DE2349357A1

DE2349357A1 - Pfannenbefestigung einer kugelfoermigen gelenkpfanne aus einem keramischen werkstoff

Info

Publication number: DE2349357A1
Application number: DE19732349357
Authority: DE
Inventors: Achim Dr Med Engelhardt; Helmut Locke
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 1973-10-02
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1975-04-10
Also published as: GB1483938A; CH560043A5; FR2245328A1; FR2245328B1

Description

EOSENTHAL STEMAG " Selb, den 7. 9. 1973

Technische Keramik AG Re/li

St.P. 1298

Pfannenbefestigung einer kugelförmigen Gelenkpfanne aus einem keramischen Werkstoff

Die Erfindung betrifft eine kugelförmige Gelenkpfanne für eine Endoprothese mit einer entsprechenden Pfannenbefestigung zur Aufnahme eines eingepaßten, kugelförmigen Gelenkkopfes.

Bei derartigen Prothesen ist es erforderlich, daß die Kugelhalbschale fest im Beckenknochen verankert ist und somit keine Verschiebung des Implantats im Körper des Patienten erfolgt. Anderenfalls können beträchtliche Schmerzen auftreten, so daß eine erneute Operation notwendig ist. Weiterhin wird angestrebt, die herkömmliche Operationsmethode mit Knochenzemente oder Kitte zum Befestigen der Implantate zu vermeiden.

Für diese und ähnliche Anwendungsbereiche sind bereits Gelenkpfannen aus Kunststoffen und Metallegierungen bekannt. Hierbei werden die glächen Bedenken geteilt, wie sie im deutschen Gebrauchsmuster 7 104 212 beschrieben werden. Nämlich, daß sich die Kunststoffpfanne allmählich abnutzt und es dabei geschehen kann, daß bei einer Stoßbelastung die Pfanne bricht und der Gelenkkopf in den Beckenknochen eindringt. Deshalb benutzt man wieder metallische Gelenkpfannen, in der aus elastischem Kunststoff bestehende Gliedkörper zur Anlage am Gelenkkopf angeordnet sindo

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Ein weiterer bekannter Vorschlag gemäß der DAS 2 139 87 zielt darauf ab, daß innerhalb des Gelenkes Flüssigkeiten vorgesehen sind, die neben einer "wirksamen Schmierung der Hüftgelenk-Endoprothese gleichzeitig eine weitgehende Stoßdämpfung erreichen soll. Es hat sich aber gezeigt, daß Körperflüssigkeiten oder andere Schmiermittel ungeeignet sind und eher zu einer Erhöhung des Materialabriebes führen. Man ging daher zu Gelenkpfannen aus selbstschmierenden Kunststoff über, in die der Gelenkkopf ohne Möglichkeit des Zutritts einer Flüssigkeit genau eingepaßt war.

Solche kugelförmigen Gelenkpfannen wurden in den Knochen mittels eines Knochenzementes oder Kittes eingeklebt. Dabei kann es geschehen, daß durch extreme Belastungen eine Lockerung des Implantates erfolgt; zumal bekannt ist, daß durch die verwendeten Klebstoffe das angrenzende Eiweiß durch die Wärme degeneriert, da bei der Aushärtung des Kunststoffes Polymerisationswärme entsteht. Zwar kann man diese entstehende Wärme ableiten, indem man mit einer sterilen Flüssigkeit kühlt. Es ergeben sich aber noch weitere Nachteiligkeiten, wie sie im deutschen Gebrauchsmuster 7 113 621 "Einpaßgerät für künstliche Hüftprannen" beschrieben werden. Aus diesem Stand der Technik ist bereits zu ersehen, daß sowohl Gelenkpfannen aus Metallen oder Kunststoffen gewisse Nachteile aufweisen, wodurch die Lebensdauer der Prothese stark vermindert wird. Deshalb wäre es besonders günstig, wenn man Werkstoffe einsetzen könnte, die gegenseitig eine hohe Gleitfähigkeit, Abriebfestiglceit und mechanische Festiakeit besitzen«

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Auch ist es begreiflich, daß nach anderen Befestigungsmethoden für solche Gelenkpfannen gesucht wird, wobei die Befestigung zwischen Implantat und Knochen ohne Zement oder Kitt erfolgt. Damit muß eine Methode gefunden werden, die eine paßgenaue Bearbeitung des Knochens erlaubt, um einen Hohlraum £vlt die Aufnahme der Gelenkpfanne von vorgegebener Größe und Lage auszubilden.

Zu diesem Zweck ist eine künstliche kugelförmige Gelenkpfanne erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung wesentlich durch drei asymmetrisch angeordnete Zapfen in Sackbohrungen des Knochen erfolgt, indem die Anordnung aber so ausgeführt ist, daß jeweils durch die Mitte von zwei Zapfen die resultierende Körperbelastung angreift und die Befestigung an den Knochen durch Metall- oder Keramikschrauben, vorzugsweise außermittig, durch den Zapfen getätigt ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Gelenkpfanne vorzugsweise aus einer Innen- und Außenschale besteht. Dabei wird das innen geschliffene und polierte Gleitteil mittels Kleber odei· dgl. in die Befest'igungspfanne eingekittet. Sie kann in gewissen . Grenzen in eine beliebige Richtung gedreht werden, um eine günstige Position zu erhalten.

Um eine solche kugelförmige Gelenkpfanne zu erhalten, die möglichst alle bekannten Nachteile des Implantatmaterials, Kunststoffe und Metalle vermeidet, wird Keramik, vorzugsweise Aluminiumoxid, verwendet. Letzterer Werkstoff ist besonders gut polierfähig, verschleißfest und inert gegen Abwehrreaktionen des Körpers. Ferner kann die Oberfläche,

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die direkt mit der Knochensubstanz in Berührung kommt, porös oder mit Ringnuten entsprechender Abmessungen ausgebildet sein, um das Einwachsen von Knochensubstanz zu ermöglichen und somit dem Implantat einen festen Halt zu geben. Ferner ist es denkbar keramische Verbundwerkstoffe einzusetzen.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zum exakten Einpassen der Kugelschale notwendig. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem eine Bohrlehre verwendet wird und das Bohren der Sacklöcher durch einen Stirnfräser mit Anschlagbund bzw. Stellring erfolgt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines durch die Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles und ihre weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen im einzelnen erläutert. Es zeigen

eine perspektivische Ansicht der künstlichen Gelenkpfanne im Beckenknochen.

eine Ansicht der kugelförmigen Halbschale

ohne Gleitteil von oben.

eine Ansicht der kugelförmigen Halbschale

mit Gleitteil von oben.

einen Schnitt nach der Linie I-II in Fig. 2a.

einen Schnitt nach der Linie I-II in Fig. 2b.

die Ansicht eines Kugelfräsers mit Schnitt

durch den Knochen.

die Ansicht der Bohrlehre.

einen Schnitt nach der Linie I-II in Fij

mit Darstellung des Knochens. Fig. 7 : einen Stirnfräser mit Schnitt durch eines

der zu bohrenden Sacklöcher im Knochen.

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Fig.	1
Fig.	2a
Fig.	2b
Fig.	3a
Fig.	3b
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6

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Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, unterscheidet sich die erfindungsgemäße Gelenkpfanne ΛΛ_ von den bereits vorgeschlagenen Prothesen dadurch, daß einmal die äußere Oberfläche der Kugelschale IK) porös oder mit Ringnuten 9, versehen ist, um ein besseres Einwachsen der Knochensubstanz Ijj, ^zu ermöglichen, und andererseits erfolgt die Befestigung durch drei asymmetrische ^zapfen 1_, etwa in Richtung zwischen Darmbein 2_ sowie Schambein _3, zwischen Sitzbein 4 sowie Schambein 3 und beim Sitzbein direkt, so daß ein Verdrehen der Gelenkpfanne 14 unmöglich ist und auch genügend Knochensubstanz zur Befestigung durch die Schrauben vorhanden ist. Dabei verhält sich die Kraft so, daß sie jeweils durch die Mitte von zwei Zapfen 1 geht. Dadurch wird erreicht, daß es auch bei starker Belastung des Implantates zu keinen Bewegungen der Gelenkpfanne 14 im Knochen kommt.

Die Ansicht in Fig. 2a und 2b läßt erkennen, daß die kugelförmige Halbschale 14 vorzugsweise aus der eigentlichen Gelenkpfanne j3 und einen inneren Gleitteileinsatz 7_ besteht. Das Gleitteil kann auch aus Kunststoff bestehen und auch als sogenannte Schnappfanne ausgebildet sein. Dabei soll dieses Material körperverträglich sein und sich schwingungs- und stoßdämpfend auswirken. Zur Vereinfachung der Prothese kann der Gleiteinsatzteil 7 auch weggelassen werden.'Dann wird nur der Innenteil der Gelenkpfanne 14 geschliffen und poliert. Die Gelenkpfanne hat im wesentlichen die Form einer Hohlkugelhälfte. Beide Keramikteile 7 "nd 8 sind mit konzentrischen Ringnuten 9 so versehen, daß an den Kreuzungspunkten durch den erhärtenden Kleber Keilwirkungen auftreten. Auf die äußere konvexe Oberfläche der Gelenkpfanne 14 sind drei runde Zapfen 1 aufgebracht, die entweder eine mittige oder

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außermittige Öffnungen 1_£ in Richtung der Längsachse des Zapfens aufweisen, wie aus dem Schnitt I und II in Fig. 2a und 2b als auch 3a und 3b zu ersehen ist. Dabei bringt die außermittige Schraubenbefestigung den Vorteil, daß mehr festes Knochenmaterial erfaßt wird. Für die Schraubverbindung kommen am besten chirurgische Schrauben _5 mit tiefen Gewindegängen aus Keramik oder Metall infrage. Auch Klemmverbindungen durch Ausspreizen von Stiften sind für die Befestigung in der Knochensubstanz denkbar.

Bei der praktischen Einbringung der künstlichen Gelenkpfanne 14 wird zunächst mit dem von Hand geführten Fräser 1_7_ die natürliche Pfannenhöhlung ausgefräst. Eine zu große Ausfräsung ist unter allen Umständen zu vermeiden, da sonst ein guter Sitz der kugeligen Form nicht möglich wäre. Um diese Unsicherheit zu vermeiden und dennoch einen festen Sitz der Gelenkpfanne 14 zu erreichen, sind die drei asymmetrischen Zapfen 1 in paßgenaue Sackbohrungen 2_0 einzusetzen. Zur Einbringung der Sackbohrung wird deshalb eine Bohrlehre 1_1_, wie sie in Fig. 5 abgebildet ist, mit Schrauben 1_9 wie in Fig. 6 befestigt, die später wieder entfernt werden. Damit werden nicht zu hohe Anforderungen an die Erfahrungen und die manuelle Geschicklichkeit des Operateurs gestellt. Das Setzen der drei Sackbohrungen 20 erfolgt durch einen Stirnfräser 1_2 mit einem Anschlagbund 1_3 bzw. Stellring, wie in Fig. 7 dargestellt. Damit kann die Tiefe der Führungsbohrung eingehalten werden. Jetzt wird die Gelenkpfanne 14 eingebracht und«mit Schrauben 5 befestigt sowie eventuell ein notwendiges Gleitteil 7 in eine günstige Position gerückt und verkittet mit der Außenschale 8.

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Die erfindungsgemäße kugelformige Gelenkpfanne unterscheidet sich von den bereits vorgeschlagenen Implantaten durch die asymmetrische Anordnung der Zapfen, die eine Befestigung im Bereich der stärksten Corticalis erlaubt und gleichzeitig die auftretenden Kräfte gleichmäßig auf den Beckenknochen verteilen.

Die Prothese nach der Erfindung weist zusätzlich den Vorteil auf, daß durch die paßgenaue Bearbeitung des Knochens und damit verbundenen engen Spaltquerschnitt zwischen Implantat und Knochen ein schnelles Einwachsen der Endoprothese ermöglicht ist. Ferner ist es besonders vorteilhaft, daß durch die Zapfen und Schrauben die künstliche Gelenkpfanne in ihrer Position gehalten ±t. Die erfindungsgemäße kugelförmige Gelenkpfanne bietet daher am ehesten die erwünschte Sicherheit, daß die Endoprothese während des ganzen Lebens funktionstüchtig bleibt.

Patent- bzw. Schutzansprüche

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Claims

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Patent- bzw. Schutzansprüche

1,. Kugelförmige Gelenkpfanne für eine Endoprothese mit einer entsprechenden Pfannenbefestigung zur Aufnahme eines eingepaßten, kugelförmigen Gelenkkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung wesentlich durch drei asymmetrisch angeordnete Zapfen (1) in Sackbohrungen des Knochens (2;3;4) erfolgt, indem die Anordnung aber so ausgeführt ist, daß jeweils durch die Mitte von zwei Zapfen (1) die resultierende Körperbelastung angreift und die Befestigung an den Knochen durch Metall- oder Keramikschrauben (5), vorzugsweise außermittig (16), durch den Zapfen getätigt ist.
2. Pfannenbefestigung einer kugelförmigen Gelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne (14), vorzugsweise aus einer Innen- (7) und Außenschale (8) besteht, wobei die erste durch konzentrische Ringnuten (9) und einem Zement oder Kitt fest mit der Außenschale (8) verklebt ist.
3. Pfannenbefestigung einer kugelförmigen Gelenkpfanne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Implantatsmaterial Keramik, vorzugsweise Aluminiumoxid, verwendet wird.
4. Pfannenbefestigung einer kegelförmigen Gelenkpfanne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Implantatsmaterial keramische Verbundwerkstoffe eingesetzt werden.

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5. Pfannenbefestigung einer kugelförmigen Gelenkpfanne nach Anspruch 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Oberflächen porös (10) oder mit Ringnuten (9) ausgebildet sind, die an die Knochensubstanz anliegen.
6. Vorrichtung zur exakten Einpassung der Gelenkpfanne, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrlehre (11) angesetzt ist und das Bohren der Sacklöcher (20) durch einen Stirnfräser (12) mit Anschlagbund (13) bzw. Stellring erfolgt.

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