DE19820748A1 - Gelenkersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine nichtgeführte biokeramische Endoprothese für Grundgelenke der Zehen und Finger. Es war die Aufgabe zu lösen, eine nichtgeführte Endoprothese für kleine Gelenke herzustellen, die die Gelenkfläche bei einem noch nicht zerstörten Gelenkkörper ersetzen soll. Es wird ein Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen vorgestellt, der aus einem körperfernen und einem körpernahen Gelenkteil besteht, die in den angrenzenden Knochen verankert sind, bei dem die Gelenkteile aus kugelförmigen Schalenkörpern bestehten, die mit einer Durchgangsbohrung versehen sind und aus Biokeramik bestehen und mit selbstschneidenden Schrauben in den sponiösen Gelenkkörpern verankert sind, wobei der körpernahe Schalenkörper zum Gelenkspalt vorgewölbt ist und mit der Aushöhlung paßgenau auf den belasteten Teilen der Gelenkfläche des Mittelhandknochens bzw. Mittelfußkopfes aufgedrückt ist, der körperferne Schalenkörper eine der natürlichen Gelenkfläche der Grundgliedknochenbasis nachgebildete Hohlwölbung besitzt und mit der vorgewölbten Seite paßgenau in die Grundgliedknochen eingedrückt ist, die Wölbungen der gelenkseitigen Oberflächen etwa die gleichen Radien besitzen und der körpernahe Gelenkteil eine größere Fläche als der körperferne Gelenkteil besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine nichtgeführte biokeramische Endoprothese für Grundgelenke der Zehen und Finger.

Endoprothese für die kleinen Gelenke sind seit Jahren bekannt. In der EP-A1-0 455 929 wird eine Gelenkprothese vorgeschlagen, die einen Lagerkörper in Form eines dünnwandigen Schalenelementes aus hochfesten metallischen Werkstoffen umfaßt. An der Rückseite des Schalenelementes ist ein Schaft angeformt, der im Knochen verankert wird. Dieser Schaft ist notwendig, da der metallische Werkstoff keine dauerhafte Verbindung mit dem Knochen eingeht.

Entsprechend der EP-A1-0 396 519 wird eine Endoprothese mit einem speziellen Verankerungselement zum Halten eines Gelenkteiles und ein künstliches Gelenk beschrieben, wobei das Verankerungselement möglichst fest und tief in den angrenzenden Knochenenden eingelassen wird. Eine Führungsbuchse sorgt für eine ausreichende Zentrierung. Das Verankerungselement besteht vorzugsweise aus Titan oder ist mit Titan beschichtet. Zusätzlich kann die Oberfläche des Verankerungselementes mit Riefen oder Vertiefungen gestaltet sein, um das Befestigen im Knochen zu erleichtern und den Halt zu verbessern. Sowohl bei dieser Endoprothese als auch bei der in der vorher genannten Schrift beschriebenen Endoprothese muß der Knochen eine ausreichende Masse und Festigkeit besitzen, damit der Schaft sicher aufgenommen und gehalten wird.

Eine weitere Endoprothese für die Mittelhand wird in der US-5,413,609 vorgeschlagen. Diese Endoprothese besteht aus einem biologisch verträglichen Material, besitzt aber ebenfalls einen angeformten Schaft, der eine hinreichende Knochenmasse für eine Befestigung voraussetzt.

In der WO-A1-96/05784 wird eine Endoprothese für kleine Gelenke beschrieben, die von einem Anmelder dieser Erfindung entwickelt wurde. Die hier beschriebene Endoprothese ist mit einem Zentrierstift im Knochen verankert, wobei die Endoprothesenteile ebene Anlageflächen besitzen, die an die Knochen angelegt sind. Der Knochen muß also bis auf diese Anlagefläche resiziert werden.

Diese bekannten Endoprothesen erfüllen nur in Ausnahmefällen alle Anforderungen, die an einen Ersatz der Grundgelenke der Zehen und Finger gestellt werden.

Gelenkersatzteile mit einer Befestigung durch einen Schaft, der in den Markraum von Mittelhand-/Mittelfußknochen bzw. Fingergrundglied-/Großzehengrundgliedknochen geführt wird, lockern sich zu häufig wegen der auftretenden Hebelkräfte und wegen der spärlichen Blutgefäßversorgung des Schaftes und des Markraumes, verglichen mit dem Bälkchenknochengerüst der knöchernen Gelenkkörper. Außerdem beeinflussen die Materialeigenschaften der Ersatzgelenkflächen und die Reaktion des Körpers auf den Abrieb wesentlich den Gebrauchswert von Prothesen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nichtgeführte Endoprothese für kleine Gelenke herzustellen, die die Gelenkfläche bei einem noch nicht zerstörten Gelenkkörper ersetzen soll. Die Seitenbänder, die die gelenkbildenden Knochen verbinden, sollen dabei erhalten werden.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, das Auftreten von Hebelkräften, wie sie zwischen einem Schaft eines Gelenkersatzteiles und dem umgebenden Markraum auftreten und deshalb besonders leicht zu einer Lockerung führen, zu vermeiden.

Die vorgenannten Aufgaben werden durch einen Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen, bestehend aus einem körperfernen und einem körpernahen Gelenkteil, die in den angrenzenden Knochen verankert sind, dadurch gelöst, daß die Gelenkteile aus kugelförmigen Schalenkörpern aus einer Biokeramik bestehen, die eine Durchgangsbohrung besitzen und die mit selbstschneidenden Schrauben in den spongiösen Gelenkkörpern verankert sind, wobei der körpernahe Schalenkörper etwa 180° Kugelkalotte darstellt, zum Gelenkspalt vorgewölbt ist und mit der hohlgewölbten Seite paßgenau auf den belasteten Teil der Gelenkfläche des Mittelhandknochenkopfes bzw. Mittelfußkopfes aufgedrückt ist, der körperferne Schalenkörper etwa 60° bis 90° einer Kugelkalotte darstellt, eine der natürlichen Gelenkfläche der Grundgliedknochenbasis nachgebildete Hohlwölbung besitzt und mit der vorgewölbten Seite paßgenau in die Grundgliedknochengelenkfläche eingedrückt ist, und die Wölbungen der gelenkseitigen Oberflächen etwa die gleichen Radien besitzen. Die Fläche des körpernahen Schalenkörpers ist dadurch stets größer als die des körperfernen Schalenkörpers, wodurch die natürliche Funktion des Gelenkes nachgebildet werden kann.

Die Schalenkörper können auch aus einem anderen biologisch verträglichen Material bestehen, das für die Herstellung von Endoprothesen verfügbar ist, wobei dann die knochenseitige Oberflächen mit einer Beschichtung aus einer Biokeramik versehen werden.

Bei den Schrauben, die zur Befestigung der Schalenkörper vorgesehen sind, handelt es sich um selbstschneidende Titanschrauben. Es ist aber auch möglich, diese Schrauben aus einem anderen biologisch verträglichen Kunststoff oder einer biologisch verträglichen Keramik herzustellen.

In einer besonderen Ausgestaltung zeichnet sich der Gelenkflächenersatz an Grundgelenken der Zehen dadurch aus, daß der körpernahe Schalenkörper bis etwa 25° fußrückenwärts versetzt auf den Mittelfußkopf aufgedrückt wird, um die natürliche Beweglichkeit des Gelenkes wiederherzustellen. Die Titanschraube wird dazu in einem Winkel schräg zur Längsachse des Knochens eingeführt.

In einer besonderen Ausgestaltung des Gelenkflächenersatzes an Grundgelenken der Finger wird der körpernahe Schalenkörper 30° handflächenwärts versetzt auf dem Kopf des Mittelhandknochens aufgedrückt, um den natürlichen Bewegungsausschlag wieder­ herzustellen. Die Titanschraube wird dabei ebenfalls in einem Winkel schräg zur Längsachse des Knochens eingeführt.

Die Übertragung der Druckkräfte erfolgt jeweils senkrecht zum belasteten Teil des Gelenkflächenersatzes. Auftretende Scher- und Zugkräfte werden durch die Schrauben neutralisiert.

Die Knochenlager werden jeweils mit Profilfeilen so vorbereitet, daß die Endoprothesenteile paßgenau auf diese aufgesetzt werden können. Diese Formung der Knochenlager standardisiert den Vorgang des Implantierens weitestgehend und schafft größtmögliche Berührungsflächen zwischen den biokeramischen Schalenkörpern, zum Beispiel aus Zirkonoxyd, oder den biokeramischen Beschichtungen, die knochenseitig auf ein anderes Material aufgetragen sind, und den Knochen. Es werden nur zerstörte und belastete Gelenkflächenteile entfernt und ersetzt. Die Führung der Gelenke durch die Seitenbänder bleibt erhalten. Außerdem schafft die Biokeramik vermutlich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften eine dauerhafte Verbindung mit dem Knochen.

Innerhalb weniger Wochen führt die Knochenneubildung, ausgehend von der biologisch hochaktiven Spongiosa der natürlichen Gelenkkörper zu einer dauerhaften Verbindung der Knochenbälkchen mit den flächig aufliegenden Schalenkörper aus einer Biokeramik, wie Zirkonkeramik, oder eines anderen biologisch verträglichen biokeramisch beschichteten Materials. Dabei ist die Herstellung der paßgenauen bewegungsfesten Verbindung von Gelenkflächenersatz und Spongiosa des knöchernen Gelenkkörpers mit ihrer hohen Zelldichte die Voraussetzung für eine möglichst rasche Einheilung, d. h. eine dauerhafte belastungsfeste Verbindung durch die Haftung der Gelenkflächenersatzteile an neugebildeten Knochen. Wenn zum Beispiel ein Schaft zur Befestigung verwendet wird, könnten aufgrund von Hebelkräften leicht Lockerungen auftreten, da der Markraum im Vergleich zur Spongiosa nur wenig aktive mesenchymale Zellen enthält. Durch den Einsatz von selbstschneidenden Schrauben, insbesondere aus Titan, und durch das paßgenaue Einsetzten der zylindrischen Schalenkörper wird das Auftreten von Hebelkräften, die zu dieser Lockerung führen könnten, weitestgehend vermieden.

Hinzu kommt die vergleichsweise geringe Verletzung und der geringe Gewebeverlust durch den Eingriff, verglichen mit bekannten Endoprothesen. Die Befestigungen der Bänder werden geschont und erhalten.

Zum Einpflanzen wird das Finger-/Zehengrundgelenk streckseitig eröffnet, die Gelenkkörper mit rotierenden Profilfeilen über führende Bohrdrähte paßgenau unter Einsatz von Profilfeilen geformt und die Endoprothesenschalen nach Entfernen der Bohrdrähte mit selbstschneidenden Schrauben, die zum Beispiel aus Titan bestehen, befestigt.

Für die Großzehengrundgelenke wird der Zugang durch einen dorso-lateralen Hautschnitt von der Zehengrundgliedbasis über das Grundgelenk bis über den Kopf des ersten Mittelfußknochens geführt. Die Strecksehnenhaube und die Gelenkkapsel werden seitlich des Mittelzügels der Strecksehne eröffnet. Das Implantieren der Endoprothese erfolgt dann wie bereits beschrieben, indem das Knochenlager mittels einer Profilfeile paßgenau geformt wird und dann die Gelenkprothese aufgedrückt und mit einer selbstschneidenden Schraube befestigt wird.

Falls das Ergebnis des Gelenkflächenersatzes entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht zu dem erwarteten Erfolg führt, sind alternative Techniken des Gelenkersatzes noch möglich. Diese Möglichkeit ist bei herkömmlich bekannten Gelenkprothesen nicht vorhanden, da zumeist größere Teile des Gelenkkörpers entfernt werden müssen. Die Situation nach einem Scheitern der Implantation des neuartigen Gelenkflächenersatzes ist dadurch wesentlich günstiger als bei der Implantation herkömmlicher Gelenkprothesen.

Diese Art des Gelenkersatzes kann auch auf das Schultergelenk übertragen werden, bei dem vorwiegend Endoprothesen mit angeformtem Schaft verwendet werden. Das Operationstrauma könnte dadurch verringert werden.

Bei der entsprechenden Formgebung kann diese Endoprothese ebenfalls für die unbelasteten Kugelgelenke in der Tiermedizin eingesetzt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszahlen gleiche oder vergleichbare Teile.

Fig. 1 zeigt einen körperferne Schalenkörper entsprechend der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen körpernahe Schalenkörper entsprechend der Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Endoprothese des Fingergrundgelenkes, bei der der körpernahe Schalenkörper 30° handflächenwärts versetzt ist;

Fig. 4 zeigt eine gerade eingesetzte Endoprothese des Zehengrundgelenkes entsprechend der Erfindung;

Fig. 5 zeigt einen 25° fußrückenwärts eingesetzten körpernahe Schalenkörper einer Endoprothese des Zehengrundgelenkes.

In den Fig. 1 und 2 sind die beiden Gelenkteile der Endoprothese entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Gelenkteile bestehen aus Schalenkörpern aus Biokeramik oder aus einem biologisch verträglichen Material, das an der knochenseitigen Oberfläche mit einer Beschichtung aus Biokeramik versehen ist. Der körpernahe Schalenkörper besteht aus einer Halbschale der körperferne Gelenkteil aus einem Schalenkörper, der etwa 60° einer Kugelkalotte darstellt. Die Schalenkörper besitzen Durchgangsbohrungen, durch die bei der Implantation eine selbstschneidende Schraube in die spongiösen Gelenkkörper eingeführt wird. Der körperferne Schalenkörper in Fig. 1 besitzt zum Gelenkspalt hin eine Hohlwölbung und wird bei der Implantation mit der vorgewölbten Fläche paßgenau in der Basis des Grundgliedknochens befestigt.

Fig. 2 zeigt den körpernahen Schalenkörper. Der körpernahe Schalenkörper 4 besitzt zum Gelenkspalt hin eine der natürlichen Gelenkfläche der Grundgliedknochenbasis nachgebildete Vorwölbung und wird mit der hohlgewölbten Seite paßgenau am Kopf des Mittelhand-/Mittelfußknochens befestigt. Die Wölbungen der gelenkseitigen Oberflächen der beiden Schalenkörper besitzen etwa die gleichen Radien und der körpernahe Schalenkörper besitzt eine größere Gelenkfläche als der körperferne Schalenkörper, da er einen größeren Ausschnitt einer Kugelkalotte darstellt.

Fig. 3 zeigt ein Grundgelenk das zwischen dem Mittelhandknochen 2 und einem Fingerglied 3 gebildet wird. Der Mittelhandknochen 2 ist mit einem vorgewölbten Schalenkörper 4 versehen, der um 30° handflächenwärts versetzt ist, um die Beweglichkeit des Ersatzgelenkes der des natürlichen Gelenkes nachzubilden. In dieser Darstellung wird ebenfalls die selbstschneidenden Schrauben 6 gezeigt. Es ist erkennbar, daß die körpernahe Schraube 6 in einem Winkel schräg zur Längsachse des Knochens in den Kopf des Mittel­ handknochens 2 eingesetzt ist, damit eine handflächenwärtige Verschiebung des körpernahen Schalenkörpers 4 erreicht wird.

In Fig. 4 ist ein menschlicher Zeh 1 dargestellt. An dem Mittelfußknochen 2 des Grundgelenkes befindet sich ein vorgewölbter Schalenkörper 4 als körpernaher Gelenkersatz und an der Basis des Zehengrundgliedknochens 3 befindet sich ein hohlgewölbter Schalenkörper 5 als körperferner Teil des Gelenkersatzes. Es handelt sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen geraden Einsatz des Ersatzgelenkes. Die Schrauben 6, mit denen die beiden Schalenkörper 4, 5 an den Knochen befestigt sind, wurden nicht dargestellt. Die Gelenkfläche des vorgewölbten körpernahen Schalenkörpers 4 ist größer als die des hohlgewölbten körperfernen Schalenkörper 5, wie bereits in bezug auf Fig. 3 erläutert wurde.

Fig. 5 zeigt ebenfalls einen menschlichen Zeh 1, bei dem das Grundgelenk durch eine Endoprothese ersetzt ist. Im Gegensatz zur Fig. 4 ist der körpernahe Schalenkörper 4 jedoch um etwa 25° fußrückenwärts verschoben auf dem Mittelfußknochen aufgesetzt. Die selbstschneidenden Schrauben werden in dieser Darstellung schematisch angedeutet. Durch diese Ausführung wird ein Gelenkersatz erzeugt, dessen Bewegungsbogen dem des natürlichen Gelenkes ähnelt.

Die Formung des Knochenlagers mit Profilfeilen standardisiert den Vorgang des Implantierens weitestgehend und schafft eine größtmögliche Berührungsfläche von Biokeramik und Knochen. Nur zerstörte und belastete Gelenkflächenteile werden entfernt und ersetzt. Die Führung der Gelenke durch die Seitenbänder bleibt erhalten. Außerdem schafft die Biokeramik vermutlich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften eine dauerhafte Verbindung mit dem Knochen. Dadurch wird ein Gelenkersatz erzeugt, der die Anforderungen an die Wiederherstellung eines zerstörten Gelenkes weitestgehend erfüllt. Ein besonders guter Heilerfolg ist dann zu erwarten, wenn nur die Gelenkflächen aber noch nicht die Gelenkkörper zerstört sind. Die paßgenaue Einfügung der Schalenkörper und die gute Verbindung zwischen Knochen und Biokeramikkörper oder biokeramischer Beschichtung bieten einen dauerhaften Heilerfolg. Es wird damit eine gewebeschonende Lösung angeboten, bei der weder Zement noch Füllmaterialien erforderlich sind.

Claims (5)

1. Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen, bestehend aus einem körperfernen und einem körpernahen Gelenkteil, die in den angrenzenden Knochen verankert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkteile aus kugelförmigen Schalenkörpern aus einer Biokeramik bestehen, die eine Durchgangsbohrung besitzen und die mit selbstschneidenden Schrauben in den spongiösen Gelenkkörpern verankert sind, wobei der körpernahe Schalenkörper 180° einer Kugelkalotte darstellt, zum Gelenkspalt vorgewölbt ist und mit der hohlgewölbten Seite paßgenau auf den belasteten Teil der Gelenkfläche des Mittelhandknochenkopfes bzw. Mittelfußkopfes aufgedrückt ist, der körperferne Schalenkörper etwa 60° bis 90° einer Kugelkalotte darstellt, eine der natürlichen Gelenkfläche der Grundgliedknochenbasis nachgebildete Hohlwölbung besitzt und mit der vorgewölbten Seite paßgenau in die Grundgliedknochengelenkfläche eingedrückt ist, und die Wölbungen der gelenkseitigen Oberflächen etwa die gleichen Radien besitzen.

2. Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Schalenkörper aus einem biologisch verträglichen Material bestehen, das knochenseitig eine biokeramische Beschichtung besitzt.

3. Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstschneidenden Schrauben aus einem bioverträglichen Material wie Titan oder Biokeramik bestehen.

4. Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der körpernahe Schalenkörper für Zehen bis etwa 25° fußrückenwärts versetzt auf den Mittelfußkopf aufgedrückt ist, wobei die selbstschneidende Schraube schräg zur Längsachse des Knochens eingeführt ist.

5. Gelenkflächenersatz an Grundgelenken von Fingern und Zehen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der körpernahe Schalenkörper für Finger 30° handflächenwärts versetzt auf dem Kopf des Mittelhandknochens aufgedrückt ist, wobei die selbstschneidende Schraube in einem Winkel schräg zur Längsachse des Knochens eingeführt ist.