DE19841612A1

DE19841612A1 - Implantierbare Prothese mit zumindest zwei gegeneinander verstellbaren Abschnitten sowie Verwendung verstellbarer Abschnitte

Info

Publication number: DE19841612A1
Application number: DE19841612A
Authority: DE
Inventors: Philip Kropf
Original assignee: Argomedical AG
Current assignee: Argomedical AG
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-16
Also published as: WO2000015154A1; DE19841611A1; DE19841611B4

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 dem 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. zapfenartige Anformung aufweisenden Zwischenscheibe kreisförmigen Umfanges 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 einenends 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 Rohrungsachse 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

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.