DE2134316B2 - Prothese zum ersatz fuer ein gelenk - Google Patents

Prothese zum ersatz fuer ein gelenk

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Description

Die Erfindung betrifft eine Prothese zum Ersatz für ein Gelenk, die aus einem kugelförmigen und einem pfannenförmigen Teil besteht, woüei das kugelförmige Teil mit Hilfe eines Schaftes aus Metall im Knochen verankerbar ist.
Es ist bekannt. Knochenprothesen aus Metallen oder Metallegierungen, aus Kunststoff oder aus Oxydkeramik herzustellen. Derartige Prothesen müssen mit dem sie umgebenden Gewebe und den Körperflüssigkeiten chemisch verträglich sein, sie müssen die zu erwartenden Kraftbeanspruchungen im Betrieb aushalten und sollen verschleißfrei sein.
Um diese verschiedenen Forderungen wenigstens angenähert erfüllen zu können, ist es bekannt, unterschiedliche Stoffe für verschiedene Teile der Prothese miteinander zu kombinieren. So zeigt beispielsweise die DT-OS 19 43 801 ein Implantat, dessen Kern aus Titan besteht und dessen Oberfläche mit einer Schicht aus einem Oxyd, Nitrid, Karbid oder Karbonitrid überzogen ist. Diese Schicht wird durch Oberflächenreaktion gebildet und ist daher sehr dünn. In den dort beabsichtigten Anwendungsfällen, nämlich Platten, mit deren Hilfe Knochenfragmente zusammengefügt werden, reicht diese Schicht jedoch aus.
Für eine Gelenkprothese, die aus Pfanne und Kugel besteht, ist dieser Vorschlag aber nicht verwendbar, da durch diese Schicht zwar die Abriebfestigkeit verbessert, jedoch gleichzeitig der Reibungskoeffizient vergrößen wird. Damit besteht die Gefahr, daß ein häufig benutztes Gelenk heißläuft und zu Entzündungen führt. Weiter ist damit zu rechnen, daß die dünne Oberflächenschicht zumindest stellenweise doch durchgerieben wird, wodurch das Gelenk unbrauchbar wird.
Im Zusammenhang mit Gelenkprothesen wurde aus der Zeitschrift Chemical Engineering vom 16. Juni 1969, Seite 42 ein Vorschlag bekannt, für ein Kugel- und Schaftteil eines Hüftgelenks poröse Tonerdekeramik zu verwenden, in deren Poren das Knochengewebe hineinwachsen soll. Im Bereich der der Reibung unterliegenden Kugelfläche sind diese Poren mit einem Epoxyharz ausgefüllt Dieser Vorschlag hat den schwerwiegenden Nachteil, daß die Keramik verhältnismäßig spröde ist und daher bruchgefährdet ist und daß die polierte Kugeloberfläche im Dauerbetrieb Riefen und ungleichmäßigen Abrieb zeigt.
Da auch bekannte Kombinationen von Metallen mit Kunststoffen nicht zufriedenstellende Resultate liefern, hat der Erfinder die Möglichkeiten oxydkeramischer Werkstoffe weiter untersucht Dabei war einerseits zu berücksichtigen, daß inzwischen gesinterte Oxydkeramikteile zur Verfüguhg standen, die nicht nur außerordentlich hohen mechanischen Kräften standhielten, sondern sich auch als hinreichend biokompatibel herausgestellt hatten. Andererseits ergaben ersie Messungen, daß trotz optimaler Oberflächenvergütung zwischen Kugel und Pfanne, falls beide aus gesinterter Oxydkeramik hergestellt sind, relativ hohe Reibungswerte gemessen wurden, so daß diese Lösung für hochbelastete Gelenke wie das Hüftgelenk als unbrauchbar erscheinen mußte.
Entgegen diesen Ergebnissen und entgegen der Erfahrung, daß eine Gleitreibung zwischen zwei Teilen gleicher Härte zu Undefinierten Abnutzungen führt, und somit einen sicheren Dauerbetrieb ausschließt, hat der Erfinder festgestellt, daß der Reibungsbeiwert bei einem Tonerde/Tonerdegelenk im Gegensatz zu allen sonst bekannten Materialien und Materialkombinationen im Lastbetrieb nicht zunimmt, sondern vielmehr während der ersten Betriebsphase überraschenderweise sogar deutlich abnimmt. Ebenso überraschend stabilisiert sich dann der Reibungswert auf einem so niedrigen Niveau. daß keine weitere Abnutzung mehr meßbar ist und daß die Reibungswärme selbst bei einem Einsatz als Hüftgelenk unerheblich wird.
Die erfindungsgemäße Prothese zum Ersatz für ein Gelenk, die aus einem kugelförmigen und einem pfannenförmigen Teil besteht, wobei das kugelförmige Teil mit Hilfe eines Schaftes aus Metall im Knochen verankerbar ist, ist also dadurch gekennzeichnet, daß Kugel und Pfanne wenigstens im Bereich der gegenseitigen Berührungsflächen aus harter Tonerde bestehen.
Merkmale einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe zweier Figuren näher erläutert.
F i g. I zeigt teilweise im Schnitt eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Hüftgelenkprothese und F1 g. 2 zeigt diese Prothese nach dem Einsetzen.
F i g. 1 zeigt eine Prothese, die aus drei Teilen besteht, und zwar aus einem Gelenkpfannenstück t, einem Schenkelkopf 2 und einer Schenkelstange 3.
Das Gelenkpfannenstück 1 besteht aus gesinterter Tonerde. Die konkave Halbkugel 4 muß vollkommen kugelförmig sein und einen sehr guten Oberflächenzustand aufweisen. Zu diesem Zweck wird diese Halbkugel nach dem Sintern und Brennen geschliffen und gegebenenfalls poliert. Auf seiner konvexen Fläche ist das Gelenkpfannenstück 1 mit Riefen 5 versehen, die die Befestigung der Prothese im Beckenknochen mittels Zement oder natürlicher Knochenbildung erlauben.
Das Schenkelstück setzt sich aus dem den aktiven Teil des Gelenks bildenden Schenkelkopf 2 aus Tonerde und der zum Verankern der Prothese im Schenkelknochen
dienenden Schenkelstange 3 aus Metall zusammen.
Die äußere kugelförmige Oberfläche des Schenkelkopfs 2 muß geometrisch sehr genau sein un-J einen sehr guten, d. h. geschliffenen und gegebenenfalls polierten Oberflächenzustand aufweisen. Auf diese Weise ist d: Reibung zwischen dem Gelenkpfannenstück 1 und dem Schenkelkopf 2 sehr klein. Der Schenkelkopf 2 w eist einen abgeflachten Teil 6 auf, der zur Abstützung auf der Schenkelstange 3 dient, und eine zylindrische Ausnehmung 7, in deren Wandung Rillen 8 ausgebildet sind.
Die Schenkelstange 3 hat ein langgestrecktes Endstück 9, das in «einem oberen Abschnitt durch eine Ausweitung ein geschwungenes Ende aufweist, daß eine erste Abstützung 10, eine zweite Abstützung 11 und eine Rille 12 bildet. Diese Ausweitung wird durch einen zylindrischen Zapfen 13 verlängert, der mit Rillen 14 versehen ist. Der Schenkelkopf 2 wird auf der Schenkeistange 3 durch Einsetzen des Zapfens 13 in die Ausnehmung 7 befestigt Die beiden Stücke werden durch Verkitten, beispielsweise mittels eines unter der Handelsbezeichnung »LOCZITE« bekannten Leims, dadurch zu einem Stück miteinander verbunden, daß dieser Leim in das Innere der Rillen 8 der Ausnehmung sowie der Rillen 14 des Zapfens eindringt.
Der abgeflachte Teil 6 des Kopfs legt sich an die Abstützung 11 der Stange an. Die Abstützung 10 erlaubt einen guten Sitz der Prothese auf dem Ende des Schenkelknochens. Die Rille 12 wird dazu verwerdet, die Prothese bei ihrem Anordnen an Ort und Stelle ohne Gefahr der Beschädigung des kugelförmigen Kopfes zu halten.
Das Gelenkpfannenstück 1 kann auch so ausgebildet sein, daß seine konvexe Fläche eine Porosität aufweist, die es den Knochenzellen erlaubt, sich in ihren Poren festzusetzen, d. h. eine Porosität von 10 bis 30 Mikron. Hierfür kann es vorteilhaft sein, dieses Stück aus zwei Teilen herzustellen, die ineinander zusammengebaut sind, wobei der äußere Teil porös ist.
F i g. 2 zeigt im Schnitt eine an Ort und Stelle angeordnete Hüftprothese. Die einzelnen oben beschriebenen Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1. Das Endstück 9 der Schenkelstange 3 ist in einen Schenkelknochen 20 eingesetzt und wird mittels eines Kitts 21, beispielsweise Methylmetaciylat, festgehalten. Der Kitt 21 kann auch durch eine poröse Ablagerung, beispielsweise aus Tonerde, oder durch ein geeignetes Verfahren, beispielsweise durch Plasmafakkel, hergestelltes Siliciumcarbid, oder elektrolytisch hergestelltes Metall, ersetzt werden. Eine solche poröse Ablagerung erlaubt das Befestigen des Endstücks der Prothese ohne Verwendung einer Schicht aus Kitt 21. Das Gelenkpfannenstück 1 wird in der. Beckenknochen 22 eingesetzt und entweder durch einen Kitt 23 oder, wenn die konvexe Oberfläche des Gelenkpfannenstükkes 1 genügend porös ist oder eine poröse Auflage aufweist, durch natürliche Knochenbildung festgehalten.
Die miteinander in Berührung stehenden Teile des Gelenks, d.h. die Außenfläche des kugelförmigen Schenkelkopfs 2 und die konkave Fläche des Gelenkpfannenstücks 1, sind sehr hart, wodurch ihre Abnützung gleich Null wird. Darüber hinaus sind diese Flächen glatt, wodurch ein völlig reibungsfreies Arbeiten ermöglicht wird.
Das Endstück 9 der Schenkelstange 3 muß in den schwammartigen Knochen der Hüfte eingeschlagen werden. Die Tonerde ist zu zerbrechlich, um diese Schläge auszuhalten, weshalb sie mit Hilfe eines Werkzeugs auf den am oberen Ende der Schenkelstange 3 vorgesehenen Zapfen 12 ausgeübt werden.
Hierdurch zeigt die erzielte Einheit den doppelten Vorteil, daß sie sowohl sehr harte und gegen Abnützung feste Reibungsflächen aufweist und den für ein leichtes und sicheres Anbringen erforderlichen Schlagen gegenüber nicht zerbrechlich ist.
Alle verwendeten Materialien vertragen sehr gut die für eine Sterilisation erforderlichen Bedingungen, beispielsweise beim Durchlaufen des Brennofens bei 180 oder 200° C, insbesondere der zum Befestigen des Schenkelkopfs 2 auf der Schenkelstange 3 dienende Kitt.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung bei einer Hüft-Schenkel-Prothese beschränkt, sondern sie kann auch in gleicher Weise bei anderen Prothesen verwendet werden, die anderen Gelenken entsprechen.
Bei allen diesen Prothesen sind die gleichen Vorteile festzustellen, insbesondere das NichtVorhandensein einer Abnützung aufgrund der Härte der Tonerde, ein sehr geringer Reibungskoeffizient aufgrund der Glanzpolierung, die dieses Material erhalten kann, und seine vollkommene Verträglichkeit für den Organismus.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Prothese zum Ersatz für ein Gelenk, die aus einem kugelförmigen und einem pfannenförmigen Teil besteht, wobei das kugelförmige Teil mit Hilfe eines Schaftes aus Metall im Knochen verankerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Kugel (2) und Pfanne (1) wenigstens im Bereich der gegenseitigen Berührungsflächen aus harter Toner- to de bestehen.
2. Prothese nach Anspruch 1, zum Ersatz eines Hüftgelenks, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Fläche des pfannenförmigen Teils (1) in an sich bekannter Weise Riefen (5) aufweist.
3. Prothese nach Anspruch 1, zum Ersatz eines Hüftgelenks, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der konvexen Fläche des Gelenkpfannenstücks (1) aus poröser Tonerde besteht.
4. Prothese nach Anspruch 1 zum Ersatz eines Hüftgelenks, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaft (3) und der kugelförmige Kopf (2) über einen Zentrierzapfen (14) miteinander verleimt werden.
5. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre aus Tonerde bestehenden Teile (1, 2) auf der Basis von Tonerdepulver mit anschließender Sinterung hergestellt sind.
30
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