DE19548154B4

DE19548154B4 - Humeruskopfprothese

Info

Publication number: DE19548154B4
Application number: DE1995148154
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.med. Habermeyer; Peter Kälin
Original assignee: SQ DEVELOPMENTS AG; SQ DEVELOPMENTS AG STEINHAUSEN
Current assignee: SQ PRODUCTS AG, STEINHAUSEN, CH
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: DE19548154A1

Abstract

Humeruskopfprothese, bestehend mindestens aus einem Schaft (4), einem Kopfhalsteil (20) sowie einer Kopfkalotte (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfhalsteil (20) in bezug auf den Schaft (4) in Schaftlängsrichtung verschieblich an oder in diesem gelagert und mit diesem fest verbindbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Humeruskopfprothese, bestehend mindestens aus einem Schaft, einem Kopfhalsteil sowie einer Kopfkalotte.

Mit der Entwicklung einer Schulterprothese zur Behandlung von Humeruskopffrakturen hat der New Yorker Orthopäde, Dr. Charles Neer, im Jahre 1951 den Grundstein für die moderne Schulterprothetik gelegt. Die aus einem Schaft mit darauf festfixiertem 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 Einführung des "Neer-II"-Systems. Dieses bestand aus einem modifizierten 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, Schaftdicken und Kopfgrössen vorrätig ist.

Die erste Generation von Neuentwicklungen (Biomed, Richards, Intermedics, DePuy, 3M) weist nun abnehmbare, modulare Kalotten auf, die auf eine Schafthalskomponente aufgesteckt werden. Hierbei handelt es sich um ein modulares Konzept, das durch die aufsteckbare bzw. abnehmbare Kalotte operationstechnische Vorteile bei der Implantation bzw. Revision bildet.

Eine zweite Generation von Neuentwicklungen (Tornier) berücksichtigt durch ein mehrfach modulares System die anatomischen Eigenheiten des Schultergelenkes. Diese Humeruskopfprothese besteht aus einem 3-fach modularen System, zusammengesetzt aus Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte. Die drei Anteile 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 Humeruskopfmittelpunkt gegenüber der Schaftachse nachzuempfinden. Durch exzentrisches variables Aufstecken der Kopfkalotte lässt sich dem individuellen mediodorsalen "Offset" des Humeruskopfmittelpunktes gegenüber der Schaftachse Rechnung tragen.

Mit der von der Firma Tornier vorgestellten 3-fachen modularen Humeruskopfprothese ist der gegenwärtige Stand der Technik formuliert. Dennoch weist diese Prothese für den Operateur noch konstruktive Mängel auf.

Bei Mehrfragmentfrakturen des Humeruskopfes, insbesondere bei grösserer Fragmentverschiebung, osteoporotischen Knochen, im höheren Alter des Patienten und bei höhergradigen Kopftrümmerfrakturen besteht die Indikation zum prothetischen Ersatz des Oberarmkopfes. Besonders bei den dislozierten Vier-Fragmentfrakturen haben die Ergebnisse bei der operativen Versorgung mittels Plattenosteosynthese oder Minimalosteosynthese nicht die gewünschten Resultate erbracht. Die konventionelle Versorgung mittels Plattenosteosynthese oder Minimalosteosynthese führen in einem hohen Prozentsatz zur avasculären Kopfnekrose. Letztlich ist das Ausmass des eingetretenen Gewebeschadens, insbesondere die Störung der Gefässdurchblutung, entscheidend für das Ausheilungsergebnis.

Bedingt durch die schlechten Ergebnisse mit herkömmlichen operativen Verfahren und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass bei Mehrfragmentfrakturen der eingetretene Gefässschaden auch durch operationstechnische Massnahmen nicht korrigiert werden kann, ist heute die Implantation einer Humeruskopfprothese die Therapie der Wahl bei der dislozierten Mehrfragmentfraktur des Humeruskopfes.

Bei der Implantation einer Humeruskopfprothese im Rahmen einer Frakturversorgung sind folgende Operationsziele anzustreben:

– Prothetischer Ersatz der Humeruskopfgelenkfläche
– Ausgleich des Höhenverlustes im Bereich der Frakturzone (chirurgischer Hals)
– Refixation der Tubercula und
– Rekonstruktion der Rotatorenmanschette.

Bei diesen Operationszielen ist besonders die Wiederherstellung der korrekten Höhe von entscheidender Bedeutung. Ein zu tief implantiertes künstliches Schultergelenk führt zu einem erheblichen Funktionsverlust, da aufgrund fehlender Vorspannung des M.deltoideus (Muskulatur oberhalb der Schulter zum Heben des Armes) keine ausreichende Abduktionskraft entwickelt werden kann.

Die oben beschriebenen, bisher auf dem Markt befindlichen Schulterprothesen bestehen, wie beschrieben, aus einem Schaftanteil, einem modularen Kopf als Kalottenersatz sowie fakultativ bzw. gegebenenfalls aus einem Winkeladapter zur Wiederherstellung der korrekten Kopfhalslänge. Es gibt aber bisher keine Möglichkeit, auch nicht mit den oben erwähnten modularen, neuentwickelten Komponentensystemen, die ursprüngliche Oberarmlänge durch einen integrierten Einstellmechanis mus korrekt auszugleichen. Der heutige Stand der Technik besteht darin, approximativ die Oberarmlänge zu bestimmen und den Prothesenschaft so einzuzementieren, dass die richtige Länge wieder hergestellt wird. Ist der Knochenzement ausgehärtet, so lässt sich bei einer einmal vorbestimmten Höhe das Implantat in seiner Länge nicht mehr verändern.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Humeruskopfprothese vorzuschlagen, welche nach ihrer Verankerung und Zementierung eine sekuläre Verstellung der Prothesenlänge ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Humeruskopfprothese gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Erfindungsgemäss wird entsprechend nach durchgeführter Zementierung des Prothesenschafts eine integrierte Längenverstellung für den Kopfhalsbereich vorgeschlagen, um eine Feinkorrektur auch nach abgeschlossener Zementierung zu ermöglichen. Durch diesen Einstellmechanismus kann auch die Spannung der Rotatorenmanschette, welche über die Tubercula mit der Prothese in Verbindung steht, abschliessend justiert werden.

Bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Humeruskopfprothese finden sich in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9.

Die Erfindung wird nun anschliessend beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 in Seitendraufsicht schematisch eine erfindungsgemässe Humeruskopfprothese in zusammengesetzter Darstellung,

2 den Kopfteil der Prothese aus 1 mit längenkorrigiert angeordnetem Kopfhalsteil,

3a, 3b, 3c den Kopfbereich des Schaftes sowie das Kopfhalsteil seitlich perspektivisch dargestellt und in auseinandergezogenem Zustand,

4a in Perspektive schematisch dargestellt einen Exzenterbolzen für das Zusammenhalten von Kopfhalsteil und Schaft,

4b den Schnitt durch Exzenterbolzen entlang der Linie I-I und

5 schematisch dargestellt die Funktionsweise des Kopfbereiches von Schaft und Kopfhalsteil in vergrösserter Darstellung.

In 1 ist in Seitenansicht schematisch eine erfindungsgemässe Humeruskopfprothese dargestellt, bestehend aus dem Schaft 4, dem Kopfhalsteil 20 sowie der Kopfkalotte 13. Im Kopfbereich des Schaftes 4 ist eine mittige Längsaussparung 25 ausgebildet, wie in 3a erkennbar. In dieser Aussparung längsverschieblich eingelassen ist ein Schiebeeinsatz 5 des Kopfhalsteiles 20, wie besonders gut erkennbar in 3b.

Weiter umfasst der Schaft 4 üblich vorgesehene konstruktive Merkmale, wie beispielsweise das Einsteckteil 3, im Kopfbereich eine rückwärtige Finne 21 mit darin vorgesehenen Befestigungslöchern 15, mittels welchen beispielsweise eine provisorische Drahtsicherung bewerkstelligt werden kann.

In 1 nun ist das Kopfhalsteil in "eingefahrenem" Zustand dargestellt, d.h. die Humeruskopfprothese in ihrer kürzesten Längsausdehnung.

Demgegenüber zeigt 2 den Kopfbereich des Schaftes 4 analog 1 mit dem Kopfhalsteil 20 in "ausgefahrenem" Zustand, d.h. mit der Humeruskopfprothese in ihrer längstmöglichen Ausdehnung. Dabei ist deutlich erkennbar, dass die Längsverschieblichkeit des Kopfhalsteiles mittels einer Längsführung 19 ermöglicht wird, welche durch einen Halte- oder Exzenterbolzen 12 am Schaft 4 gehalten wird. Durch die Längsverschieblichkeit des Kopfhalsteiles 20 in bezug auf den Schaft 4 wird damit automatisch auch die Kopfkalotte 13 in bezug auf den Schaft 4 längsverschoben, wie in 2 durch die beiden Referenzzahlen 13¹ und 13² schematisch dargestellt. Dabei zeigt 13² die kürzestmögliche Positionierung der Kalotte, währenddem die Position 13¹ die grösste Längsausdehnung darstellt.

In den 3a, 3b und 3c sind der Kopfbereich des Schaftes 4 sowie das Kopfhalsteil 20 in demontiertem Zustand dargestellt, um so ein besseres Verständnis der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Konstruktion zu ermöglichen.

3a zeigt in Perspektive den Kopfbereich des Schaftes 4, aufweisend die bereits erwähnte mittige Längsaussparung 25 mit den beiden seitlichen Wandungen 24. Für das Anordnen des erwähnten Haltebolzens 12 sind je in den seitlichen Wandungen 24 Bohrungen 22 vorgesehen. Ebenfalls erkennbar ist eine weitere Sicherungslochung 10, auf deren Sinn und Funktionsweise, unter Bezug auf 5, näher eingegangen wird.

3b zeigt in Perspektive schematisch das Kopfhalsteil 20, aufweisend den Schiebeeinsatz 5, welcher dazu vorgesehen ist, um in der Längsaussparung 25 längsverschieblich angeordnet zu werden. Für eine klar definierte schlittenartige Längsverschieblichkeit weist das Kopfhalsteil einen verdickten Schiebeeinsatzteil 5' auf, welcher je seitlich über einen Absatz 29 mit dem einzuführenden Schiebeeinsatz 5 verbunden ist. Dieser Absatz 29 ist dazu vorgesehen, um schlittenartig auf den beiden Endkanten der Wandungen 24 des Schaftes 4 zu gleiten. Gehalten wird das Kopfhalsteil 20 am Schaft 4 mittels eines Halte- oder Exzenterbolzens 12, welcher in 4a dargestellt ist und welcher in eine Längsführung 19 eingreift, welche sich entlang dem Schiebeeinsatz 5 erstreckt. Erkennbar schlussendlich in 3b ist der Konus 23, auf welchen die Kopfkalotte 13 aufgesteckt werden kann.

3c zeigt das Halsteil 20 aus 3b in Ansicht, in Pfeilrichtung A gesehen. Dabei sind Gewindegänge 31 erkennbar, welche frontseitig am Schiebeeinsatz 5 entlang der annähernd ganzen Länge ausgebildet sind. Diese Gewindegänge 31 sind für die Längsverschiebung des Kopfhalsteiles 20 in bezug auf den Schaft 4 verantwortlich, wobei auf die Funktionsweise in bezug auf 5 näher eingegangen wird. Ebenfalls aus 3c sind die beiden seitlich zum Schiebeeinsatz ausgebildeten Längsabsätze 29 erkennbar, welche sich durch das breitere Ausbilden des Schiebeeinsatzes im Bereich 5' ergeben.

In den 4a und 4b ist der Haltebolzen 21 dargestellt, mittels welchem das Halsteil 20 und der Schaft 4 zusammengehalten werden. Der Haltebolzen 12 umfasst dabei zwei endständige Partien 32 mit einem grösseren Durchmesser, welcher in etwa dem Durchmesser der beiden Lochungen 22 in den Wandungen 24 entspricht. Ebenfalls einen entsprechenden Durchmesser weist das Einschiebeloch 17 auf, welches endständig in der Längsführung 19 angeordnet ist. Zwischen den beiden endständigen Bereichen 32 ist ein mittiger, exzentrisch ausgebilde ter Bolzenbereich 33 ausgebildet, dessen Querschnitt in 4b dargestellt ist. Dabei ist deutlich die exzentrische Positionierung erkennbar, wobei der Querschnitt 33 vorzugsweise etwas kleiner ist als die Breite der Längsführung 19, so dass der Bolzen 12 in der Führung 19 längsverschoben werden kann.

Beim Zusammenfügen von Kopfhalsteil 20 und Schaft 4 wird zunächst das Kopfhalsteil 20 mit dem Schiebeeinsatz 5 in die Aussparung 25 eingeführt, wobei das Einschiebeloch 17 auf die beiden Lochungen 22 auszurichten ist. Nun wird der Bolzen 12 durch die beiden Bohrungen und das Einschiebeloch 17 geführt, was insbesondere durch den vergrösserten Durchmesser des Loches 17 möglich ist. Nach Einführung des Bolzens wird das Kopfhalsteil 20 etwas in Richtung Schaft 4 verschoben, womit durch den kleineren Breitendurchmesser der Längsführung 19 der Bolzen 12 festgehalten wird und nicht mehr aus den beiden Lochungen 22 entfernt werden kann.

Anhand von 5 und unter Bezug auf die vorab beschriebenen Figuren wird die Funktionsweise der erfindungsgemässen Humeruskopfprothese beschrieben. Mit anderen Worten wird beschrieben, wie im Falle eines operativen Einsatzes der Humeruskopfprothese die Feinlängeneinstellung erfolgt.

Nach Einzementierung des Schaftes 4 wird das Kopfhalsteil 20 mittels einer Stellschraube 14, welche zwischen Schaft und Kopfhalsteil angeordnet ist und deren Schraubengewinde in den Gewindegängen 31 am Schiebeeinsatz 5 des Kopfhalsteiles eingreift, in Längsrichtung verschoben. Die Betätigung der Stellschraube 14 erfolgt dabei mittels eines beispielsweise 6-kantig ausgebildeten Drehstiftes, welcher in eine entsprechende 6-kantig ausgebildete Aussparung 14' der Stellschraube 14 eingreift. Um die Positionstreue der Stellschraube 14 sicherzustellen, ist weiter ein Sicherungsstift 11 angeordnet, welcher in der vorab erwähnten Sicherungslochung 10 eingelassen ist. Durch Drehen der Stellschraube 14 wird das mittels Bolzen 12 am Schaft gehaltene Kopfhalsteil 20 in Pfeilrichtung bzw. in Schaftlängsrichtung sowohl gegen den Schaft oder vom Schaft so lange verschoben, bis die gewünschte Länge erreicht worden ist. Diese ist beispielsweise abhängig von der einzustellenden Spannung der Rotatorenmanschette, wie eingangs der vorangehenden Beschreibung dargelegt. Das Fixieren des Kopfhalsteiles 20 in bezug auf den Schaft erfolgt mittels des Haltebolzens 12, indem dieser wiederum mittels eines 6-Kant-Drehstiftes, eingeführt in die Aussparung 12', gedreht wird. Da die Position des exzentrisch angeordneten Abschnittes 33 leicht versetzt ist wird das Schiebeteil an den Grund resp. die rückseitige Wandung der Aussparung 25 gedrückt und somit verklemmt. Je nachdem, vor oder nach dem klemmenden Arretieren schlussendlich, kann die Kopfkalotte 13 auf den Kalottenhaltekörper 23 aufgesetzt werden. Dabei ist es möglich, dass weitere Justiermittel vorgesehen sind, um die Kopfkalotte 13 in unterschiedlicher Position in bezug auf das Kopfhalsteil 20 anzuordnen bzw. mit diesem fest arretiert zu verbinden. Derartige Justiermittel sind jedoch bereits aus dem Stand der Technik bekannt.

In den 1 bis 5 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäss definierten Humeruskopfprothese dargestellt, welches selbstverständlich in x-beliebiger Art und Weise abgeändert, variiert oder modifiziert werden kann. Wesentlich dabei ist, dass beim Setzen der Prothese bzw. nach dem Einzementieren des Schaftes nach wie vor eine sekuläre Verstellung bzw. ein stufenloses Verändern der Position des Kopfhalsteiles bzw. der Kalotte in bezug auf die Längsachse des Schaftes möglich ist. In einer einmal eingestellten Position des Kopfhalsteiles in bezug auf den Schaft muss eine feste Arretierung möglich sein. Dabei ist es unwesentlich, ob die Verstellbarkeit durch Massnahmen bzw. Verstellmittel im Kopfbereich des Schaftteils, an der Verbindung Schaft/Kopfhalsteil oder im Kopfhalsteil selbst erreicht werden kann. Auch wird in den Beispielen nicht auf die Materialwahl der Prothese eingegangen, da die für die Prothese verwendeten Materialien an sich bestens aus dem Stand der Technik bekannt sind. Bekannt ist auch die unterschiedliche Materialwahl, beispielsweise für das Herstellen der Humeruskopfkalotte selbst, welcher beispielsweise aus Metall, einer Legierung oder aus einem Keramikmaterial hergestellt werden kann.

Claims

Humeruskopfprothese, bestehend mindestens aus einem Schaft (4), einem Kopfhalsteil (20) sowie einer Kopfkalotte (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfhalsteil (20) in bezug auf den Schaft (4) in Schaftlängsrichtung verschieblich an oder in diesem gelagert und mit diesem fest verbindbar ist.
Humeruskopfprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfhalsteil (20) stufenlos in bezug auf den Schaft verschiebbar und fest positionierbar ist.
Humeruskopfprothese nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfhalsteil (20) mit einer Längsrippe oder einem Längseinsatz (5) in einer entsprechenden längsausgebildeten Ausnehmung (25) im Bereich des Kopfteiles des Schaftes (4) schlittenartig längsverschieblich gelagert ist.
Humeruskopfprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsrippe oder dem Längseinsatz (5) eine längsausgebildete Führungsöffnung (19) vorgesehen ist, in welche ein Haltebolzen (12) eingreift bzw. durch welche der Bolzen hindurchverläuft, welcher Bolzen je seitlich der Oeffnung in entsprechenden Bohrungen (22) der Seitenwandungen (24) der Ausnehmung (25) gelagert ist.
Humeruskopfprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Schaft (4) eine an Ort drehbare Stellschraube (14) vorgesehen ist, welche mittels eines Arretierbolzens oder Sicherungsstiftes (11) fest positionierbar ist und welche bei einer Drehbewegung in an einer Wandung der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) vorgesehenen Gewindegängen (31) eingreifend das Kopfhalsteil (20) in Schaftlängsrichtung verschiebt.
Humeruskopfprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschraube (14) im Bereich der rückseitigen Wandung der Ausnehmung (25) angeordnet ist und dass die Gewindegänge (31) entsprechend in der Frontpartie der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) vorgesehen sind.
Humeruskopfprothese nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsöffnung oder Längsführung (19) in der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) einen endständigen Durchgang (17) aufweist, mit grösserem Durchmesser als die Breite der Längsöffnung (19), und dass der Bolzen (12) dreiteilig ausgebildet ist mit je einer endständigen, zylindrischen Partie (32) mit einem Durchmesser wenig kleiner als der Durchmesser des endständigen Durchganges (17) und grösser als die Breite der Längsöffnung (19) und mit einer mittigen exzentrisch angeordneten Partie (33) mit einem Durchmesser wenig kleiner als die Breite der Längsöffnung oder Längsführung (19), welche mittels Drehens des Bolzens (12) das Kopfhalsteil (20) festklemmend mit dem Schaft (4) verbindet.
Humeruskopfprothese nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschraube (14) und/oder der Bolzen (12) von aussen zugänglich betätigbar sind, vorzugsweise mittels vier- oder mehrkantigen Vertiefungen (12', 14'), in welche entsprechend ausgebildete Werkzeuge eingreifbar sind.
Humeruskopfprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfkalotte (13) mit Kopfhalsteil (20) verschiebbar am Schaft (4) unterschiedlich positionierbar und mit diesem fest verbindbar ist.
Humeruskopfprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prothesenlänge durch Verschieben des Kopfhalsteiles und/oder der Kalotte mindestens in Längsachsrichtung des Schaftes entsprechend der einzustellenden Vorspannung des M.deltoideus bzw. der Spannung der Rotatorenmanschette eines Schultergelenkes bei implantiertem Schaft einstell- und festlegbar ist.