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Die Erfindung betrifft ein Zwischenstück einer modularen Endoprothese, insbesondere einer modularen Hüftgelenkendoprothese, das eine erste Verbindungsfläche und eine zweite Verbindungsfläche aufweist. Die Erfindung betrifft weiters eine modulare Endoprothese mit einem Zwischenstück.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrteilige Endoprothesen bekannt, die in vielfältigen Ausführungsformen seit Langem bewährte Hilfsmittel zum Ersatz eines durch einen Unfall oder durch Abnutzungserscheinungen geschädigten Gelenks bilden.
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Aus dem Dokument
WO 2010/046470 A1 ist beispielsweise ein Manipuliersystem zur visuellen Auswahl und Positionierung von Bestandteilen einer mehrteiligen Gelenkendoprothese, vorzugsweise einer Hüftgelenkendoprothese, bekannt. Dabei wird eine Navigationskugel, welche an ihrer Oberfläche mit Markierungen versehen ist, während der Operation an das freie Ende eines austauschbaren Zwischenstücks angesetzt, um anhand der Markierungen entscheiden zu können, welches von mehreren unterschiedlich geformten, austauschbaren Zwischenstücken mit dem Prothesenschaft in unterschiedlichen Winkellagen idealerweise kombinierbar ist. Das austauschbare Zwischenstück wird darin auch als Verbindungshals bezeichnet.
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Mehrteilige, modulare Endoprothesen bieten gegenüber einstückigen Endoprothesen große Vorteile in Bezug auf ihre Anpassbarkeit an unterschiedliche anatomische Gegebenheiten, wobei die Anpassung auch noch während einer Gelenksoperation erfolgen kann. Mehrteilige, modulare Endoprothesen weisen allerdings den Nachteil auf, dass es an den Kupplungsbereichen bzw. an den Verbindungsflächen der miteinander verbundenen Prothesenteile durch Mikrobewegungen zu Abrieb zwischen den Prothesenteilen, damit einhergehend zu Spaltbildungen zwischen den Prothesenteilen und als Folge davon zu einer Spaltkorrosion der anliegenden Flächen kommen kann. Dies ist insbesondere unter erschwerten Bedingungen bei Überlastung der Prothese durch Überaktivitäten von Sport oder Arbeit der Fall. Durch die Mikrobewegungen der Prothesenteile untereinander gelangen Körperflüssigkeiten in die Spalte zwischen den Prothesenteilen, wodurch es zu einem Korrosionsangriff kommt. Ebenso kann beispielsweise eine Absenkung des pH-Wertes aufgrund entzündlicher Prozesse im Körper eines Patienten zu einem Korrosionsangriff der Prothesenteile führen. Die Prothesenteile verlieren dabei insbesondere an den Verbindungsflächen der miteinander verbundenen Teile ihre Repassivierungsschichten und sind somit einer unkontrollierten Korrosion ausgesetzt. Durch den Korrosionsangriff werden die Prothesenteile in ihrem Gefügeaufbau geschwächt sowie in ihrer Belastungsstabilität herabgesetzt. Die Korrosionswirkung kann sogar zum Materialbruch eines Prothesenteils führen.
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Weiters kann es bei einer Verwendung bestimmter Legierungen, beispielsweise von Titan-Legierungen oder Cobalt-Chrom-Legierungen zur Herstellung von Prothesenteilen, auch zu gesundheitlichen Problemen für den Patienten kommen.
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Die genannten Legierungen werden derzeit von fast allen Herstellern für Prothesenteile verwendet und haben sich insbesondere aufgrund ihrer Härte und Festigkeit am Markt durchgesetzt.
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Beispiele für Metalllegierungen sind Vitallium, das sich größtenteils aus Kobalt, Chrom und Molybdän zusammensetzt und in der Orthopädischen Chirurgie für künstliche Gelenke und andere Implantate verwendet wird. Ebenso wird die Titan-Legierung Ti6AL4V, die neben Titan auch 6 % Aluminium und 4 % Vanadium enthält, bereits seit langer Zeit für Implantate verwendet.
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Langfristig betrachtet können bei Verwendung dieser Legierungen Allergien entstehen. Außerdem kommt es aufgrund der zuvor beschriebenen Mikrobewegungen zu einem feinen Abrieb der Prothesenteile an ihren Berührungsflächen, wobei je nach Zusammensetzung der Legierung auch Cobalt- bzw. Chrom-Ionen in Lösung gehen. Abhängig von der Zusammensetzung und Konzentration der verwendeten Legierungsmetalle können Metallionen zu allergischen Reizungserscheinungen oder gar zu toxischen Erscheinungen im Körper des Patienten führen.
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Es ist daher eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, modulare Endoprothesen zur Verfügung zu stellen, die die bekannten Nachteile des Stands der Technik überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, Endoprothesen bereitzustellen, die biokompatibel sowie korrosionsbeständig und abriebsarm sind. Zugleich sollen derartige Endoprothesen beim Tragen im Körper eines Patienten frei von Irritationen oder die Gesundheit gefährdenden Wechselwirkungen sein.
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Diese Aufgaben werden durch ein Zwischenstück einer modularen Endoprothese gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargelegt.
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Das erfindungsgemäße Zwischenstück einer modularen Endoprothese weist eine erste Verbindungsfläche und eine zweite Verbindungsfläche auf. Erfindungsgemäß sind die erste Verbindungsfläche und die zweite Verbindungsfläche mit einer Tantal-Beschichtung mit einem Reinheitsgrad von zumindest 99 % überzogen.
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Die Verbindungsflächen des Zwischenstücks sind jene Flächen, an denen die weiteren Prothesenteile angesetzt und mit dem Zwischenstück verbunden werden. Beispielsweise ist ein Schaftteil zum Einsetzen in eine Markhöhle eines Knochens mit einer Fügefläche an der ersten Verbindungsfläche des Zwischenstücks angesetzt und mit dieser fest zusammengefügt. Beispielhaft ist eine Gelenkskugel, welche einen Gelenkskopf eines Kugelgelenks bildet, mit einer Fügefläche an der zweiten Verbindungsfläche des Zwischenstücks angesetzt und ebenfalls mit dieser fest zusammengefügt.
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Da Tantal biokompatibel und inert, also nicht giftig ist und nicht mit Körpergewebe oder -flüssigkeiten reagiert, wird elementares Tantal für medizinische Implantate und Instrumente eingesetzt. Weiters bietet Tantal den Vorteil, besonders widerstandsfähig gegen Säuren zu sein. In den meisten Säuren ist Tantal wegen seiner hervorragenden Passivierungseigenschaften nicht löslich, sogar Königswasser vermag das Metall nicht zu lösen. Aufgrund seiner Härte ist Tantal besonders abriebsarm, was einen weiteren Vorteil von mit Tantal zumindest abschnittsweise beschichteten Zwischenstücken bietet. Ein Reinheitsgrad der Tantal-Beschichtung von mindestens 99 % gewährleistet, dass die Beschichtung duktil ist und eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Beimengungen bzw. Verunreinigungen führen zu einer unerwünschten Versprödung von Tantal, weshalb es dann schwer zu verarbeiten ist.
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Die erste und die zweite Verbindungsfläche des erfindungsgemäßen Zwischenstücks sind in beliebigen Gestaltungsformen geformt, wobei sämtliche denkbaren Querschnittsformen von Verbindungsflächen im Rahmen der Erfindung umfasst sind.
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Zweckmäßig beträgt bei einem Zwischenstück gemäß der Erfindung die Schichtdicke der Tantal-Beschichtung zumindest 3 µm, vorzugsweise liegt die Schichtdicke zwischen 3 µm und 50 µm.
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Vorteilhaft ist bei einer Schichtdicke von zumindest 3 µm gewährleistet, dass die Tantal-Beschichtung über eine gesamte Lebensdauer der Prothese nicht abgerieben wird. Damit wird weiters Spaltkorrosion verhindert, wodurch eine Bruchgefährdung des Zwischenstücks ausgeschlossen wird. Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke der Tantal-Beschichtung zwischen 3 µm und 50 µm, was einen guten Kompromiss zwischen einer ausreichenden Sicherheit gegen Spaltkorrosion und einem vertretbaren Herstellungsaufwand und den damit verbundenen Fertigungskosten darstellt.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist bei einem Zwischenstück dadurch gekennzeichnet, dass die Tantal-Beschichtung dicht in Bezug auf Ionenaustritt aus einem Basismaterial des Zwischenstücks ist.
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Wie eingangs bereits erwähnt, enthält das Basismaterial üblicherweise Metalle wie Cobalt, Chrom, oder Titan. Insbesondere die beiden ersten Materialien schädigen, speziell in gelöster, ionogener Form den Körper des Patienten. Vorteilhaft sind bei einem Zwischenstück daher diejenigen Flächen, die besonders einem Korrosionsangriff ausgesetzt sind, mit einer Tantal-Beschichtung überzogen, die eine Diffusion von Metallionen aus dem darunter liegenden Basismaterial verhindert. Dadurch wird die Biokompatibilität des Zwischenstücks weiter erhöht.
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Vorteilhaft ist in einer Weiterbildung der Erfindung das gesamte Zwischenstück mit der Tantal-Beschichtung überzogen. In dieser Ausführungsvariante wird durch die geschlossene Tantal-Beschichtung des gesamten Zwischenstücks die Biokompatibilität des Zwischenstücks bzw. der damit ausgestatteten Endoprothese weiter erhöht, und ein unerwünschter Ionenaustritt aus dem darunter liegenden Basismaterial wird zuverlässig vermieden.
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Zweckmäßig ist ein erfindungsgemäßes Zwischenstück aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, einer Titan-Legierung oder einer Stahllegierung als Basismaterial hergestellt.
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Die genannten Legierungen haben sich auf dem Markt aufgrund ihrer Härte und Festigkeit durchgesetzt. Die negativen Eigenschaften dieser Legierungen wie beispielsweise deren Neigung zu Spaltkorrosion und eine unbefriedigende Bioverträglichkeit werden durch die Tantal-Beschichtung zumindest an den Verbindungsflächen des Zwischenstücks ausgeschaltet.
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Vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäßen Zwischenstück zumindest eine der beiden Verbindungsflächen sich verjüngend, insbesondere konisch, ausgebildet.
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Unter sich verjüngend ausgebildeten Verbindungsflächen werden sämtliche denkbaren Querschnittsformen umfasst, die sich zu einem freien Ende oder Endabschnitt des Zwischenstücks hin verjüngen und zum Ansetzen bzw. zum Aufstecken eines weiteren Prothesenteils am Zwischenstück geeignet sind. Unter einer sich konisch verjüngenden Verbindungsfläche wird ein Kegelstumpf mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittsfläche verstanden. Bei einer konischen Ausbildung der Verbindungsfläche ist das Zwischenstück beim Zusammenfügen mit dem Prothesenschaft bzw. mit der Gelenkskugel in seiner Lage relativ zu den angefügten Prothesenteilen verstellbar.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist bei einem Zwischenstück zumindest eine der beiden Verbindungsflächen zylindrisch ausgebildet. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass auch bei einer zylindrischen Ausbildung einer oder beider Verbindungsflächen das Zwischenstück bei Zusammenfügen mit dem Prothesenschaft bzw. der Gelenkskugel in seiner Lage verstellbar ist. Somit wird beim Einsetzen der modularen Endoprothese im Körper des Patienten dem Chirurgen die Arbeit erleichtert, und die einzelnen Prothesenteile können durch gegenseitiges Verstellen ihrer relativen Lagen zueinander an die jeweils individuelle räumliche Situation bei der Rekonstruktion eines Gelenks angepasst werden.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zwischenstücks ist zumindest eine der beiden Verbindungsflächen an der Außenfläche eines Vorsprungs oder Endbereichs des Zwischenstücks ausgebildet.
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Zweckmäßig ist in einer weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zwischenstücks zumindest eine der beiden Verbindungsflächen an der Innenfläche einer Vertiefung des Zwischenstücks ausgebildet.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine modulare Endoprothese, insbesondere eine modulare Hüft-Endoprothese, mit einem Zwischenstück gemäß der Erfindung ausgestattet, sowie mit einer Gelenkskugel mit einer ersten Fügefläche, die zumindest abschnittsweise komplementär zur ersten Verbindungsfläche des Zwischenstücks ausgebildet und mit ihr fest zusammenfügbar ist, und einem Prothesenschaft mit einer zweiten Fügefläche, die zumindest abschnittsweise komplementär zur zweiten Verbindungsfläche des Zwischenstücks ausgebildet und mit ihr fest zusammenfügbar ist.
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Aufgrund der Tantal-Beschichtung, die zumindest an der ersten und zweiten Verbindungsfläche des Zwischenstücks vorgesehen ist, wird vermieden, dass es im zusammengesetzten Zustand der Endoprothese zwischen den Verbindungsflächen und den entsprechenden Fügeflächen des Prothesenschafts bzw. der Gelenkkugel zu einem Korrosionsangriff kommt. Dadurch werden die Lebensdauer, die Korrosionsbeständigkeit sowie die Biokompatibilität der modularen Endoprothese deutlich erhöht.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigen:
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1 in einer teilweisen Schnittansicht von der Seite eine modulare Endoprothese mit einem erfindungsgemäßen Zwischenstück;
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2 in einer Schnittansicht gemäß der in 3 eingezeichneten Schnittebene A-A ein erfindungsgemäßes Zwischenstück;
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3 in einer teilweisen Schnittansicht von oben die in 1 dargestellte modulare Endoprothese;
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4 und 5 jeweils eine modulare Endoprothese gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Seitenansichten mit abgenommener Gelenkskugel;
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6 und 7 in unterschiedlichen Seitenansichten jeweils einen Prothesenschaft einer modularen Endoprothese.
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1 zeigt eine Darstellung einer modularen Endoprothese 1 mit einem erfindungsgemäßen Zwischenstück 2. Das Zwischenstück 2 befindet sich in seiner Einbaulage zwischen einem Prothesenschaft 3 und einer Gelenkskugel 4 und ist mit diesen beiden Prothesenteilen fest zusammengefügt. Diese Endoprothese 1 dient beispielsweise zur Rekonstruktion eines menschlichen Hüftgelenks. Der Prothesenschaft 2 wird dazu in die Markhöhle eines Oberschenkelknochens eingesetzt. Die Gelenkskugel 4 dient zum Einsetzen in eine Gelenkspfanne des zu rekonstruierenden Hüftgelenks. Die an die Endoprothese 1 angrenzenden Teile des Hüftgelenks wie Oberschenkelknochen oder Gelenkspfanne sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
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Das Zwischenstück 2 ist an einem seiner freien Enden mit einer ersten Verbindungsfläche 5 versehen, die zum Einstecken des Zwischenstücks 2 in eine Ausnehmung im Inneren der Gelenkskugel 4 dient. An seinem anderen freien Ende ist das Zwischenstück 2 mit einer zweiten Verbindungsfläche 6 ausgestattet, mit der es in eine Ausnehmung im Inneren des Prothesenschafts 3 eingesteckt wird.
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Als Basismaterial 7 des Zwischenstücks 2 wird hier beispielsweise eine Metalllegierung aus Vitallium, das sich größtenteils aus Kobalt, Chrom und Molybdän zusammensetzt, verwendet. Zum Schutz vor einem Korrosionsangriff sind hier die erste Verbindungsfläche 5 sowie die zweite Verbindungsfläche 6 des Zwischenstücks 2 mit einer Tantal-Beschichtung 8 versehen. Die Tantal-Beschichtung 8 ist dazu jeweils in einer Schichtdicke 9 von beispielsweise 5 µm auf dem Basismaterial 7 aufgebracht.
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Zwischen der ersten Verbindungsfläche 5 des Zwischenstücks 2 sowie einer ersten Fügefläche 11 im Inneren der Gelenkskugel 4, wobei die Fügefläche 11 zumindest abschnittsweise komplementär zur ersten Verbindungsfläche 5 des Zwischenstücks 2 ausgebildet und mit ihr fest zusammenfügbar ist, kann es aufgrund von Mikrobewegungen zu einer Spaltbildung 13 kommen.
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Somit können in den Spalt 13 zwischen der ersten Verbindungsfläche 5 und der ersten Fügefläche 11 Körperflüssigkeiten gelangen, die bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Zwischenstück zu einer Spaltkorrosion sowie zu einer Schwächung des Zwischenstücks 2 führen.
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Ebenso kann sich zwischen der zweiten Verbindungsfläche 6 und einer zweiten Fügefläche 12 im Inneren des Prothesenschafts 2, wobei die zweite Fügefläche 12 zumindest abschnittsweise komplementär zur zweiten Verbindungsfläche 6 des Zwischenstücks 2 ausgebildet und mit ihr fest zusammenfügbar ist, durch Mikrobewegungen der zusammengefügten Prothesenteile ein feiner Spalt 13 bilden. Auch innerhalb dieses Spalts 13 kann es bei Verwendung eines aus dem Stand der Technik bekannten Zwischenstücks durch Eindringen von Körperflüssigkeit zu einer Spaltkorrosion mit den eingangs erwähnten negativen Folgen für den Patienten kommen.
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Durch die Tantal-Beschichtung 8 an den beiden Verbindungsflächen 5 und 6 des erfindungsgemäßen Zwischenstücks 2 wird vorteilhaft eine Spaltkorrosion in den Spalten 13 zwischen dem Zwischenstück 2 und den am Zwischenstück 2 befestigten benachbarten Prothesenteilen 3 und 4 vermieden und somit die Biokompatibilität einer Endoprothese 1 mit einem erfindungsgemäßen Zwischenstück 2 deutlich erhöht.
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2 stellt in einer Schnittansicht gemäß der in 3 eingezeichneten Schnittebene A-A ein erfindungsgemäßes Zwischenstück 2 dar. Dieses Zwischenstück 2 ist an seinen beiden freien Enden, welche eine erste Verbindungsfläche 5 sowie eine zweite Verbindungsfläche 6 bilden, jeweils mit einer Tantal-Beschichtung 8 mit einer Schichtdicke 9 beschichtet. Somit ist das Basismaterial 7 im Bereich der ersten Verbindungsfläche 5 sowie der zweiten Verbindungsfläche 6 wirksam und dauerhaft gegen Korrosionsangriff geschützt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es ebenso möglich, das gesamte Zwischenstück 2 mit einer Tantal-Beschichtung 8 zu überziehen. Dies ist in den Abbildungen 4 und 5 gezeigt.
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3 veranschaulicht in einer teilweisen Schnittansicht von oben die in 1 dargestellte modulare Endoprothese 1. Eine Ansicht des Zwischenstücks 2 gemäß der Schnittebene A-A zeigt 2.
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Die beiden Abbildungen 4 und 5 zeigen jeweils dieselbe modulare Endoprothese 1 gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Seitenansichten, wobei der Übersichtlichkeit wegen die Gelenkskugel jeweils abgenommen ist. Das erfindungsgemäße Zwischenstück 2 ist hier durchgehend an seiner gesamten Außenfläche mit einer Tantal-Beschichtung 8 überzogen. Dadurch wird jeglicher direkter Kontakt von Körpergewebe mit dem unterhalb der Tantal-Beschichtung 8 befindlichen, das Basismaterial 7 bildende Legierungsmetall vermieden und somit die Biokompatibilität des erfindungsgemäßen Zwischenstücks 2 weiter erhöht.
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Insbesondere in der in 4 gezeigten Ansicht ist deutlich zu erkennen, dass die erste Verbindungsfläche 5 des erfindungsgemäßen Zwischenstücks 2 in Form eines sich nach außen zum freien Ende des Zwischenstücks 2 verjüngenden Konus 14 gestaltet ist. Eine Querschnittsfläche der Verbindungsfläche 5 wird durch einen Kreisquerschnitt 15 gebildet.
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Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, zumindest eine der beiden Verbindungsflächen zylindrisch auszubilden. Diese Ausführung ist in den Abbildungen nicht explizit dargestellt.
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Die beiden Abbildungen 6 und 7 zeigen in unterschiedlichen Seitenansichten jeweils einen Prothesenschaft 3 einer modularen Endoprothese 1. Die zweite Fügefläche 12, die zumindest abschnittsweise komplementär zur zweiten Verbindungsfläche des Zwischenstücks ausgebildet ist, ist innerhalb der Ausnehmung im Prothesenschaft 3 zu erkennen. Der Prothesenschaft 3 ist am oberen Rand der Ausnehmung mit einer Justierhilfe 16 versehen. Anhand dieser Justierhilfe 16 sind unterschiedliche Einstellungen einer Schaftantetorsion zwischen dem Prothesenschaft 3 und dem angesetzten Zwischenstück 2 erkennbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- modulare Endoprothese
- 2
- Zwischenstück
- 3
- Prothesenschaft
- 4
- Gelenkskugel
- 5
- erste Verbindungsfläche
- 6
- zweite Verbindungsfläche
- 7
- Basismaterial
- 8
- Tantal-Beschichtung
- 9
- Schichtdicke
- 11
- erste Fügefläche der Gelenkskugel
- 12
- zweite Fügefläche des Prothesenschafts
- 13
- Spalt
- 14
- Konus
- 15
- Kreisquerschnitt
- 16
- Justierhilfe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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