DE2315517C2

DE2315517C2 - Hüftgelenkkopfprothese

Info

Publication number: DE2315517C2
Application number: DE19732315517
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8000 München Kraus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-05
Filing date: 1973-03-28
Publication date: 1983-11-10
Also published as: FR2179194B1; IT980102B; DD104427A5; FR2179194A1; DE2315517A1

Description

F i g. 3 eine geschnittene Ansicht eines gebrochenen Oberschenkelknochens, in dessen Markhöhle eine nur teilweise dargestellte Hüftgelenkkopfprothese eingesetzt ist und der durch eine Cerclage fixiert ist;

Fig.4a eine Seitenansicht einer Cerclage mit s Aufnehmerspule und Elektroden, wie sie für die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung Verwendung finden kann;

F i g. 4b und 4c eine Draufsicht bzw. Seitenansicht auf das Schloß der in F i g. 3 dargestellten Cerclage; w

Fig.4d eine Querschnittsansicht der in Fig.4a dargestellten Cerclage und einer Elektrode; und

Fig.5 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Cerclage gemäß F i g. 4a.

Die in F i g. I dargestellte Hüftgelenkkopfprothese »5 besteht aus einem unmagnefischen Material, z. B. einer bekannten, physiologisch verträglichen Kobalt-Chrom-Legierung. Sie hat einen im wesentlichen kugelförmigen Kopf 60, an den sich ein dolchartiger Schaft 62 anschließt der in an sich bekannter Weise von oben in die offene Markhöhle eines verletzten oder erkrankten Oberschenkelknochens eingesetzt wird.

Der Schaft 62 ist hohl und bildet eine kanalartige Ausnehmung, von der in Fig. Ib nur die Öffnung 64 schematisch dargestellt ist In dieser kanalartigen Ausnehmung ist eine gestrichelt angedeutete Aufnehmerspule 24 angeordnet, welche einen stabförmigen Ferritkern und eine Solenoidwicklung enthalten kann, wie es aus der oben erwähnten Schweizer Patentschrift bekannt ist Das eine Wickiungsdrahtende der Aufnehmerspule 24 ist mit einer gegen den Schaft 62 isolierten, etwa in der Mitte des Schaftes angeordneten Elektrode 18m verbunden, während das andere Wickiungsdrahtende an zwei Elektroden 18n und 18p angeschlossen ist die gegen den Schaft 62 isoliert und bei dessen oberem bzw. unterem Ende angeordnet sind. Die Verbindungen sind in F i g. 1 nicht dargestellt sie können aus isolierten Drähten bestehen, die durch entsprechende Bohrungen im Schaft geführt sind.

Der Schaf' 62 weist an den mit den Elektroden *° versehenen Bereichen Einschnürungen und dazwischen Ausbauchungen auf. Diese Formgebung fördert das Einwachsen und den festen Sitz des Schaftes in der Markhöhle des Knochens.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der *⁵ Erfindung sind an den beiden entgegengesetzten Breitseiten des Schaftes 62' je eine langgestreckte, streifenförmige Elektrode angeordnet von denen in F i g. 2a nur die eine, mit 18" bezeichnete Elektrode zu sehen ist. Die Elektrode.-¹ sind auch hier gegen den aus ^M Metall bestehenden Schaft 62' isoliert und mit jeweils einem Wickiungsdrahtende einer im Schaft 62' untergebrachten, nicht dargestellten Aufnehmerspule (entsprechend der Aufnehmerspule 24 in F i g. 1} verbunden.

Auch hier ist der Schaft 62' vorzugsweise mit abwechselnden Ausbauchungen und Einschnürungen versehen, um ein gutes Einwachsen und einen festen Sitz der Prothese zu gewährleisten.

Der Schaft kann auch mit Durchbrochen oder »Fenstern« versehen sein, die eine Durchbauung mit ^Μ Knochen ermöglichen. In diesem Falle können dann Elektroden beidseits der Durchbräche vorgesehen sein.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung dient die ganze (nur teilweise dargestellte) Hüftgelenkkopfprothese als Elektrode. Sie arbeitet mit außen am Knochen angebrachten Gegenelektrode?) 50 zusammen, die an einer -ogenannten Cerclage befestigt sind, welche in F i g. 4 und 5 genauer dargestellt ist. Auch die Aufnehmerspule, die den das Knochenwachstum fördernden Süom liefert, ist hier an der Cerclage, und zwar an deren Schloß 46 angebracht und mit einem Draht 47 an die als Elektrode dienende Hüftgelenkkopfprothese angeschlossen. Der Anschluß kann über eine verrastbare Verbindung 49 erfolgen, die hier nur schematisch dargestellt ist und druckknopfartig ausgebildet sein kann. Die Unterseite des flanschartigen Teiles des den Kopf mit dem Schaft 62 verbindenden Halses kann hierzu eine sich nach innen erweiternde Bohrung aufweisen, in die ein druckknopf- oder steckerartiges Anschlußteil am Draht 47 einsteckbar ist das eine sichere mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Draht 47 und der Hüftgelenkkopfprothese gewährleistet

Die in F i g. 4 und 5 dargestellte, als Elektrodenträger dienende Cerclage besteht aus einem Kunststoffteil 40, z.B. aus mit Drähten oder Glasfasern verstärktem Polytetrafluoräthylea Das Kunststoffteil 40 hat einen relativ breitsn Anfangsteil 42, der mit einem Loch 44 versehen ist und mit einer Schließe .3 in Form eines U-förmigen Metaliblechs zusammvrrvirkt (siehe F i g. 4b und 4c), welches mit einer nicht dargestellten, durch das Loch 44 und ein entsprechendes Loch in der aus Blech bestehenden Schließe gesteckte Schraube befestig; wird An den breiten Anfangsteil 42 schließen sich zwei schmale, bandförmige Teile 48 an, die vorzugsweise in der in F i g. 5 dargestellten Weise gerippt sind. Die bandförmigen Teile 48 können, wie insbesondere aus F i g. 4d ersichtlich ist iinen rechteckigen Querschnitt und auch einen runden oder ovalen Querschnitt haben.

Auf den bandförmigen Teilen 48 sitzen verschiebbare Elektrodenanordnungen 50. von denen eine in Fig.4d im Schnitt dargestellt ist Die Elektrodenanordnungen 50 enthalten ein Elektrodenblech 20, das in einer auf den bandförmigen Teil 48 verschiebbaren Halterung 52 aus Kunststoff befestigt ist Solange die bandförmigen Teile noch nicht gespannt s-nd, läßt sich die Elektrodenanordnung 50 in Längsrichtung der bandförmigen Teile 48 verschieben. Bei gespannten bandförmigen Teilen rastet die S fattening 52 in den Rippen ein und die Elektrode ist dadurch am vorgesehenen Ort fixiert

Die in F i g. 3 dargestellte Aufnehrr.ersptile 24 ist an der Schließe 46 befestigt und enthält zwei Drahtwicklungen. Das Ende der einen Drahtwicklung ist mit dem Draht 47 und vorzugsweise mehreren, um den Knochen verteilten Elektroden 50 verbunden. Die andere Drahtwicklung kann mit weiteren Elektroden 50 verbunden sein, die so angeordnet sind, um die in F i g. 3 dargestellte Bruchstelle des Knochens möglichst schnell zur Heilung zu bringen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 kann z. B. dadur. h abgewandelt werden, daß die Aufnehmerspule 24 in der Hüftgelenkkopfprothese angeordnet ist wie es anhand der F i g. 1 jnd 2 erläutert wurde, und daß die Hüftgelenkkopfprothese eine isoliert herausgeführte Leitung oder eine isolierte Anschlußvorrichtung (ähnlich wie die Vor.-ichtung 49) aufweist an die eine oder mehrere äußere Elektroden 50, die von einer Cerclage 40 gehaltert sind, angeschlossen werden können.

Die Hüftgelenkkopfprothesen gemäß F i g. i und 2 können in üblicher Weise implantiert werden. Bei Verwendung der anhand der F i g. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung wird die Hüftgelenkkopfprothese implantiert die Cerclage mit den Elektroden wird um den verletzten Knochen gelegt und die erforderlichen Verbindungen mit der Aufnehmerspule

werden hergestellt.

Nach der Operation wird dann in dem die Hüftgelenkkopfprothese enthaltenden Bereich ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das vorzugsweise eine Frequenz unter 100 Hz, z. B. zwischen 5 und 30 Hz, hat und dessen Kurvenform vorzugsweise keine steilen Flanken aufweist Die Amplitude des Wechselfelds wird so bemessen, daß die Stromdichte an den mit Gewebe- und Knochensubstanz in Berührung stehenden Elektrodenflächen erheblich unter 20μΑ/πιπι², vorzugsweise unter lOuA/mm², liegt. Die Behandlung kann täglich mehrere Stunden durchgeführt werden, bis die Prothese richtig eingewachsen ist. Die Richtung des Magnetfelds im Körper des Patienten soll vorzugsweise mit der Richtung der Blutbahnen übereinstimmen. Für die Fixierung der Prothese sind, wenn überhaupt, nur geringe Mengen von Zement erforderlich.

Wenn sich die Prothese mit der Zeit lockern sollte, kann das Knochen- und GcfsStrschsiusn jederzeit durch eine Nachbehandlung im magnetischen Wechselfeld erneut angeregt werden.

Da Hüftgelenkkopfprothesen im Gegensatz zu Stützplatten für einen dauernden Verbleib im Körper vorgesehen sind, werden vorzugsweise Vorkehrungen getroffen, daß nur niederfrequente magnetische Wech-

selfelder (Frequenz insbesondere unter 50 Hz, vorzugsweise unter 30 Hz) nennenswerte Spannungen in der Aufnehmerspule induzieren können, während zufällige höherfrequente magnetische Streufelder möglichst wenig Einfluß haben sollen. Die Spule kann zu diesem

ίο Zweck mit einer Dämpfung und/oder Abstimmung versehen werden, z. B. durch Parallelschaltung eines verlustbehafteten Dämpfungskondensators (z. B. Trokkenelektrolyt-Kondensators), gegebenenfalls mit parallel oder in Reihe geschaltetem Dämpfungswiderstand.

Die Kapazität (z. B. ca. 100 bis 1000 μΡ) des Parallelkondensators kann zusammen mit der Induktivität (z. B. 100 mH) der Aufnehmerspule einen auf eine Frequenz unter 30 Hz abgestimmten, relativ stark gedämpften Schwingkreis bilder« Gegebenenfalls kann die Wickluns der Aufnehmerspuk aus Widerstandsdraht bestehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hüftgelenkkopfprothese mit einem aus einem gewebeverträgfichen Material bestehenden Körper, der einen im wesentlichen kugelförmigen Kopf (60) und einen länglichen Schaft (62) aufweist, gekennzeichnet durch eine Aufnehmerspule (24), weiche mindestens eine zum Induzieren einer niederfrequenten Wechselspannung dienende, mindestens zwei Anschlüsse aufweisende Wicklung enthält und in einer Ausnehmung des Körpers angeordnet ist, und durch zwei mit jeweils einem Anschluß der Auraehmerspule (24) verbundene, gegeneinander elektrisch isolierte Elektroden (18h, 18m, 18p, 18; 18") (F i g. t und 2).

2. Hüftgelenkkopfprothese mit einem aus gewebeverträglichem Metall bestehenden Körper, der einen im wesentlichen kugelförmigen Kopf (60) und einen länglichen Schaft (62) aufweist, dadurch gekennzeichnet daß der Körper mit einem Anschluß (47) einer z&n? Induzieren einer niederfrequenten Wechselspannung dienenden Wicklung einer Aufnehmerspule (24) verbunden ist und daß ein zweiter Anschluß der Wicklung mit einer bezüglich des Körpers elektrisch isolierten Elektrode (50) verbunden ist (F ig. 3 bis 5).

3. Hüftgelenkkopfprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode am Schaft angeordnet ist

4. Hüftgelenkkopfprothese nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmerspule (24) und die zweite Elektrode (50) an einer bandartigen, um einen Knochen sptjnbaren Cerclage (40) angeordnet sind.

5. Hüftgelenkkopf prothese nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (18") auf gegenüberliegenden Seiten des Schaftes angeordnet sind.

6. Hüftgelenkkopfprothese nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß an der Cerclage (40) mehrere, mit der Wicklung der Aufnehmerspule verbundene Elektroden (50) angeordnet sind.

7. Hüftgelenkkopfprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (18n. Wm) am Schaft angebracht sind, in Umfangsrichtung des Schaftes verlaufen und in Längsrichtung des Schaftes beabstandet sind.

8. Hüftgelenkkopfprothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschluß der Wicklung der Aufnehmerspule (24) mit einer etwa i.i der Mitte des Schaftes angeordneten Elektrode (18/nJ verbunden ist und daß der andere Anschluß der Wicklung mit zwei im Abstand von dieser Elektrode im Bereich der Enden des Schaftes angeordneten Elektroden (18n, 18p) verbunden ist.

9. Hüftgelenkkopfprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmerspule durch einen Dämpfungswiderstand elektrisch gedämpft ist.

10. Hüftgelenkkopfprothese nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmerspule (24) ein Elektrolytkondensator parallel geschaltet ist.

11. Hüftgelenkkopf prothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Aufnehmerspule (24) und die Kapazität des Kondensators einen auf eine Frequenz unter 30 Hz abgestimmten Schwingkreis bilden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hüftgelenkkopfprothese gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Eine derartige Hüftgelenkkopfprothese ist z. B. aus der DE-AS 20 59 381 bereits bekannt Es sind Hüftgelenkkopfprothesen bekannt die aus einer physiologisch verträglichen Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung (Handelsname z. B. »VitaUhim«) bestehen und einen im wesentlichen kugelförmigen Kopf haben, an den sich ein länglicher, dolcharnger Schaft

ίο anschließt der von oben in die operativ vorbereitete offene Markhöhe eines verletzten oder erkrankten Oberschenkelknochens einsetzbar ist

Der Ersatz des Hüftgelenkkopfes des Oberschenkelknochens wird insbesondere bei Schenkelhalsbrüchen

*5 von älteren Personen und in fortgeschrittenen Fällen der Arthrosis deformans, einer degenerativen Gelenk- und Knochenerkrankung vorgenommen. Bisher hat man solche Hüftgelenkkopfprothesen mit einem speziellen Zement in der Markhöhle fixiert Em bedeuten- der Nachteil dieser Befestigungsart der Prothese im Oberschenkelknochen besteht darin, daß die kräfteübertragende Verbindung zwischen dem Knochen und der Prothese durch den von der Prothese noch geförderten weiteren Knochenabbau verloren geht Die Prothese beginnt sich dann zu Iockern, so daß Behinderungen der Beweglichkeit und Schmerzen auftreten. Bisher war bei solchen Huftgeienkkopfprothesen regelmäßig einige Jahre nach ihrem Einsetzen ein erneuter operativer Eingriff erforderlich.

Es ist aus der CH-PS 5 15 041 bekannt daß die

Bildung von Küochensubstanz durch niederfrequente

Wechselströme spezieller Kurvenform und Amplitude

gefördert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von

diesem Stand der Technik, die Aufgabe zugronde. eine Hüftgelenkkopfprothese anzugeben, bei der eine Lockerung durch Anregung des Knochen- und Gefäßwachstums behoben und eine einwandfreie Verbindung mit dem Knochen wieder hergestellt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Hüftgelenkkopfprothese der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.

Bei einer solchen Hüftgelenkkopfprothese ist es

möglich, ein Einwachsen des Schaftes in die Markhöhle und damit eine natürliche, sichere Fixierung der Prothese zu erreichen. Sollte sich der Schaft im Laufe der Zeit durch Knochenrückbildung wieder lockern, so kann durch erneutes Induzieren einer niederfrequenten Spannung in der Wicklung der Aufnehmerspule und die dabei zwischen den Elektroden fließenden niederfrequenten Wechselströme erneut die Bildung von Knochensubstanz angeregt und der Schaft wieder von vitalem, elastischem Knochen umgeben und gefestigt werden.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. la und Ib eine von der Breitseite bzw. Schmalseite des Schaftes gesehene Seitenansicht einer Hüftgelenkkopfprothese gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2aund 2b eine von der Breitseite bzw. konvexen Schmalseiie des Schaftes gesehene Seitenansicht einer Hüftgelenkkopfprothese gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;