DE19925829A1 - Verfahren zur dynamischen metaphysären Krafteinleitung bei Femurkomponenten in der Hüftgelenksendoprothetik - Google Patents

Abstract

Die in der Hüftgelenksendoprothetik derzeit angewendeten Verfahren zur Krafteinleitung der resultierenden Gelenkkraft in den Oberschenkelknochen führen zu Umbauprozessen des proximalen Femurknochens und letzlich zur Implantatlockerung. Das neue Verfahren stellt eine Weiterentwicklung der bekannten Verankerungsverfahren für die endoprothetische Femurkomponente dar und soll eine dauerhafte Stabilität durch physiologische Krafteinleitung bei einfacher und sicherer Einbautechnik gewährleisten. DOLLAR A Eine mögliche Ausführung der Erfindung wird unter der Bezeichnung DHP (Dynamische Hüftkopf Prothese) vorgestellt. Das Hüftkopfmodul (2) ist mit einer senkrecht zum Schenkelhals angbrachten Fußplatte (5) ausgestattet, welche die Gelenkkraft auf den metaphysären Femurknochen überträgt. Eine dynamische Krafteinleitung wird durch die im Patentanspruch angegebene bewegliche Verbindung zwischen Hüftkopfkomponente und dem zylindrisch ausgeführten Halsfortsatz (1) eines in herkömmlicher Weise intramedullär verankerten Prothesenschaftes erreicht. Auf einen Konus (3) am proximalen Ende der DHP kann ein handelsüblicher endoprothetischer Femurkopf (4) aufgesteckt werden. DOLLAR A Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von Femurkomponenten für die Hüftgelenksendoprothtik, die durch dynamische metaphysäre Krafteinleitung zu einer physiologischeren Belastung des Oberschenkelknochens und damit zu einer längeren Prothesenhaltbarkeit führen, als die bisher verwendeten Prothesentypen.

Description

In der Hüftgelenksendoprothetik können bei den derzeit verwendeten Femurkom­ ponenten bezüglich der Verankerungsregion zwei Typen unterschieden werden. Zum einen kommt die typische Schaftendoprothese zum Einsatz, die als zemen­ tierte oder zementfreie Ausführung ihre Stabilität durch intramedulläre Veranke­ rung in der Diaphyse des Oberschenkelknochens erhält. Trotz vielfältiger Unter­ schiede im Design der Prothesenschäfte, das z. B. zu mehr distaler oder proximaler Verklemmung führen soll, bleibt das Prinzip der diaphysären Kraftübertragung in dieser Gruppe konstant.

Die Lebensdauer einer endoprothetischen Femurkomponente wird neben der Ge­ fahr einer septischen (bakteriell-entzündlichen) oder polyethylenabrieb-bedingten Lockerung besonders durch Umbauprozesse des umgebenden Knochens be­ stimmt. Bei Schaftprothesen aller verwendeten Typen werden ungeachtet unter­ schiedlichster Formgebung und Oberflächenverarbeitung "stress shielding", "load sharing" oder Spongiosierung ("bone remodeling") der Corticalis im unbelasteten proximalen, metaphysären Knochenabschnitt beobachtet. Diese Veränderungen können zu Destabilisierung und möglicherweise aseptischer Lockerung des Im­ plantats führen (Literatur a).

Zur Vermeidung dieser Probleme wurde ein Prothesentyp entwickelt, der durch rein metaphysäre Verankerung eine physiologischere Belastung des proximalen Ober­ schenkelknochens bewirken soll (Druckscheibenendoprothese, s. Fig. 1). Dieser Implantattyp stützt sich mit der Druckscheibe (1) und einem daran fix angebrachten konischen Hohlkörper (2) an der medialen metaphysären Corticalis ab, und wird über die Kopplung des axialen Schraubbolzens (3) mit einer lateral am Trochanter major befestigten Lasche (4) über Zugspannung in ihrer optimalen Position gehal­ ten. Als Vorteile werden neben der physiologischen Belastung des Oberschenkel­ knochens der geringe Verlust an Knochensubstanz angesehen, der im Locke­ rungsfall angabegemäß die problemlose Implantation einer konventionellen Schaftprothese zuläßt. Dieser Prothesentyp wird dennoch bislang nur an wenigen Zentren routinemäßig implantiert, da zum einen korrekter Einbau und optimale Po­ sitionierung höchste Anforderungen an den Operateur stellen, und zum anderen bereits geringe Lageveränderungen in Folge von Einbaufehlern oder Umbaupro­ zessen des Knochens zu einer Änderung der Kraftvektoren und damit zu einem totalen Implantatversagen führen können.

Problem

Die oben beschriebenen und derzeit in der Hüftgelenksendoprothetik verwendeten Femurkomponenten weisen eine Lockerungsrate von 30% in den ersten 10 Jahren auf (Literatur b). Dies bedeutet beim jüngeren Patienten ein hohes Risiko, sich mindestens einer belastenden Wechseloperation unterziehen zu müssen. Die Ur­ sachen der aseptischen, implantatbedingten Lockerung sind oben jeweils für die beiden vorgestellten Verankerungstypen beschrieben.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt somit das Problem zu­ grunde, die Dauer einer stabilen Implantatverankerung der Femurkomponente in der Hüftgelenksendoprothetik zu verbessern.

Lösung

Dieses Problem wird durch die bewegliche Verbindung der Hüftkopfkomponente mit einem, in herkömmlicher Weise intramedullär verankerten Prothesenschaft ge­ löst. Dabei ist die Verbindung der Komponenten in einer Weise auszuführen, die eine freie axiale Bewegung der Hüftkopfkomponente in Richtung der metaphysären Femurcorticalis zuläßt. Dadurch kann, wie beispielhaft in Patentanspruch 2 ange­ geben, über eine senkrecht zur Schenkelhalsachse distal an der Hüftkopfkompo­ nente fest angebrachte Druckplatte eine belastungs- und lagestabile, streng axiale Krafteinleitung in ein entsprechend vorbereitetes metaphysäres Knochenlager er­ folgen.

Erreichte Vorteile

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die bewegliche Verbindung der Hüftkopfkomponente mit einem intramedullär fest verankerten Prothesenschaft als Führungsschiene eine belastungsstabile und streng axiale Krafteinleitung vom Gelenkkopf in die metaphysäre Femurcorticalis erreicht wird. So können die Vorteile der stabilen intramedullären Verankerung mit der physiologischen, metaphysären Krafteinleitung kombiniert werden. Dadurch werden einerseits Knochenumbauprozesse wie "stress shielding" und "Spongiosierung" der proximalen Femurcorticalis vermieden, die bei reinen Schaftendoprothesen auftreten. Andererseits gewinnt das Verfahren gegenüber der Druckscheibenendoprothese an Einfachheit bezüglich der Implantationstechnik und vor allem ein deutlich höheres Maß an Stabilität und Lagesicherheit. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit einer aseptischen Lockerung der Femurkomponente deutlich verringert werden.

Die Dynamische Hüftkopf Prothese (DHP)

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Der hier vorgestellte neue Prothesentyp (DHP) stellt eine Weiterentwicklung der eingangs beschriebenen, derzeit verwendeten Verfahren dar. Das Hüftkopfmodul ist mit einer Fußplatte ausgestattet, die ähnlich wie bei der Druckscheibenprothese (s. o., Fig. 1) zur Kraftübertragung von der Endoprothese auf den metaphysären Oberschenkelknochen dient. Durch eine bewegliche Verbindung des DHP-Prothe­ senkopfes mit dem Schenkelhalsfortsatz einer konventionellen Schaftprothese werden streng axiale Krafteinwirkung und vollkommen belastungsstabile Prothe­ senlage erreicht. Der Kopf wird mit seinem zylindrischen Hülsenfortsatz auf den geringfügig modifizierten Prothesenhals einer zuvor in klassischer Implantations­ technik eingebrachten Schaftendoprothese aufgesteckt. Die dadurch enstehende Gleitachsenverbindung gewährleistet eine dynamische Krafteinleitung vom Hüftkopf über die Fußplatte in das entsprechend präparierte metaphysäre Knochenbett. Zeigen sich intraoperativ ungünstige Knochenverhältnisse, so kann der Operateur aufgrund der modularen Konstruktion selbst nach erfolgter definitiver Implantation der Schaftkomponente durch einfaches aufstecken eines konventionellen Halsmoduls mit dem entsprechenden Prothesenkopf zur klassischen Schaftprothese zurückkehren. Die vorgestellte Hüftkopfendoprothese verbindet damit die Vorteile der bekannten Prothesentypen unter Verringerung der jeweils beobachteten, implantatspezifischen Probleme.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt Fig. 2 eine Ausführung der Erfindung nach Patentanspruch 2, die unter der Bezeichnung DHP (Dynamische Hüftkopf Prothese) vorgestellt wird. Der in gängi­ ger Weise implantierte Prothesenschaft trägt einen im Längsschnitt zylindrisch ge­ formten Prothesenhals (1). Im Querschnitt zeigt dieser ein von der kreisrunden Form abweichendes Profil, um ein Rotieren der Hüftkopfkomponente um den Schaft auszuschließen. Diese ist in Form einer aufsteckbaren, zylindrischen Hülse ausgeführt (2), welche im Profil passgenau auf den Halsfortsatz des Prothesen­ schaftes aufzustecken ist und auf diesem im Sinne einer Gleithülsenverbindung entsprechend des in Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens frei in axialer Richtung gleiten kann. Die DHP trägt an ihrem proximalen Ende einen Konus (3), welcher die herkömmlichen Femurprothesenköpfe (4) vom Durchmesser 28 oder 32 mm aufzunehmen vermag. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführung mit fest vormontiertem Prothesenkopf. Am distalen Ende der DHP ist eine senkrecht zur Schenkelhalsachse orientierte Druckplatte (5) angebracht, welche durch die dy­ namische Führung der DHP auf dem Halsfortsatz der Schaftkomponente die resul­ tierende Kraft vom Prothesenkopf axial in ein entsprechend präpariertes Knochen­ lager der Femurmetaphyse überträgt.

Implantationstechnik

Die ersten Schritte des Implantateinbaus entsprechen der bekannten Operation­ stechnik der Schaftendoprothese. Anstelle des herkömmlichen Schaftes wird je­ doch ein modifizierter DHP-Schaft verankert, dessen Halsfortsatz verkürzt und streng zylindrisch gearbeitet ist, um als Gleitachse für den Hülsenfortsatz der DHP zu dienen. Im Querschnitt wird ein elliptisches bis achtförmiges Profil des Prothe­ senhalses angestrebt, um Rotationsstabilität zu garantieren. Nach Probereposition mit entsprechenden Probeköpfen zur Stabilitätsprüfung und Bestimmung der Halslänge (S, M, oder L) in herkömmlicher Weise, folgt nun die Präparation des DHP-Lagers mit dem entsprechenden Instrumentarium. Eine Kopffräse mit zentra­ ler Führungshülse, die sich passgenau auf den bereits in situ befindlichen Prothe­ senhals aufstecken läßt, wird bis auf die bereits grobresezierte Restcorticalis des Schenkelhalses vorgeschoben. Nun kann unter Sicht problemlos ein streng axial orientiertes Knochenlager für die Fußplatte der DHP ausgearbeitet werden. Ist auf der gesamten Circumferenz eine plane corticospongiöse Ebene hergestellt, wird auf einer Skala am Fräskopf, die sich über ein Sichtfenster am proximalen Ende des, als Fräsführung dienenden Halsfortsatzes der Schaftkomponente orientiert, die auszuwählende Halslänge der DHP bestimmt. Diese kann nun aufgesteckt werden. Dann erfolgen Reposition mit anschließender Funktionsprüfung und Wundverschluß in bekannter Weise.

Literatur

a) Dunai, FJ, Fikentscher, J, Menge, M: Die Druckscheibenprothese (DSP) nach Huggler und Jacob. Orthopädische Praxis 32, 3 (1996) 188-193
b) Malchau, H, Herberts, P et al.: Prognose der totalen Hüftarthroplastik. 61. Annual Meeting American Academy of Orthopedic Surgeons, San Francisco, 1993.

Claims (2)

1. Verfahren zur dynamischen metaphysären Krafteinleitung bei Fe­ murkomponenten in der Hüftgelenksendoprothetik, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüftkopfkomponente und ein diaphysär intramedullär veran­ kerter Prothesenschaft in einer Weise miteinander verbunden sind, die eine freie Bewegung der Hüftkopfkomponente in axialer Richtung bezüglich der Schenkelhalsachse ermöglicht.

2. Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen metaphysären Kraft­ einleitung bei Femurkomponenten in der Hüftgelenksendoprothetik nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüftkopfkomponente, versehen mit einer Fußplatte zur Ab­ stützung am metaphysären Femurknochen, über eine axiale Glei­ tachsenverbindung mit einem diaphysär intramedullär verankerten Prothesenschaft beweglich verbunden ist. Dadurch wird eine streng axiale Einleitung der resultierenden Kraft von der dynamischen Hüftkopfkomponente (DHP, Dynamische Hüftkopf Prothese) in ein vorbereitetes Knochenlager der Femurmetaphyse ermöglicht.