DE2404481A1

DE2404481A1 - Ellbogengelenk-endoprothese

Info

Publication number: DE2404481A1
Application number: DE2404481A
Authority: DE
Inventors: Roger Dee
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1973-01-31
Filing date: 1974-01-31
Publication date: 1974-08-01
Also published as: US3852831A; IE38882B1; DE2404481C2; GB1452924A; GB1386572A; CH576784A5; IE38882L

Description

Augsburg, den 30. Januar 197*1

iJational Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London S,W,1, England

Ellbogengelenk-Endoprothese

Die Erfindung betrifft eine Ellbogengelenk-Endoprothese mit einer an der Elle befestigbaren Komponente und einer am Oberarm befestigbaren Komponente»

Die gegenwärtig üblichen Prothesen dieser Art weisen zwei mittels eines Gelenkzapfens unmittelbar mechanisch

■■ 1 ■·

409831 /041 0

aneinander angelenkte Gelenkkomponenten auf. Die beiden Gelenkkomponenten sind zwecks Befestigung an der Elle bzw· am Oberarmknochen mit Harkkanalsporneη versehene Bei diesen Prothesen, die zwar grundsätzlich zufriedenstellend sind, können Schwierigkeiten dadurch entstehen, daß durch die Gelenkverbindung Kräfte übertragen werden, welche eine Lockerung der Markkanalsporne in den entsprechenden Knochen zur Folge haben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ellbogengelenk-Endoprothese der eingangs dargelegten allgemeinen Art so zu verbessern, daß keine unmittelbare mechanische Gelenkverbindung erforderlich ist und die eben 'erwähnten Schwierigkeiten dadurch nicht mehr auftreten.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche EIlbogengelenk-Endoprothese gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement der Ellenkomponente eine sattelartige Gelenkfläche aufweist, die als Rotationsflächenabschnitt mit konkaver Umfangsform und konvexer Axialform ausgebildet ist, und daß die Oberarmkomponente ein gabelförmiges Joch und ein die Enden der beiden Jocharme verbindendes Gelenkelement aufweist, dessen Gelenkfläche als Rotationsfläche mit zwischen den beiden Jocharmen verlaufender Rotationsachse und mit konvexer Umfangsform und

40983 1/0410

konkaver Axialform ausgebildet ist, wobei die Winkelausdehnung dieser Gelenkfläche größer als diejenige der Gelenkfläche der Ellenkomponente ist.

Die Gelenkkomponenten können mittels Markkanalspornen und Acrylzement oder einer gleichwertigen Füllmasse an den entsprechenden Knochen befestigt werden. Zu diesem Zweck ist das Gelenkelement der Ellenkomponente zweckmäßigerweise durch eine Plattenkonstruktion gebildet, deren eine Hauptfläche so profiliert ist, daß die sattelförmige Gelenkfläche entsteht, liährend von der entgegengesetzten Hauptfläche der Plattenkonstruktion ein Markkanalsporn in mit Bezug zur Rotationsachse der Gelenkfläche etwa diametraler Richtung wegragt» In ähnlicher Weise ist die Oberarmkomponente mit einem Markkanalsporn versehen, der eine Verlängerung der Verbindungsstelle der beiden Jocharme darstellt und vom Gelenkelement wegragt, so daß das gabelförmige Joch etwa eine Y-Porm aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch zur Erleichterung der Einpflanzung der Prothese auf derartige Markkanal sporne verzichtet«, In diesem Fall weisen die beiden Gelenkkomponenten jeweils geeignete Flächenbereiche auf, die mit einem flachen Profil versehen sind, beispielsweise mit .Rippen, Stegen oder Nuten, um bei

- 3 ■ -

409831/0410

befestigung der Komponenten mittels Zement eine bessere Verzahnung zu erreichen« bei dieser Ausfuhrungsform sind Form und Abmessungen der Ellenkomponente so gewählt, daß mindestens das Gelenkelement der Ellenkomponente durch die von den beiden Jocharmen und dem Gelenkeiement der Oberarmkomponente begrenzte öffnung hindurchpasst.

Die beiden Gelenkkomponenten können jeweils als einstückige i'letallkonstruktion ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht jedoch das Gelenkelement der einen Komponente aus Metall und das Gelenkelement der anderen Komponente aus Kunststoff, damit die bei einer solchen Werkstoffpaarung möglichen günstigeren Reibungsverhältnisse ausgenützt werden können. Zu diesem Zweck kann die Ellenkomponente zweiteilig ausgebildet sein und ein aus Kunststoff bestehendes Gelenkelement aufweisen, welches mit einer Hetallstützplatte lösbar verbunden ist. Eine derartige zweiteilige Konstruktion ist besonders zur Erleichterung des Hindurchführen durch die öffnung der Oberarmkomponente vorteilhaft,

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung stellen dar:

Die Fig» 1, 2 und 3 die Ellenkomponente einer Prothese nach der Erfindung in

- 4 409831/0410

Vorder-, Seiten- und Stirnansicht, und

die Pig» 4 und 5 die zugehörige Oberarmkomponente

in Vorder- und Seitenansicht„

Die dargestellte Ellenkomponente ist allgemein mit 10 bezeichnet und weist ein Gelenkelement aus kunststoff auf, welches mit einer Metallplatte 12 verbunden ista Das Gelenkelement 11 ist aus einem massiven Block herausgearbeitet, dessen eine Hauptfläche so profiliert ist, daß eine sattelförmige Gelenkfläche 13 gebildet ist. Die Gelenkfläche 13 stellt einen Teil einer Rotationsfläche mit konvexer Erzeugenden und negativem Krümmungsradius dar, so daß sie eine konvexe Axialform und eine konkave Umfangsform besitzt. Die Gelenkfläche 11 stellt, wie bereits gesagt, nur einen Teil einer Rotationsfläche dar und weist normalerweise in Umfangsriciitung in ihrem axialen Mittelbereich eine Winkelausdehnung von etwa l8O° auf, welche sich aber zu den axialen Extremitäten hin verminderte Dieses Pormmerkmal hat seine Ursache in einer nach oben gehenden Verjüngung des gedacnten profilierten Blockes, wie aus der Stirnansicht nach Figo 3 ersichtlich ist« Eine ähnliche Verjüngung weist auch das Gelenkelement auf, wie aus der Seitenansicht nach Pig» 2 ersichtlich ist»

- 5 A09831/041Q

Das Gelenkelement 11 kann mit der Platte 12 in irgendeiner geeigneten Weise verbunden sein« Eine bevorzugte Befestigungart ist in Pig« 3 dargestellt« Die Platte 12 ist mit einer Schwalbenschwanz!ührung 14 versehen, welche einen dazu
komplementären Schwalbenschwanz 15 an der Unterseite des
Gelenkeleraents 11 aufnimmt» Hierbei ist zu bemerken, daß die Führungsflächen der Platte 12 und des Gelenkelements 11 jeweils eine Rotationsfläche darstellen, deren Rotationsachse parallel zur und vorzugsweise koinzident mit der Rotationsachse der Gelenkfläche 13 ist. Sowohl die Platte 12 als auch das Gelenkelement 11 weisen insgesamt eine gekrümmte Form auf.

Es ist einzusehen, daß die Platte 12 zuerst in ihre mit Bezug auf die tile richtige Lage gebracht werden kann und
danach das Gelenkelement daran befestigbar ist« Zum Zwecke der Befestigung ist die Unterseite der Platte 12 mit einem flachen Profil versehen, das in Form einer Rippe 16 dargestellt ist, welche parallel zur Schwalbenschwanzführung 14 verläuft* Diese Rippe l6 dient der Verkeilung mit dem
Zement. Zur Befestigung des Gelenkelements an der Platte
ist an einem ünde der Platte ein Schlitz 17 vorgesehen, der parallel zur Schwalbenschwanzführung verläuft und einen von der Unterseite des Gelenkelements abstehenden Steg 18 aufnimmt. In diesen Schlitz tritt Zement ein und umgibt den
Steg 18» Zusätzlich oder als Abwandlung hierzu kann die

409831/0410

Platte öffnungen aufweisen, durch welche Zement in Bohrungen oder Aussparungen in der Unterseite des Gelenkelements eindringen kann.

Die dargestellte Oberarmkomponente ist allgemein mit bezeichnet und stellt eine einstückige I-Ietallkonstruktion dar« Die Oberarmkomponente 20 weist ein im allgemeinen Y-förmiges Befestigungs- und Halteteil 21 und ein die freien Enden der Y-Schenkel verbindendes Gelenkelement 22 auf» Die Y-Schenkel bilden ein gabelartiges Joch, dessen von der Verbindungsstelle der beiden Schenkel ausgehender Y-Schaft einen kurzen Markkanalsporn bildet»

Das Gelenkelement 22 weist eine, eine Rotationsfläche darstellende Gelenkfläche 23 auf, deren Rotationsachse zwischen den freien Jinden der Y-3chenkel verläuft. Diese Gelenkfläche ist im allgemeinen komplementär zur Gelenkfläche der Ellenkomponente und weist daher eine konkave Axialform und eine konvexe Umfangsform auf« Diese Umfangsform weist eine größere Winkelausdehnung als diejenige der Ellenkomponente auf. Die beiden Gelenkflächen brauchen jedoch nicht unbedingt genau komplementär zu einander sein, sondern unterscheiden sich vorzugsweise dadurch, daß die umfangsmäßige Krümmung der Gelenkfläche der Ellenkomponente kleiner als die axiale Krümmung der Gelenkfläche der Oberarmkomponente ist,

- 7 £09831 /041 0

Im Gebrauch werden die beiden Gelenkkoniponenten von der natürlichen Gelenkkapsel mit ihren Gelenkflächen in gelenkiger Zusammenwirkung genalten. Die beiden Gelenkkomponenten weisen solche Abmessungen auf, dafo die abstehenden Lnden der sattelartigen Gelenkfläche der bllenkomponente in die zwischen den beiden Y-3chenkelri der Oberarnikomponente gebildete öffnung hineingleiten können. Dadurch wird der bewegungsbereich des Gelenks über den sonst möglichen Bewegung· bereich hinaus vergrößert. Die Umfan^sausdehnung der Gelenkfläche 23 der Oberarnikomponente sollte die Umfangsausdehnung der Gelenkfläche 14 der illenkoraponente mindestens um diesen Bereich übersteigen. Die letztere Ausdehnung ist bereits mit einem Maximalwert von etwa I8O angegeben worden. Eine Annäherung an diesen wert ist zur Vergrößerung der gelenkigen Zusammenwirkung wünschenswert, und eine Vergrößerung ist knapp über diesen Wert kann vorteilhaft sein, wenn Kunststoff verwendet wird, so daß die beiden Gelenkelemente ineinander einschnappen.

Die ϊ-Schenkel des Teils 21 konvergieren zu ihrer Verbindungsstelle hin kontinuierlich über im wesentlichen ihre gesamte Länge, um der sich verjüngenden Form des Gelenkelements der Ellenkomponente zu entsprechen, wie sie aus der Stirnansicht gemäß Pig, 3 ersichtlich ist« Dies ist zum irreichen einer merklichen Verminderung der Gesamtabmessung

409831/0410

der Ob er ariiucomp onent e zwischen ihrem Ge lenke lenient und dem Sporn vorteilhaft, was zur Verminderung der sonst beim Einpflanzen dieser Komponente vorn Oberarmknochen zu entfernenden is.noehenniasse wichtig ist. Die erforderliche offene Lage der öffnung der Oberarinkoniponente kann dadurch erreicht v/erden, daß die Grube zwischen der Trocnlea und dem Capitulum des Oberanaknochens vergrößert wird und ein eindringen der !"-Schenkel in den Knochen ermöglicht wird. Dadurch wird eine Befestigung der Außenseiten der Y-Schenkel mit Hilfe von darin gebildeten Hüten und/oder darauf gebildeten Stegen oder Rippen 24 ermöglicht, Vielehe sich mit dem Zement verkeilen und damit die Befestigung des Spornes verbessern. Dieses Einsetzen der Y-Sehenkel in den Oberarmknochen vermindert auch die unbedingt zu entfernende Xnochenmasse dadurch, daß keine wesentliche Verkürzung des Oberarmknochens notwendig ist und der Kopf der Speicher erhalten bleiben kann.

Die Befestigung der Ellenkomponente ist oben schon insoweit erläutert worden, als die Platte 12 zuerst eingesetzt wird und danach das Ge lenke lerne nt mit der Platte verbunden wird. Vorzugsweise besitzt das Gelenkelement eine solche Form und solche Abmessungen, daß es durch die Öffnung der bereits vorher am Oberarmknochen befestigten Oberarmkomponente hindurchgeschoben werden kann und bei gleich-

^09831/0410

zeitiger Zusammenwirken^ der Gelenkflächen mit der Platte verbindbar ist. Diese bevorzugte Anordnung ist besonders vorteilhaft, da sie die zum einpflanzen der Prothese erforderliche Auseinanderbewegung zwischen der Elle und dem Überarmknochen auf ein Minimum verkleinert und dadurch die Beeinträchtigung der natürlichen Bänder des Gelenks vermindert wird.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und umfaßt auch mögliche Abwandlungen* Beispielsweise werden als Werkstoffe gegenwärtig zwar Hetall und Kunststoff, beispielsweise eine Chrom-Kobalt-ilolybdän-Legierung und ein Polyäthylen hoher Jichte wie bei anderen Gelenk-Endoprothesen bevorzugt, jedoch sind auch andere Werkstoffe und Werkstoffpaarungen möglich.

Ferner können, obwohl gegenwärtig eine Vermeidung der üblichen langen llarkkanalsporne zur Befestigung der Prothese bevorzugt wird, derartige Markkanalsporne ggfs« Anwendung finden« Solche Markkanalsporne sind in den Zeichnungen mit strichpunktierten Linien angedeutet und verlaufen im wesentlichen radial mit Bezug auf die Achsen der jeweiligen Gelenkflächene Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Markkanalsporne möglich, beispielsweise zur Herstellung symmetrischer Gelenkkomponenten, so daß keine Herstellung von linken und rechten Versionen erforderlich ist.

- 10 409831/0410

Claims

240ΛΛ81

Patentansprüche

IJ Ellbogengelenk-Endoprothese mit einer an der Elle befestigbaren Komponente und einer am Oberarraknochen befestigbaren Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (11) der Ellenkomponente (10) eine sattelartige Gelenkfläche (13) aufweist, die als Rotationsflächenabschnitt mit konkaver Umfangsform und konvexer Axialforrn ausgebildet ist, und daß die Oberarmkomponente (21) ein gabelförmiges Joch (21) und ein die Enden der beiden Jocharme verbindendes Gelenkelement (22) aufweist, dessen Gelenkfläche (23) als Rotationsfläche mit zwischen den beiden Jocharmen verlaufender Rotationsachse und mit konvexer Umfangsform und konkaver Axialform ausgebildet ist, wobei die Winkelausdehnung dieser Gelenkfläche größer als diejenige der Gelenkfläche der Ellenkomponente ist«

2, Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Gelenkfläche (13) der Ellenkomponente (10) in Umfangsrichtung größer als die axiale Krümmung der Gelenkfläche (23) der Oberarmkomponente (20) ist,

3 β Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (11) der Ellenkomponente (10)

- 11 -

4 0 9 8 3 1/ 0410

eine gekrümmte Gesamtform «.aufv/eist und eine von der Gelenkfläche abgewandte Rückfläche besitzt, die ebenfalls eine Rotationsfläche mit zur Rotationsachse der Gelenkfläche paralleler Rotationsachse darstellt*

4, Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ellenkomponente (10) eine Platte (12) aufweist, welche lösbar mit der Rückfläche des Gelenkelements (11) verbindbar ist«

5, Prothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) und das Gelenkelement (11) der Ellenkomponente (10) mittels eines Schwalbenschwanzes und einer Schwalbenschwanzführung miteinander verbindbar sind, welche in Umfangsrichtung der Gelenkfläche (13) verlaufen,

6, Prothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) an einem Ende mit einem zur Schwalbenschwanzführung parallelen Schlitz (17) versehen ist und daß an der Unterseite des Gelenkelements (11) der Ellenkomponente (10) ein Vorsprung (18) angeordnet ist, welcher in den Schlitz der Platte eingreift,

7· Prothese nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) an ihrer vom Gelenk-

- 12 -

409831/0410

element (11) abgewandten Seite ein flaches Profil (16) aufweist,

8, Prothese nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (11) der Ellenkomponente (10) so ausgebildet ist und solche Abemssungen aufweist, daß es durch die vom Joch (21) und dem Gelenkelement (22) der Oberarmkomponente (20) begrenzte öffnung hindurchgleiten kann,

9. Prothese nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einstückig mit der Platte (12) der Ellenkomponente (10) ein Markkanalsporn ausgebildet ist, der von einem, von dem ggfs„ vorhandenen Schlitz (17) abgewandten Ende der Platte in mit Bezug zur Rotationsachse der Gelenkfläche (13) radialer Richtung wegragt»

1O₈ Prothese nach einem der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (11) der Ellenkomponente (10) aus Kunststoff und die Platte (12) aus Metall besteht und daß die Oberarmkomponente (20) eine einstückige Metallkonstruktion ist,

11, Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten der Jocharme (21) der

- 13 409831 /041 0

Oberarmkomponente (20) mit einem flachen Profil versehen sind,

12«, Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gabelartige Joch (21) der Oberarmkomponente (20) einen einstückig mit ihm ausgebildeten und von der Verbindungsstelle der beiden Jocharme in bezüglich der Rotationsachse der Gelenkfläche (21) etwa radial wegragenden Markkanalsporn aufweist.

- 11} -

409831/0410