DE19701536A1

DE19701536A1 - Gelenkprothese

Info

Publication number: DE19701536A1
Application number: DE19701536A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dipl Ing Pfaff; Hartmut Dipl Ing Kaelberer
Original assignee: Cerasiv GmbH Innovatives Keramik Engineering
Current assignee: Cerasiv GmbH Innovatives Keramik Engineering
Priority date: 1996-08-24
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-02-26
Also published as: JP4041190B2; JPH10216162A; DE59708928D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkprothese mit einem pfannenförmigen Trägerteil, in dem ein kera mischer Einsatz mittels konischer Klemmung festsitzend angeordnet ist.

Bekannt sind Gelenkprothesen, die ein metallisches Trä gerteil und einen darin enthaltenen Einsatz aufweisen. Das metallische Trägerteil wird im Knochen des Patien ten verankert. Der Einsatz bildet eine verschleißfeste Gleitfläche, gegen die die Gelenkkugel des Knochens oder einer anderen Gelenkprothese drückt. Bei den soge nannten harten Gleitpaarungen besteht zumindestens ein Teil der Gelenkverbindung, zum Beispiel der Einsatz aus Metall. Die Befestigung des metallischen Einsatzes in dem ebenfalls aus Metall bestehenden Trägerteil erfolgt mit Hilfe einer Polyethylen-Kupplung. Die Polyethylen-Kupplung ist durch Mikrorelativbewegungen zum Einsatz hin Verschleiß unterworfen. Dieser Verschleiß ist zwar nicht so gravierend wie Reibungsverschleiß, dennoch wird der Sitz des Einsatzes gelockert und der Abrieb gelangt in das Gewebe und die Gelenkschale.

In US 5 282 864 ist eine Gelenkprothese beschrieben, bei der ein metallischer Einsatz mit Hilfe von Schrau ben in einem metallischen Trägerteil verankert ist. Der Einsatz besteht aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, wäh rend das Trägerteil aus einer Titan-Legierung besteht. Bedingt durch diesen Aufbau der Gelenkprothese besteht die Gefahr von Reibkorrosion und galvanischer Korro sion. Bei Korrosion geben die Metalle toxische Ionen ab, die den Patienten schädigen können.

Um diese Nachteile zu vermeiden, werden keramische Ein sätze in die metallischen Trägerteile eingesetzt. Da keramische Werkstoffe nur schwer zu verarbeiten sind, werden sie meist mittels konischer Klemmung in dem Trä gerteil befestigt. Ein Beispiel hierfür ist in EP 0 649 641 A2 beschrieben.

Bei der konischen Klemmung treten in bestimmten Zonen des Einsatzes erhebliche Zugspannungen auf, da die Krafteinleitung nicht kontrollierbar ist. Keramische Werkstoffe sind zwar sehr hart und druckfest, können aber nur begrenzt Zugkräfte aufnehmen. Dies führt dazu, daß insbesondere dünnwandige Keramikeinsätze technisch nicht realisiert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbin dung zwischen dem Trägerteil und dem Einsatz so zu ge stalten, daß eine sichere reproduzierbare Verbindung erreicht wird und gleichzeitig das Herauslösen des Ein satzes möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Gelenkprothese wird der kera mische Einsatz mittels konischer Klemmung in dem pfan nenförmigen Trägerteil befestigt. Der Winkel der Klemmfläche des Einsatzes hat einen anderen Wert als der Winkel der Klemmfläche des Trägerteils, so daß der Einsatz nur über einen relativ kleinen Bereich mit dem Trägerteil verbunden ist. Dies ermöglicht eine kontrol lierte Kraftübertragung von dem Einsatz auf das Träger teil. Die axial wirkende Gelenkkraft wird in hohem Maß in umfänglich wirkende Druckspannungen eingesetzt, wobei das Entstehen von Zugspannungen im Einsatz mini miert wird.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Verbindung zwischen Trägerteil und Einsatz im Bereich der Öffnungsseite der Gelenkprothese realisiert. An dem der Öffnungsseite abgewandten Ende berühren sich die Klemmflächen nicht. Dies hat den Vorteil, daß die von der Gelenkprothese aufzunehmende Kraft gleichmäßig über den Umfang verteilt in einem bestimmten Bereich ein geleitet wird.

Die lasttragende Oberfläche des Trägerteils kann auf gerauht werden, so daß zum Beispiel eine Rauhigkeit von 20 µm entsteht. So können Unregelmäßigkeiten in der Kraftübertragung, die zum Beispiel durch Formab weichungen im Mikrobereich entstehen, vermieden werden.

Zur Verbesserung der Reibungseigenschaften kann die Klemmfläche des Trägerteils feinstgedreht oder ge schliffen sein, so daß die Oberfläche eine Rauhigkeit von 0 bis 4 µm aufweist.

Bevorzugterweise weist der Einsatz an dem der Öffnungs seite abgewandten Ende der Klemmfläche einen Radius oder eine leichte zusätzliche Schräge auf. Dadurch wird ein Verkanten des Einsatzes beim Einführen oder beim Setzen unter Last verhindert werden. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß sich an dem der Öffnungs seite abgewandten Ende der Klemmfläche des Trägerteils ein Freistich anschließt.

Bei Verschleiß des Einsatzes muß dieser ausgewechselt werden. Um die Belastung für den Patienten zu mini mieren, wird der Einsatz in situ aus dem Trägerteil entfernt, während dieses am Knochen verbleibt. Um den Einsatz leicht entfernen zu können, ist in einer beson deren Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine Aus nehmung vorgesehen, die von der Öffnungsseite an der Grenzfläche zwischen Einsatz und Trägerteil entlang bis zu dem der Öffnungsseite abgewandten Ende der beiden Klemmflächen verläuft. An dem inneren, der Öffnungssei te abgewandten Ende der Ausnehmung befindet sich ein Kipphebel, der die Klemmfläche des Einsatzes hinter greift. Mit einem Werkzeug, wie zum Beispiel einem Keil, kann das in der Ausnehmung befindliche Ende des Kipphebels gegen den Einsatz gedrückt werden, wodurch dieser aus dem Trägerteil entfernt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Gelenkprothese mit Trägerteil und einem darin festsitzenden Ein satz,

Fig. 2 eine Detaildarstellung der konischen Klemmung,

Fig. 3 eine Detaildarstellung des innengelegenen Endes der Klemmfläche des Einsatzes,

Fig. 4 eine Detaildarstellung des innengelegenen Endes der Klemmfläche des Trägerteils,

Fig. 5 eine Detaildarstellung der Gelenkprothese mit einer Ausnehmung und einem darin befindlichen Kipphebel zum Herauslösen des Einsatzes, und

Fig. 6 eine Detaildarstellung der Gelenkprothese mit einem den Kipphebel aktivierenden Werkzeug.

Fig. 1 zeigt eine Gelenkprothese 1 bestehend aus einem pfannenförmigen metallischen Trägerteil 2 und einem die künstliche Gelenkschale bildenden keramischen Einsatz 3. Der Einsatz 3 ist in einem Innenraum 4 des Träger teils 2 angeordnet. Die Innenfläche des Einsatzes 3 ist als Kugelpfanne ausgebildet, die an der Öffnungsseite 5 das Gegenstück des Gelenkes aufnimmt. Der Einsatz 3 wird mittels konischer Klemmung in dem Trägerteil 2 festgehalten.

Die Klemmfläche 6 des Einsatzes 3 verläuft unter einem Winkel α zu der Klemmfläche 7 des Trägerteiles 2 (Fig. 2). Der Winkel, unter dem die Einsatz-Klemmfläche 6 zu der Gelenkachse 8 der Gelenkprothese verläuft, ist größer als der Winkel der Trägerteil-Klemmfläche 7.

Dies bewirkt, daß der Einsatz 3 nur in einem relativ kleinen Kontaktbereich 9, der sich an der Öffnungsseite 5 befindet, an das Trägerteil 2 gepreßt wird. Die Größe des Kontaktbereiches 9 kann durch Änderung des Winkels α verändert werden. Je kleiner der Winkel α ist, desto größer wird der Kontaktbereich 9. Der Winkel α kann auch negativ sein. In diesem Fall liegt die Kontakt fläche 9 im unteren Bereich der Klemmflächen 6 und 7. Der zwischen den beiden Kontaktflächen 6 und 7 befind liche Spalt öffnet sich also zur Öffnungsseite 5 hin.

Die Klemmfläche 7 des Trägerteiles 2 weist eine Rauhigkeit von etwa 20 µm auf. Dadurch werden Formab weichungen des Einsatzes 3 ausgeglichen.

In den Fig. 3 und 4 sind die Klemmflächen 6 und 7 parallel zueinander und nicht aufgerauht dargestellt, um die Übersichtlichkeit zu verbessern. Tatsächlich erfolgt die Verbindung zwischen dem Einsatz 3 und dem Trägerteil 2 jedoch wie in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 3 schließt sich an den unteren Endbereich der Klemm fläche 6 des Einsatzes 3 eine gekrümmte Fläche 10 mit dem Radius R an. Bei dem Einführen des Einsatzes 3 in das Trägerteil 2 wird durch diese Abrundung der unteren Kante der Klemmfläche 6 ein Verkanten des Einsatzes 3 in dem Trägerteil 2 vermieden. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß in dem Trägerteil 2 ein Freistich 11 vorgesehen ist, der im Bereich des unteren Endes der Klemmfläche 6 des Trägerteils 3 angeordnet ist (Fig. 4).

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Gelenkprothese 1 dargestellt. Das Trägerteil 2 weist eine längliche Ausnehmung 12 auf, die sich im Grenzbe reich zwischen dem Trägerteil 2 und dem Einsatz 3 be findet und parallel zu der Klemmfläche 6 des Einsatzes 3 verläuft. Die Ausnehmung 12 ist zur Öffnungsseite 5 der Gelenkprothese 1 offen. In dem unteren Ende der Ausnehmung befindet sich ein Kipphebel 13, der aus zwei Schenkeln 13a und 13b besteht, die unter einem flachen Winkel zueinander angeordnet sind. Der Schenkel 13a hintergreift die Klemmfläche 6 des Einsatzes 13 und wird zwischen dem Einsatz 3 und dem Trägerteil 2 einge klemmt. Der zweite Schenkel 13b ragt in die Ausnehmung 12 hinein. Der Winkel zwischen den beiden Schenkeln 13a, 13b ist so ausgelegt, daß der zweite Schenkel 13b etwa parallel zu der Ausnehmung 12 verläuft.

In Fig. 6 ist gezeigt, wie mit Hilfe eines keilför migen Werkzeuges 14 der Kipphebel 13 aktiviert wird. Der Keil 14 wird in die Ausnehmung 12 geschoben, bis die Keilspitze sich zwischen dem Trägerteil 2 und dem zweiten Schenkel 13b des Kipphebels 13 befindet. Durch weiteren Druck auf den Keil 14 wird der zweite Schenkel 13b in Richtung des Einsatzes 3 gedrückt. Dies verur sacht auch eine Bewegung des ersten Schenkels 13a, der den Einsatz 3 aus dem Trägerteil 2 herausdrückt.

Claims

1. Gelenkprothese mit einem pfannenförmigen Träger teil (2), in dessen Innenraum ein keramischer Ein satz (3) mittels konischer Klemmung festsitzend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Klemmfläche (6) des Einsatzes (3) verschieden ist von dem Winkel der Klemmfläche (7) des Trägerteiles (2).

2. Gelenkprothese nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klemmfläche (6) des Einsatzes (7) unter einem Winkel (α) von 1 bis 20 Winkel minuten, bezogen auf die Klemmfläche (7) des Trä gerteiles (2), verläuft, vorzugsweise unter einem Winkel (α) von 1 bis 5 Winkelminuten.

3. Gelenkprothese nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klemmfläche (6) des Einsatzes (3) im Bereich der Öffnungsseite (5) der Gelenk prothese an der Klemmfläche (7) des Trägerteiles (2) zur Erzeugung der konischen Klemmung anliegt.

4. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfläche (7) des Trägerteiles (2) strukturiert ist.

5. Gelenkprothese nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klemmfläche (7) des Trägerteiles (2) eine Rauhigkeit von 20 µm aufweist.

6. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfläche (7) des Trägerteiles (2) glatt ist.

7. Gelenkprothese nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klemmfläche (7) des Trägerteiles (2) eine Rauhigkeit von 0 bis 4 µm aufweist.

8. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (3) an dem Endbereich der konischen Klemmfläche (6) mit dem kleineren Durchmesser einen Radius (R) oder eine leichte zusätzliche Schräge (10) aufweist, die ein Verkanten beim Einsetzen des Einsatzes (3) in das Trägerteil (2) verhindert.

9. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (2) an dem dem Innenraum (4) zugewandten Endbereich der Klemmfläche (7) einen Freistich (11) aufweist.

10. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Trägerteil (2) auf der Klemmfläche (7) zumindestens eine Ausneh mung (12) von der Öffnungsseite (5) zu dem Innen raum (4) verläuft, daß am inneren Ende der Ausneh mung (12) ein die Klemmfläche (6) des Einsatzes (3) hintergreifender Kipphebel (13) angeordnet ist und daß zum Lösen des Einsatzes (3) aus dem Trä gerteil (2) der Kipphebel (13) mit einem Werkzeug (14) umlegbar ist.