DE19841611A1 - Implantierbare Prothese mit zumindest zwei gegeneinander verstellbaren Abschnitten sowie Verwendung verstellbarer Abschnitte - Google Patents
Implantierbare Prothese mit zumindest zwei gegeneinander verstellbaren Abschnitten sowie Verwendung verstellbarer AbschnitteInfo
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Abstract
Bei einer implantierbaren Prothese mit zumindest zwei gegeneinander verstellbaren Abschnitten - insbesondere bei einer Prothese für das obere Ende eines menschlichen Oberarmes mit in dessen Humeruskanal einführbarem Schaft und einem der am Oberarm benachbarten Gelenkpfanne zuzuordnenden kalottenförmigen Gelenkkopf, der mittels einer sowohl zu ihm als auch zum Schaft jeweils einen in eine Bohrung einsetzbaren Steckbolzen o. dgl. zapfenarte Anformung aufweisenden Zwischenscheibe kreisförmigen Umfangs an eine Stirnfläche des Schaftes in exzentrischer Lage zu deren Mittelachse angeschlossen wird - sind die gegeneinander verstellbaren Abschnitte an wenigstens einer Verstellebene gegeneinander um Achsen stufenlos verstellbar. Zudem ist wenigstens einer der Steckbolzen in radialem Abstand zur Achse der Zwischenscheibe exzentrisch angeordnet sowie deren Zwischenscheibe mit einem zentrischen Steckbolzen in eine ihrer Formgebung entsprechende sowie exzentrisch in eine Anschlussfläche des Gelenkkopfes eingeformte Ausnehmung eingesetzt.
Description
Die Erfindung betrifft eine implantierbare Prothese mit zu
mindest zwei gegeneinander verstellbaren Abschnitten, ins
besondere eine Prothese für das obere Ende eines mensch
lichen Oberarmes mit in dessen Humeruskanal einführbarem
Schaft und einem der dem Oberarm benachbarten Gelenkpfanne
zuzuordnenden kalottenförmigen Gelenkkopf, der mittels
einer - sowohl zu ihm als auch zum Schaft jeweils einen in
eine Bohrung einsetzbaren Steckbolzen od. dgl. zapfenartige
Anformung aufweisenden - Zwischenscheibe kreisförmigen Um
fanges an eine Stirnfläche des Schaftes in exzentrischer
Lage - zu deren Mittelachse - anschließbar ist. Zudem er
fasst die Erfindung die Verwendung verstellbarer Abschnitte
und einer Zwischenscheibe an einer Verstellebene.
Eine derartige Gelenkprothese ist der EP 0 549 480 A1 zu
entnehmen. Von der Zwischenscheibe ragt beidseits jeweils
ein zentrischer Steckzapfen ab. Für den kopfseitigen Steck
zapfen ist im Gelenkkopf eine exzentrische Bohrung vorge
sehen und um diese ein Kranz kleinerer Bohrungen zur Auf
nahme eines sowohl in diese als auch in die Zwischenscheibe
eingreifenden achsparallelen Fixierstiftes. Das Verstellen
des Gelenk- oder Humeruskopfes erfolgt stufenweise, kann
also nicht in allen Situationen den Gegebenheiten angepaßt
werden. Zudem erlaubt es die Konstruktion dieser Schulter
gelenkprothese nicht, Schnittachsen bzw. Resektionsachsen
zu verschieben.
Die EP 0 712 617 A1 beschreibt ebenfalls eine Gelenkpro
these, in deren Schaft der Gelenkkopf mittels eines Kugel
gelenkes lagert. Auch dieses bietet keine Feinabstimmung
des Gelenkkopfes an.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfin
der das Ziel gesetzt, eine Prothese der eingangs erwähnten
Art so auszugestalten, dass bei ihrer Anpassung an die je
weils anatomischen Gegebenheiten der mit ihr zu verbinden
den menschlichen Knochen problemlos auch eine Feinstein
stellung möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen
Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun
gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kom
binationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der
Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfindungsgemäß sind die gegeneinander verstellbaren Ab
schnitte an zumindest einer Verstellebene gegeneinander um
Achsen stufenlos verstellbar angeordnet, wobei bevorzugt
einer der Steckbolzen in radialem Abstand zur Achse der
Zwischenscheibe angeordnet sein soll.
Dank dieser Maßgaben können Schaft und Gelenkkopf - oder
zwei entsprechend zu verstellende Teile anderer Implantat
prothesen - an jener Stirnfläche oder parallel dazu
stufenlos gegeneinander verschoben werden.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung soll die - in
eine ihrer Form gleichende Ausnehmung eines der benachbar
ten Abschnitte einsetzbare - Zwischenscheibe mit einem
zentrischen Steckbolzen in eine entsprechende sowie exzen
trisch in eine Anschlussebene des Gelenkkopfes eingeformte
Ausnehmung eingesetzt werden; der andere - exzentrisch an
gebrachte - Steckbolzen ist der Stirnfläche des Schaftes
zugeordnet. Jene Anschlussebene bestimmt im übrigen eine
von zwei Verstellebenen der Prothese; die andere liegt in
der Schaftstirnfläche.
Als günstig hat es sich erwiesen, den Durchmesser der
Zwischenscheibe etwa dem halben Durchmesser des Gelenk
kopfes entsprechen zu lassen sowie ihre Höhe etwa der je
weiligen Höhe ihrer Steckbolzen; die Höhe der Zwischen
scheibe soll dazu etwa einem Drittel ihres Durchmessers
gleichen bei einem bevorzugten Bolzendurchmesser, dessen
Länge sich zum Durchmesser seiner Zwischenscheibe verhält
wie etwa 1 : 2,5 bis 1 : 3,0. Zudem soll der radiale Ab
stand des exzentrisch vorgesehenen Steckbolzens von der
Achse der Zwischenscheibe etwa dem halben Bolzendurchmesser
entsprechen.
Es wird deutlich, dass die Anschlussfläche des erfindungs
gemäßen Gelenkkopfes eine aus ihrer Achse verschobene flache
Sackausnehmung zum Einsetzen der auf beiden Scheibenseiten
mit einem Steckbolzen ausgestatteten Zwischenscheibe anbie
tet. Deren beide Steckbolzen sind radial gegeneinander ver
setzt und erlauben es, den Gelenkkopf gegenüber dem Prothe
senschaft stufenlos zu verschieben.
Bevorzugt werden die Steckbolzen im Presssitz in ihre Sack
bohrung eingebracht. Sie können beispielsweise jeweils
einen ringförmigen Presssitzbereich anbieten, dessen Höhe
mit einem Zehntel der Bolzenhöhe ausreichend bemessen ist,
jedoch auch breiter sein kann.
In einer weiteren Ausgestaltung mag der Steckbolzen leicht
konisch ausgeführt sein; diese Konizität des Steckbolzens
gewährleistet ebenfalls dessen Sitz in der zylindrischen
Sackbohrung.
Die Lage der Zwischenscheibe wird nach einem weiteren Merk
mal der Erfindung durch deren Zusammenstecken mit dem Ge
lenkkopf bzw. dem Schaft fixiert.
In einer spezifischen Ausführung der Erfindung kann der
Durchmesser der Steckbolzen 1 bis 9 mm messen, bevorzugt
bis 7 mm. Dazu weist dann die Zwischen- oder Exzenter
scheibe einen Durchmesser von 10 bis 35 mm - vorzugsweise
12 bis 30 mm - auf sowie eine Dicke von 2 bis 8 mm, vor
zugsweise von 3 bis 7 mm.
Bei derartigen Maßen hat es sich als günstig erwiesen, wenn
die flache Ausnehmung für die Zwischenscheibe im kalotten
artigen Gelenkkopf der implantierbaren Prothese aus dessen
Mittelachse um bis zu 10 mm - vorzugsweise bis zu 8 mm -
verschoben liegt.
Die erfindungsgemäße Zuordnung zweier verstellbarer Ab
schnitte und ihrer Zwischenscheibe an einer Verstellebene
kann auch für implantierbare Prothesen anderer Art Verwen
dung finden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt in
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht
einer modularen Schultergelenkpro
these mit einem Schaft zugeordneter
Zwischenscheibe und auf diese auf
setzbarem Gelenkkopf in voneinander
getrenntem Zustand;
Fig. 2 den einends eine Stirnfläche auf
weisenden Schaft der Fig. 1;
Fig. 3 die Draufsicht auf die Stirnfläche
des Schaftes;
Fig. 4 einen Querschnitt durch Fig. 2 nach
deren Linie IV-IV;
Fig. 5 die teilweise geschnittene Frontan
sicht des Schaftes;
Fig. 6 eine Seitenansicht der Zwischen
scheibe;
Fig. 7, 8 Draufsichten auf die Zwischen
scheibe;
Fig. 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 6 nach deren Pfeil IX;
Fig. 10 die Draufsicht auf den Gelenkkopf;
Fig. 11 eine geschnittene Seitenansicht des
Gelenkkopfes;
Fig. 12 eine gegenüber Fig. 10 vergrößerte
Darstellung eines weiteren Gelenk
kopfes;
Fig. 13 eine Frontansicht der Schulterge
lenkprothese in einer ersten Ein
stellung;
Fig. 14 bis 17 die Schultergelenkprothese der Fig.
13 in anderen - zueinander unter
schiedlichen - Einstellungen ihres
Gelenkkopfes.
Eine Prothese 10 für ein nicht dargestelltes menschliches
Schultergelenk weist einen Schaft 12 mit einer Stirnfläche
14 auf, deren Mittelachse M gegen die Längsachse A des
Schaftes 12 in einem Winkel w von 45° geneigt ist. Die
größte Länge a dieses Schaftes 12 misst 125 mm, die Breite
b der Stirnfläche 14 etwa 14 mm und deren Länge e etwa 23
mm. Die in Fig. 2 erkennbare Projektionslänge e1 der Stirn
fläche 14 in eine die Längsachse A rechtwinkelig querende
Ebene beträgt dann 27,3 mm.
Die Mittelachse M der Stirnfläche 14 bestimmt in dieser die
Lage eines Sackloches 16 des Durchmessers d von etwa 7 mm
mit Kegelende 17. Gegenüber dem - an einer geneigten Fuß
fläche 18 endenden - freien Schaftende 20 der Breite f von
11 mm ist der Kopfbereich 22 des Schaftes 14 auf jene Länge
e bzw. e1 erweitert. Die obere, leicht gerundete
Schmalkante 15 der Stirnfläche 14 ist gegenüber der Flucht
ihrer Schaftseite 24 dank eines in letzterer vorgesehenen
Neigungsbereiches 24 a der achsparallelen Länge a1 von etwa
25 mm um ein Maß h von etwa 4,5 mm versetzt; die andere
Schaftseite 26 ist zur zweiten Schmalkante 15 a der Stirn
fläche 14 hin in einem Radius r = 70 mm auswärts gekrümmt.
Im querschnittlich etwa gleichbleibenden Schaftbereich ver
laufen beidseits mittige Flachnuten 28 der Breite f1 von
hier 4,6 mm sowie der Länge i von 65 mm.
In einem Abstand k von etwa 5,5 mm quert jenen Kopfbereich
22 des Schaftes 12 nahe der im Radius r gekrümmten Schaft
seite 26 eine Querbohrung 30; bei 30 a ist in Fig. 2 -
ebenfalls in Abstand zum Sackloch 16 - eine mögliche
weitere Querbohrung nahe der oberen Schmalkante 15 der
Stirnfläche 14 angedeutet. Mit 31 ist eine Tangentialboh
rung an das Sackloch 16 für eine den Bolzensitz fixierende
Schraube bezeichnet.
Das Sackloch 16 der Stirnfläche 14 dient der Aufnahme eines
Steckzapfens oder Steckbolzens 32 - entsprechend runden
Querschnitts des Durchmessers c1 von 7 mm - einer
Zwischen- oder Exzenterscheibe 34 des Durchmessers d von 20
mm sowie der Höhe n von 5 mm, die beidseits mit einem
solchen Steckbolzen 32, 32 a gleicher Höhe n versehen ist;
der schaftwärtige Steckbolzen 32 ist in einem Achsabstand q
von 3 mm zur Mittelachse Q der Exzenterscheibe 34 radial
versetzt, der zweite Steckbolzen 32 a ragt von der Scheiben
fläche 35 axial ab. Der Abstand q kann je nach Ausführung
von 1 mm bis zu 10 mm - bevorzugt bis zu 8 mm - messen.
Fig. 8 verdeutlicht eine zum Scheibenzentrum Z orientierte
Skala 36 mit Markierungsstrichen auf der Scheibenfläche
35 a, Fig. 9 den exzentrischen Steckzapfen 32 mit einem
ringförmigen Presssitzbereich 38 der Breite s von 0,5 mm,
der in einem Abstand n1 von 1, 5 mm von der am Steckbolzen
32 oberhalb eines Freistiches 39 ansetzenden anderen Schei
benfläche 35 a der Exzenterscheibe 34. Letztere wird in zwei
Varianten eingesetzt, nämlich zum einen mit dem darge
stellten Presssitz für beide sich endwärts - nicht darge
stellt - ein wenig konisch verjüngenden Steckzapfen 32,
32 a oder zum anderen gänzlich ohne Presssitz. Die oben er
wähnte Querbohrung 30 kann eine nicht erkennbare Stift
schraube zur Erhöhung der Klemmkraft des Schaftes 12
aufnehmen.
Der zentrische Steckbolzen 32 a ist zum Anschluss an den ka
lottenartigen Humerus- oder Gelenkkopf 40 bestimmt, der an
einer Anschlussfläche 42 für die Exzenterscheibe 34 eine
deren Form entsprechende Ausnehmung 44 des Durchmessers d1
mit zentrischer Sackbohrung 46 für den Steckzapfen 32 a an
bietet. Die Bohrungsachse Q1 liegt hier in Achsabstand t
von 3 mm zur Mittelachse M1 des Gelenkkopfes 40, und die
Mittelachse M1 der Exzenterscheibe 34 fällt in die Zylin
derwand der exzentrischen Bohrung 46 der Ausnehmung 44.
Auch hier kann der Achsabstand t je nach Ausführung ent
sprechend von 1 mm bis zu 10 mm betragen, bevorzugt bis zu
8 mm.
Die Höhe n2 der eine polierte Oberfläche 41 aufweisenden
Kalotte des Gelenkkopfes 40 ist bevorzugt proportional zur
Durchmesserlänge der Teilkugelfläche ausgebildet und misst
beispielsweise etwas mehr als 17 mm, der Durchmesser d2 des
Gelenkkopfes 40 hier etwas mehr als 44 mm.
Auch jene Anschlussfläche 42 bietet nach Fig. 12 eine auf
ihr Zentrum Z1 orientierte Skala 36 a an, zudem am Rande der
Ausnehmung 44 ein Markierungsdreieck 37.
Die Fig. 13 bis 17 lassen die unterschiedlichen Einstellun
gen des Gelenkkopfes 40 am Schaft 12 dank der durch die Ex
zenterscheibe 34 mögliche Exzentrizität deutlich werden,
wobei mit E und E1 die von der Stirnfläche 14 des Schaftes
12 bzw. von der Anschlussebene 42 des Gelenkkopfes 40 be
stimmten - in Einbaulage aneinanderliegenden - Verstell
ebenen sowie mit F und F1 Umlaufkreise für die Kontur 40 a
des Gelenkkopfes 40 bzw. die Kontur 34 a der Exzenterscheibe
34 bezeichnet sind.
Die maximale Exzentrizität gegen außen läßt Fig. 13 mit
hier t = 6 mm erkennen. Bei einer gleichzeitigen Drehung um
einen Verstellwinkel y um 45° nach Fig. 14 und um 135° nach
Fig. 15 von Exzenterscheibe 34 und Gelenkkopf 40 werden Po
sitionen am Umlaufkreis F - bei einfacher Exzentrizität -
besetzt. Die maximale Exzentrizität gegen innen wird gemäß
Fig. 16 nach einem Verstellwinkel von 180° erreicht.
Durch die Möglichkeit, die Exzenterscheibe 34 unabhängig
vom Gelenkkopf 40 stufenlos zu drehen, kann eine unbe
schränkte Vielzahl von Positionen angefahren werden. Es
vermag jede Lage innerhalb der beiden Umlaufkreise F, F1
der Fig. 17 eingestellt zu werden; in dieser Figur ist die
völlige Nullstellung zu erkennen, d. h. der Gelenkkopf 40
liegt konzentrisch in den Umlaufkreisen E, E1. In Fig. 13
und 16 bildet die Längsachse A des Schaftes 12 eine Symme
triegerade.
Claims (19)
1. Implantierbare Prothese mit zumindest zwei gegenein
ander verstellbaren Abschnitten, insbesondere
Prothese für das obere Ende eines menschlichen Ober
armes mit in dessen Humeruskanal einführbarem Schaft
(12) und einem der dem Oberarm benachbarten Gelenk
pfanne zuzuordnenden kalottenförmigen Gelenkkopf
(40), der mittels einer sowohl zu ihm als auch zum
Schaft jeweils einen in eine Bohrung (16, 46) ein
setzbaren Steckbolzen (32) od. dgl. zapfenartige An
formung aufweisenden Zwischenscheibe (34) kreisförmi
gen Umfanges (34 a) an eine Stirnfläche (14) des
Schaftes in exzentrischer Lage zu deren Mittelachse
(M) anschließbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gegeneinander verstellbaren Abschnitte (12,
34, 40) an wenigstens einer Verstellebene (E, E1) ge
geneinander um Achsen (M, M1; Q, Q1) stufenlos ver
stellbar angeordnet sind.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens einer der Steckbolzen (32) in radia
lem Abstand (q) zur Achse (Q) der Zwischenscheibe
(34) angeordnet ist.
3. Prothese, deren Zwischenscheibe in eine ihr etwa ent
sprechende Ausnehmung (44) eines der benachbarten Ab
schnitte (14, 42) einsetzbar ist, nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen
scheibe (34) mit einem zentrischen Steckbolzen (32 a)
in eine ihrer Formgebung entsprechende sowie exzen
trisch in eine Anschlussfläche (42) des Gelenkkopfes
(40) eingeformte Ausnehmung (44, 46) eingesetzt und
der andere, exzentrisch angebrachte Steckbolzen (32)
der Stirnfläche (14) des Schaftes (12) zugeordnet
ist.
4. Prothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlussfläche (42) eine Verstellebene (E1)
der Prothese (10) bestimmt.
5. Prothese nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, dass der Durchmesser (d) der Zwischenscheibe
(34) etwa dem halben Durchmesser (d2) des Gelenkkop
fes (40) entspricht sowie ihre Höhe (n) etwa der je
weiligen Höhe ihrer Steckbolzen (32, 32 a).
6. Prothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe (n) der Zwischenscheibe (34) etwa einem
Drittel ihres Durchmessers (d) entspricht.
7. Prothese nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch
einen Bolzendurchmesser (c1), dessen Länge sich zum
Durchmesser (d) seiner Zwischenscheibe (34) verhält
wie etwa 1 : 2,5 bis 1 : 3,0.
8. Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (q) des ex
zentrisch vorgesehenen Steckbolzens (32) von der
Achse (Q) der Zwischenscheibe (34) etwa dem halben
Bolzendurchmesser (c1) entspricht.
9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steckbolzen (32, 32 a) einen
ringförmigen Presssitzbereich (38) aufweist.
10. Prothese nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe (s) des Presssitzbereiches (38) etwa
einem Zehntel bis drei Zehntel der Bolzenhöhe (n)
entspricht.
11. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass der Steckbolzen (32, 32 a) für
die zylindrische Sackbohrung (16, 46) sich von der
Zwischenscheibe weg konisch verjüngt.
12. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Steckbolzens
(32, 32 a) 1 bis 9 mm misst, bevorzugt 3 bis 7 mm.
13. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekenn
zeichnet durch eine Tangentialbohrung (31) für eine
Tangentialschraube an der Sackbohrung (16, 46).
14. Prothese nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheibe
(42) einen Durchmesser (d) von 10 bis 35 mm, bevor
zugt 3 bis 7 mm, aufweist.
15. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die flache Ausnehmung (44) für
die Zwischenscheibe (34) im Gelenkkopf (40) aus des
sen Mittelachse (M1) bis zu 10 mm verschoben ist, be
vorzugt bis zu 8 mm.
16. Prothese nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfläche
(35) der Zwischenscheibe (34) und/oder die Anschluss
fläche (42) des Gelenkkopfes (40) mit einer der Dreh
richtung zugeordneten Skala (36, 36 a) versehen
sind/ist.
17. Verwendung der Zuordnung von verstellbaren Abschnit
ten (12, 40) und einer Zwischenscheibe (34) an einer
Verstellebene (E, E1) nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 16 für eine Ellbogen-, Knie- oder Hüft
gelenkprothese.
18. Verwendung der Zuordnung von verstellbaren Abschnit
ten (12, 40) und einer Zwischenscheibe (34) an einer
Verstellebene (E, E1) nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 16 für eine Hand- oder Fußgelenkpro
these.
19. Verwendung der Zuordnung von verstellbaren Abschnit
ten (12, 40) und einer Zwischenscheibe (34) an einer
Verstellebene (E, E1) nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 16 für eine Wirbelsäulendiskusspro
these.
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