflagefläche des Winkeladapters 13 anzuordnen.
Schlußendlich weist das Kopfhalsteil 17 einen mittigen Kör
per 29 auf, welcher dazu vorgesehen ist, um eine Humeruskopf
kalotte 19 zu tragen. Diese Kalotte kann in verschiedenen
Ausführungen, angepaßt an die Anforderungen bzw. Dimensionen
des zu ersetzenden Schultergelenkes auf dem Kopfhalsteil, an
geordnet werden.
In den Fig. 6a und 6b ist schematisch das Spannprinzip dar
gestellt, um das Kopfhalsteil 17 mit dem Gelenkkopf 31, ein
gespannt im Winkeladapter 13, fest zu blockieren. Dabei zeigt
Fig. 6a im Schnitt das Kopfhalsteil 17 zusammen mit der Kopf
kalotte 19, angeordnet auf dem Winkeladapter 13, währenddem
Fig. 6b den Ausschnitt A aus Fig. 6a vergrößert zeigt. Dabei
zeigt Fig. 6b vergrößert den in der Öffnung 21 des Winkel
adapters 13 eingeführten Gelenkkopf 31, wobei insbesondere
die Frontseite 31 der Längsschraube 23 und die in der Öff
nung gegenüberliegende Auflagefläche für das Aufliegen des
Gelenkkopfes 31 dergestalt ausgebildet ist, daß der einge
führte Gelenkkopf 31 beim Einspannen durch Einschrauben der
Längsschraube 23 und durch Erzeugen der in Längsrichtung des
Winkeladapters 13 wirkenden Kraft F1 durch die Versetzung V
des Kugelgelenkes an den beiden Partien 32 bzw. 32a anliegt
bzw. eingespannt wird. Somit wird an den Partien 32 bzw. 32a
die Spannkraft F2 erzeugt, um den kugelförmigen Gelenkkopf 31
in der Öffnung 21 des Winkeladapters 13 festzuklemmen. Damit
resultiert die Spannkraft F3, mittels welcher das Kopfhals
teil 17 in der vorgegebenen Einstellung blockiert wird.
In den Fig. 7-9 schematisch dargestellt sind die verschie
denen Verstellungsmöglichkeiten der erfindungsgemäß vorge
schlagenen Humeruskopfprothese. Fig. 7 zeigt die Möglichkeit
des Einstellens eines unterschiedlichen Inklinationswinkels,
durch Schwenken des Winkeladapters 13 um die Drehachse 11.
Dabei zeigt Position 13 den Winkeladapter in Ausgangsposi
tion, beim Setzen des Schaftes im Oberarmknochen. Durch
Schwenken des Winkeladapters 13 um die Achse 11 kann dieser
in die gewünschte Position 13′ geschwenkt werden und mittels
der Schraube 12 fest arretiert positioniert werden. In der
Regel ist es ausreichende wenn der Winkeladapter 13 um einen
Winkel α von ca. 15° verstellbar gegenüber dem Schaft ange
ordnet werden kann. Durch das Wegschwenken des Winkeladapters
13 in Position 13′ wird auch die Kalotte 19 in die
gestrichelte Position 19′ weggeschwenkt.
In Fig. 8 nun wird die Verstellbarkeit um einen Torsionswin
kel b (beispielsweise von je 20°) schematisch dargestellt,
welche Torsionsbewegung durch das konvexe Ausbilden der Auf
lagefläche 15 des Winkeladapters 13 ermöglicht wird. Dabei
zeigt wiederum die ausgezogene Position 19 die Ausgangslage,
beim Setzen der Prothese. Durch torsionsmäßiges Verschwenken
des Kopfes 19 kann dieser entweder in die gestrichelt darge
stellte Position 19′′ oder in die gestrichelte Position 19′′′
weggeschwenkt werden, wobei die Arretierung in der entspre
chenden Position mittels der Schraube 23 im Winkeladapter 13
erfolgt.
Fig. 9 schlußendlich zeigt in Obendraufsicht das Kopfteil
19, welches durch das exzentrische Anordnen des Kugelgelenkes
31 in der Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13 zentrumsver
setzt angeordnet werden kann. Dabei zeigt Fig. 9 erneut die
Ausgangsposition 19 und drei weitere, mögliche, gestrichelt
dargestellte Positionen 19 IV-19 VI. Die Punkte 20 IV-20 VI
zeigen dabei die entsprechenden Mittelachsen des Humeruskop
fes 19 bzw. 19 IV-19 VI. Erneut erfolgt die Arretierung in
der entsprechenden Position durch Festklemmen mittels der
Schraube 23.
In den Fig. 1-9 ist ein Beispiel einer Humeruskopfpro
these dargestellt. Wesentlich dabei ist, daß beim Setzen der Prothese
sowohl ein stufenloses Verändern des Inklinationswinkels,
eine stufenlose Torsionsbewegung sowie ein stufenloser Zen
trumsversatz möglich ist und die Prothese bzw. die verschie
denen Teile in der einmal eingestellten Position fest arre
tiert werden kann (bzw. können). Auch wird in den Beispielen
nicht auf die Materialwahl der Prothese eingegangen, da die
für die Prothese verwendeten Materialen an sich bestens aus
dem Stand der Technik bekannt sind. Bekannt ist auch die un
terschiedliche Materialwahl, beispielsweise für das Her
stellen des Humeruskopfes selbst, welcher beispielsweise aus
Metall, einer Legierung oder aus einem Keramikmaterial herge
stellt werden kann.
Claims (11)
1. Humeruskopfprothese, bestehend im wesentlichen aus einem
Schaft (3), einem Winkeladapter (13) und einem Kopfteil (17,
19), dadurch gekennzeichnet, daß der Winkeladapter (13) um
mindestens eine senkrecht zum Schaft (3) verlaufende Drehach
se (11) schwenkbar mit dem Schaft (3) verbunden ist.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Winkeladapter um eine im Bereich am oberen
Schaftende (7) angeordnete Drehachse (11) schwenkbar mit dem
Schaft verbunden ist, und sich von der Schwenkachse in bezug
auf die Schaftachse angewinkelt in Abwärtsrichtung gegen das
andere Schaftende (5) hin längs ausgebildet erstreckt.
3. Prothese nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (17, 19) torsions
artig in bezug auf eine Mittellängsachse im Winkeladapter
schwenkbar mit dem Winkeladapter verbunden ist.
4. Prothese nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkeladapter um einen Win
kel von ca. 40-55° in bezug auf die Schaftachse stufenlos
schwenkbar und arretierbar mit dem Schaft ver
bunden ist.
5. Prothese nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkeladapter entgegenge
setzt zum Schaft eine konvex ausgebildete Auflagefläche (15)
aufweist, auf welcher aufliegend das Kopfteil, umfassend ein
Kopfhalsteil (17), angeordnet ist, wobei das Kopfhalsteil
aufgrund der konvexen Fläche auf dieser in bezug auf die Längs
mittelachse des Adapters bzw. die Schaftlängsachse
torsionsartig stufenlos schwenkbar ist, und mit dem Winkela
dapater fest arretierbar verbindbar ist.
6. Prothese nach einem der Ansprüche 1-5, da
durch gekennzeichnet, daß das Kopfteil bzw. das Kopfhals
teil um einen Winkel von je ca. 20° stufenlos schwenkbar in
bezug auf die Längsmittelachse des Adapters mit diesem ver
bunden ist.
7. Prothese nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil aus einem Kopf
halsteil (17) und einer Kopfkalotte (19) besteht, wobei das
Kopfhalsteil exzentrisch rotierbar mit dem Winkeladapter ver
bunden ist.
8. Prothese nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kopfkalotte auswechselbar auf dem Kopfhals
teil, beispielsweise selbsthaftend, steckbar angeordnet ist.
9. Prothese nach einem der Ansprüche 7 oder 8
dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfhalsteil ein kugelge
lenkartiges Organ (31) aufweist, das in einer entsprechenden
Aufnahme (21) in der Auflagefläche (15) im Winkeladapter ein
steckbar ist, und in dieser mittels Befestigungsmitteln (23)
fest arretierbar ist.
10. Prothese nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das kugelgelenkartige Organ in einer Auflage
fläche (27) des Winkelteils (17), welche dazu vorgesehen ist,
um auf der Auflagefläche (15) des Winkeladapters (13) auf zu
liegen, zentrumsversetzt exzentrisch angeordnet ist und von
dieser vorsteht, und daß das Halsteil um seine Mittelachse
zentrumsversetzt stufenlos um eine Distanz von ca. ± 3,5 mm
exzentrisch rotierbar mit dem Winkeladapter verbindbar und
arretierbar ist.
11. Prothese nach einem der Ansprüche 9 oder
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (23)
an der dem Kopfhalsteil zugewandten Oberfläche des kugelge
lenkartigen Organes (31) keilförmig klemmend, angreifend aus
gebildet sind, um das Kopfhalsteil (17) beim Befestigen bzw.
Arretieren des kugelgelenkartigen Organes (31) in der Aufnah
me (21) gegen die Auflagefläche (15) des Winkeladapters (13)
zu ziehen bzw. zu treiben.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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