DE2259313B2

DE2259313B2 - PROSTHESIS TO REPLACE A JOINT

Info

Publication number: DE2259313B2
Application number: DE19722259313
Authority: DE
Inventors: Pierre Pau; Doukhan Jacques Tarbes; Boutin (Frankreich)
Original assignee: Ceraver SA
Current assignee: Ceraver SA
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1977-07-14
Also published as: DE2259313A1; DE2259313C3

Description

Die Hauptpatentanmeldung P 21 34 316.8-35 betrifft eine Prothese zum Ersatz für ein Gelenk, die aus einem kugelförmigen ur d einem pfannenförmigen Teil besteht, wobei das kugelförmige Teil mit Hilfe eines Schaftes aus Metall im Knochen verankerbar ist und die Kugel und die Pfanne wenigstens im Bereich der gegenseitigein Berührungsflächen aus harter Tonerde bestehen.The main patent application P 21 34 316.8-35 relates to a prosthesis to replace a joint that consists of a spherical ur d a pan-shaped part, the spherical part with the help of a shaft Metal can be anchored in the bone and the ball and the socket at least in the area of one another The contact surfaces consist of hard alumina.

Die Befestigung jedes der Stücke an den entsprechenden Knochen kann nach der Hauptpatentanmeldung mit Hilfe von Zement oder durch Knochenbildung inn Inneren von Poren oder Riefen der Stücke erfolgen. Die 5» Verwendung eines Zements, bei dem es sich im allgemeinen um einen Acryl-Zement handelt, ist nun darin nachteilig, daß es aus einem synthetischen organischen Harz besieht, da^ schlecht vom Organismus toleriert wird. Dies ist der Grund dafür, daß die Befestigung durch natürliche Knochenbildung im Inneren der Poren oder Riefen vorzuziehen ist. Die übliche Porosität gesinterter Tonerde (Porendimension der Größenordnung von 20 Micron) stellt jedoch insoweit eine Gefahr dar, als sie kein ausreichendes to Eindringen der Knochenzellen in die Poren erlaubt, was durch die Dimensionen der Knochenzellen bedingt ist. Als Folge hiervon ergibt sich eine zu zerbrechliche Befestigung des Stücks auf dem entsprechenden Knochenteil. <>5The attachment of each of the pieces to the corresponding bone can be carried out according to the main patent application with the help of cement or bone formation inside the pores or grooves of the pieces. The 5 » Use of a cement, which is generally an acrylic cement, is now disadvantageous in that it is made of a synthetic organic resin, because it is bad from the organism is tolerated. This is the reason why the attachment by natural bone formation in the Inside the pores or grooves is preferable. The usual porosity of sintered alumina (pore dimension the order of magnitude of 20 microns) represents a danger insofar as it is not sufficient to Penetration of the bone cells into the pores is allowed, which is due to the dimensions of the bone cells. The consequence of this is that the attachment of the piece to the corresponding one is too fragile Bone part. <> 5

Die vorliegende Verbesserung hat das Ziel, diese Nachteile zu beseitigen und für eine gute Befestigung der Stücke der Prothese auf den entsprechenden Knochenteilen durch natürliche Knochenbildung zu sorgen. Dieses Ziel wird erfinüungsgemäß dadurch erreicht, daß das Pfannenteil mm Zweck der zementfreien Implantation an den im Knochenbett zu fixierenden Flächen mit Vertiefungen versehen ist, deren Tiefe und Breite größenordnungsmäßig ein Millimeter beträgt.The aim of the present improvement is to eliminate these disadvantages and to ensure good attachment of the pieces of the prosthesis to the corresponding bone parts by natural bone formation. This object is achieved erfinüungsgemäß characterized in that the socket part mm purpose of the cement-free implantation in the bone is provided on the bed to be fixed areas with depressions, the depth and width is of the order of one millimeter.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Features of preferred embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Es ist zwar bekannt, siehe beispielsweise DT-AS 18 06 323, eine Hüftpfanne mit Rillen in der Außenseite der Schale zu versehen, jedoch handelt es sich hier um eine Fixierung des Implantats mittels Zement und die Rillen sollen Lufteinschlüsse in Sacklöchern vermeiden, in welche der Haftzement eindringen soll. Bei einer zemeiitfreien Implantation können jedoch solche Lufteinschlüsse von der Knochenstruktur ohne weiteres absorbiert werden, so daß von dieser Seite kein Bedürfnis für derartige Rillen bestünde.It is known, see for example DT-AS 18 06 323, an acetabular cup with grooves on the outside to provide the shell, but it is a fixation of the implant by means of cement and the Grooves should avoid air inclusions in blind holes into which the adhesive cement should penetrate. At a Time-free implantation can, however Air pockets are readily absorbed by the bone structure, so that no There would be a need for such grooves.

Für eine zementfreie Implantation ist es auch bereits aus der DT-OS 19 43 398 bekannt, die mit dem Knochen in Berührung kommende Fläche mit ringförmigen Rillen zu versehen, deren Abmessungen in der Größenordnung von mindestens 5 mm liegen. Die dadurch entstehenden Vorsprünge werden unter Kraftaufwendung in den schwammigen Knochen eingetrieben, wodurch angeblich eine zuverlässige Befestigung der Pfanne am Knochen erreicht wird.For cement-free implantation, it is already known from DT-OS 19 43 398 that with the bone to provide the contacting surface with annular grooves, the dimensions of which are of the order of magnitude of at least 5 mm. The resulting protrusions are made with the application of force driven into the spongy bone, supposedly a reliable attachment of the Pan on the bone is reached.

Will man die miteinander in Berührung stehenden Flächen von Pfanne und Kugel aus harter Tonerde herstellen, wie es im Hauptpatent verlangt wird, und will man gleichzeitig auf Zement bei der Implantierung verzichten, dann erscheint die Lehre aus der erwähnten Offenlegungsschrift unbrauchbar, da der dort notwendige große Kraftaufwand die Gefahr eines Bruches oder Risses der Tonerdeteile mit sich bringt, und zudem eine genaue Plazierung des Implantats nur zufällig erreichbar ist. Eine solche genaue Plazierung beeinflußt aber entscheidend den Erfolgt der Operation, da bei einer exzentrischen Lage des Pfannenstücks ungleichmäßige Belastungen auftreten, die leicht zu einem Auskugeln des Gelenks führen können.If you want the surfaces of the pan and ball that are in contact with each other made of hard clay manufacture, as required in the main patent, and at the same time want to use cement during implantation waive, then the teaching from the mentioned disclosure appears unusable, since the necessary there great effort brings the risk of breakage or cracking of the alumina parts with it, and also a exact placement of the implant can only be achieved by chance. However, such an exact placement has an impact decisive for the success of the operation, since an eccentric position of the socket piece is uneven Loads occur that can easily lead to a dislocation of the joint.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. These disadvantages are avoided by the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Hilfe der F i g. 1 bis 7 näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with the aid of several exemplary embodiments with the aid of FIGS. 1 to 7 closer explained. It shows

Fig. 1 teilweise geschnitten eine Seitenansicht eines Pfannenteils gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a partially sectioned side view of a Pan part according to the invention;

Fig.2 eine Draufsicht auf das Pfannenteil gemäß Fig.l;2 shows a plan view of the socket part according to Fig.l;

Fig.3 einen Schnitt durch eine Hüftgelenkprothese mit einem Pfannenteil gemäß F i g. 1 und 2;3 shows a section through a hip joint prosthesis with a pan part according to FIG. 1 and 2;

F1 g. 4 schematisch eine Huftgeienkprothese mit einem exzentrischen Vorsprung, undF1 g. 4 schematically with a hip joint prosthesis an eccentric protrusion, and

Fig. 5 bis 7 schematisch Pfannentei'e mit Vorsprüngen in verschiedenen Positionen.5 to 7 schematically pan parts with projections in different positions.

Fig. 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gelenkpfannenteil für ein Hüftgelenk, das aus Tonerdepulver mit anschließender Sinterung hergestellt ist. Das Pfannenteil weist im wesentlichen die Form einer Halbkugel auf und besitzt eine polierte und geschliffene konkave F'äche 4. Diese Fläche dient als Berührungsfläche zwischen den beiden Stücken des Gelenks. Die konvexe Fläche 1, die der Befestigung an der Knochenmasse dient, weist Rillen 2 und 3 auf, die längs der Breitenkreise bzw. der Meridiane der Kugel zugeordnet sind. Die Tiefe und Breite dieser Rillen liegtFIGS. 1 and 2 show an embodiment according to the invention Joint socket part for a hip joint made from alumina powder with subsequent sintering is. The socket part has essentially the shape of a hemisphere and has a polished and ground concave surface 4. This surface serves as a Contact area between the two pieces of the joint. The convex surface 1, which is attached to the attachment serves the bone mass, has grooves 2 and 3, which run along the circles of latitude or the meridians of the sphere assigned. The depth and width of these grooves lies

in der Größenordnung von 1 mm. Beispielsweise ist die Breite 1,2 mm und die Tiefe 1 mm.on the order of 1 mm. For example, the Width 1.2 mm and depth 1 mm.

Das Pfunnenteil weist überdies in an sich bekannter Weise einen Vorsprung 5 auf, der in ein^r zentrischen Lage, d. h. auf dem Gipfel der Halbkugel koaxial zur Rotationssymmetrieachse des Pfanncnteils aufsitzt. Dieser Vorsprung verbessert die mechanische Verbindung zwischen dem Pfannenteil und dem Knochen. Der Vorsprung ist mit ähnlichen Rillen versehen wie die übrige konvexe Fläche des Pfannenteils.The fountain part also has a known per se Way a projection 5, which is in a ^ r centric Location, d. H. sits on the summit of the hemisphere coaxially to the axis of rotational symmetry of the socket part. This projection improves the mechanical connection between the socket part and the bone. Of the The projection is provided with grooves similar to those of the rest of the convex surface of the socket part.

In dem gewählten Ausführungsbeispiel sind auf der konvexen Fläche des Pfannenleils zwölf Rillen 2 entlang der Breitenkreise und acht Rillen 3 entlang von Meridianen vorgesehen.In the selected exemplary embodiment, twelve grooves 2 are along the convex surface of the pan edge of latitudes and eight grooves 3 are provided along meridians.

Im übrigen müssen die Vertiefungen nicht unbedingt als Rillen ausgebildet sein, sie können vielmehr Sacklöcher bilden, die über die konvexe Fläche des Pfannenteils verteilt sind. Diese Sacklöcher können durch einen Preßvorgang erhalten werden.In addition, the depressions do not necessarily have to be designed as grooves, they can Form blind holes which are distributed over the convex surface of the socket part. These blind holes can can be obtained by a pressing process.

Wie F i g. 3 zeigt, muß die Form des Vorsprungs unter Berücksichtigung der Dicke der verbleibenden Knochensubstanz der Gelenkpfanne gewählt werden.Like F i g. 3 shows, the shape of the protrusion must take into account the thickness of the remaining bone substance the joint socket.

Fig.4 zeigt die Hüftgelenkprothese mit einem Pfannenieil 11, einem kugelförmigen Teil 13 und einem Schaft 12. Die Kugel und die Pfanne bilden ein Kugelgelenk 14. Das Schenkelstück 12 besteht aus Metall und ist im Schenkel befestigt. Ein Vorsprung 55 am Pfannenteil U liegt nicht wie im vorherigen Beispiel zentrisch (entlang der Achse 00'), sondern vielmehr exzentrisch und geneigt hierzu, wobei die Achse XVdes Vorsprungs die Achse 00' im Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Hüllfläche der konvexen Oberfläche des Pfannenteils schneidet, und mit dieser einen Winkel von beispielsweise 25° einschließt. Diese Anordnung erlaubt es, den Vorsprung 15 in einen massiveren und dickeren Knochenteil einzusetzen, dessen poröse Beschaffenheit für die Knochennoibildung günstiger ist als diejenige des Bodens der Gelenkpfanne 6.Fig.4 shows the hip joint prosthesis with a Pfannenieil 11, a spherical part 13 and one Shank 12. The ball and socket form a ball joint 14. The leg piece 12 consists of Metal and is attached in the leg. A projection 55 on the socket part U is not as in the previous example centrically (along the axis 00 '), but rather eccentrically and inclined to it, the axis XVdes Projection the axis 00 'in the center of curvature of the spherical envelope surface of the convex surface of the socket part intersects, and includes an angle of, for example, 25 ° with this. This arrangement allows the projection 15 to be inserted into a more massive and thicker bone part, the porous part thereof Texture is more favorable for bone formation than that of the bottom of the socket 6.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der die Achse XV des Vorsprungs 15 die Achse 00' des Pfannenteils unter dem Krümmungsmittelpunkt 16 der sphärischen Hüll· kurve der konvexen Oberfläche de^ Pfannenteils schneidet. Die Achse XVbildet also mit dem Radius der sphärischen Hüllfläche einen gevi issen Winkel.Fig. 5 shows an arrangement in which the axis XV of the projection 15 the axis 00 'of the socket part below the center of curvature 16 of the spherical envelope curve of the convex surface of the cup part cuts. The axis XV thus forms with the radius of the spherical envelope surface has a curved angle.

F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Achse XY des Vorsprungs 15 die Achse 00' des Pfannenteils oberhalb des Krümmungsmittelpunktes 16 schneidet.F i g. 6 shows an embodiment in which the axis XY of the projection 15 intersects the axis 00 ′ of the socket part above the center of curvature 16.

Fig. 7 zeigt, daß die Achse X Vdes Vorsprungs 15 zur Achs« 00' des Pfannenteils auch in vielen Anwendungsfällen vorzugsweise parallel sein kann. Fig. 7 shows that the axis X V of the projection 15 to Axis '00' of the socket part can also be preferably parallel in many applications.

In den Fällen der Fig.4 bis 7 weist das Pfannenteil aufgrund der Anordnung des Vorsprungs keine Axialsymmetrie auf. Es widersetzt sich daher jeder eventuellen Kraft einer Verlagerung dieses Stücks in seiner Lagerung mit einer positiven Rückwirkungskraft in einem massiven und gesunden Teil der Gelenkpfanne.In the cases of FIGS. 4 to 7, the socket part no axial symmetry due to the arrangement of the projection. So everyone opposes it possible force of a displacement of this piece in its storage with a positive reaction force in a massive and healthy part of the joint socket.

Ist im übrigen eine Axialzemrierung mit Hilfe eines Vorsprungs in der Achse 00' vorteilhaft, so kann das Pfannenteil zwei Vorsprünge aufweisen, von denen einer in der Achse 00' liegt. Das Pfannenteil kann auch mit noch mehr Vorsprüngen versehen werden. Auch kann die Form der Vorsprünge von der zylindrischen Form abweichen und beispielsweise konisch, kegelstumpfförmig oder parallelepipedisch sein. Die Vorsprünge können ein Stück mit dem Pfannenteil bilden oder an diesem befestigt sein. Für das einfachere Instellungbringen des Pfannenstücks können auch ein oder mehrere Vorsprünge bezüglich des Pfannenteils verschiebbar ausgebildet sein. Das Pfannenteil kann einen nicht-sphärischen Querschnitt aufweisen, der vorzugsweise jedoch eine Symmetrie bezüglich eii Achse hat.Is also an Axialzemrierung with the help of a Projection in the axis 00 'advantageous, the socket part can have two projections, of which one is in the axis 00 '. The socket part can also be provided with even more projections. Even The shape of the projections can differ from the cylindrical shape and, for example, conical, frustoconical or be parallelepiped. The projections can form one piece with the socket part or be attached to this. For easier positioning of the pan piece can also be a or a plurality of projections can be designed to be displaceable with respect to the socket part. The pan part can have a non-spherical cross-section, which, however, preferably has a symmetry with respect to eii Axis has.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Prosthesis as a replacement for a joint that consists of a spherical and a pan-shaped part, the spherical part with the help of a Metal shaft can be anchored in the bone and ball and socket at least in the area of the mutual contact surfaces consist of hard alumina, according to patent application 2134 316.8-35, characterized in that that the cup-shaped part for the purpose of cementless implantation on the in the tCnochian bed The surfaces to be fixed are provided with depressions (2, 3), the depth and width of which are of the order of magnitude 1 mm.

2. Prosthesis according to claim 1, characterized in that the curves are designed as grooves.

3. Prosthesis according to claim 1, characterized in that the * o to be fixed in the bone bed Surfaces of the pan-shaped piece additionally have at least one projection (5).

4. Prosthesis according to Claim 3, characterized in that that at least one projection (15) opposite the axis of symmetry (00 ') of the pan-shaped Partly is offset.

5. Prosthesis according to claim 4, characterized in that the axis (XY) of the projection (15>) is parallel to the axis (00 ') of the pan-shaped part (Fig. 7). ; io

6. Prosthesis according to one of claims 3 to 5, characterized in that the one or more projections (5, 15) provided with the same indentations as the convex surface of the pan-shaped part are. ; i5