DE2422617A1

DE2422617A1 - BONE JOINT ENDOPROSTHESIS

Info

Publication number: DE2422617A1
Application number: DE2422617A
Authority: DE
Inventors: Michael Alexander Reyk Freeman; Sydney Alan Vasey Swanson
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1972-11-16
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1447044A; US3925824A; CH584031A5

Description

Knochengelenk-Endoprothese Die Erfindung betrifft eine Knochengelenk-Endoprothese mit einem Zapfenteil und einem dieses lagernden Schalenteil, Im einzelnen, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung H#ftgelenk-Endoprothesen. Bone Joint Endoprosthesis The invention relates to a bone joint endoprosthesis with a pin part and a shell part that supports this, in detail, however not exclusively, the invention relates to hip joint endoprostheses.

Bei bekannten Hüftgelenk-Endoprothesen ist das den Oberschenkelkopf ersetzende Zapfenteil als einstückiges Teil mit einem langgestreckten Markkanalsporn ausgebildet, der über einen verengten Hals in einen kugelförmigen Kopf übergeht Beim Einsetzen eines solchen Prothesenteils muß der natürliche Oberschenkelkopf des Patienten abgetrennt und der Oberschenkelknochen-Markkanal des Patienten aufgebohrt werden, damit der Markkanalsporn des Prothesenteils in den so erweiterten Markkanal eingetrieben werden kann. In known hip joint endoprostheses, this is the Femoral head replacing pin part as a one-piece part with an elongated medullary canal spur formed, which merges into a spherical head via a narrowed neck When inserting such a prosthesis part, the natural head of the femur must of the patient and the femoral-medullary canal of the patient reamed so that the medullary canal spur of the prosthesis part into the medullary canal that has been enlarged in this way can be driven.

Derartige Operationen sind nicht einfach und erfordern sowohl große handwerkliche Geschicklichkeit als auch erhebliche physische Kräfte seitens der ausführenden arzt. Ist die Prothese eingesetzt, so stehen verhältnismäßig große Flächen körperfremder Substanz in Berührung mit organischer Substanz des Patienten, was zu unerwünschten Nachwirkungen führen kann. Muß später aus irgendwelchen Gründen ein Prothesenteil wieder entfernt werden, um erneut eingesetzt oder durch ein neues Prothesenteil ersetzt zu werden, so stellt auch dieser Eingriff häufig wiederum große Anforderungen an die Geschicklichkeit der ausführenden Ärzte, aber auch an die Geduld des betreffenden Patienten. Such operations are not straightforward and require both large-scale operations manual dexterity as well as considerable physical strength on the part of the performing doctor. If the prosthesis is in place, there are relatively large ones Surfaces of exogenous substance in contact with the patient's organic substance, which can lead to undesirable after-effects. Must be later for some reason a part of the prosthesis can be removed to be reinserted or replaced with a new one To be replaced prosthesis part, so this intervention is often in turn great demands on the skill of the performing doctors, but also on the patient's patience.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Knochengelenk-Endoprothesen allgemein und insbesondere Hüftgelenk-Endoprothesen so auszugestalten, daß beispielsweise beim Einsetzen des den Oberschenkelkopf ersetzenden Prothesenteils der natürliche Oberschenkelkopf, der Schenkelhals und der Oberschenkelknochen des Patienten weitgehend geschont werden können, kein Aufbohren des Oberschenkelmarkkanals und kein Eintreiben eines Markkanalsporns in denselben mehr erforderlich ist und dadurch die Arbeit der Chirurgen etwas erleichtert wird, und daß außerdem die Berührungsflächen zwischen körperfremdem Material und organischer Substanz des Patienten nach Möglichkeit verkleinert werden. The object of the invention is to be achieved, bone joint endoprostheses to design generally and in particular hip joint endoprostheses so that, for example when inserting the prosthesis part replacing the femoral head, the natural one Femoral head, femoral neck and femur to a large extent can be spared, no reaming of the femoral medullary canal and no driving in of a medullary canal spur is more necessary in the same and thereby the work the surgeon is somewhat relieved, and that also the contact surfaces between exogenous material and organic matter of the patient reduced if possible will.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Knochengelenk-Endoprothese der eingangs dargelegten allgemeinen Art das Zapfenteil die Form einer Kappe mit einer konvexen, als auf eine feste Achse bezogene Rotationsfläche ausgebildeten, tragenden Außenfläche und einer hinter dieser gelegenen, allgemein konkaven Haftfläche hat, daß ferner das Schalenteil die Form eines Fassungskörpers hat, dessen konkave Lagerfläche im wesentlichen komplementär zu der konvexen tragenden Außenfläche des Zapfenteils ausgebildet und geeignet ist, als Gelenkfläche an dieser anzuliegen, und der eine hinter dieser konkaven Lagerfläche gelegene, allgemein konvexe Haftfläche aufweist, und daß endlich die beiden Haftflächen dieser beiden Prothesenteile jeweils Vertiefungen von mit Bezug auf die Breitenabmessungen dieser Haftflächen geringerer Tiefe zur Aufnahme von Acrylzement oder einer dazu äquivalenten Füllmasse zwecks Befestigung der Prothesenteile an dem betreffenden Knochen des betreffenden natürlichen Gelenkes aufweisen. This object is achieved according to the invention in that at a Bone joint endoprosthesis of the general type set out at the beginning, the peg part the shape of a cap with a convex surface of revolution relative to a fixed axis trained, load-bearing outer surface and one behind this, generally concave adhesive surface, that furthermore the shell part has the shape of a socket body has, whose concave bearing surface is essentially complementary to the convex bearing surface The outer surface of the journal part is designed and suitable, as a joint surface to lie against this, and the one behind this concave bearing surface, generally convex adhesive surface, and that finally the two adhesive surfaces of this both prosthesis parts each have depressions with respect to the width dimensions these adhesive surfaces of shallower depth to accommodate acrylic cement or one to do so equivalent filling compound for the purpose of attaching the prosthesis parts to the relevant Have bones of the natural joint concerned.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine derartige Endoprothese als Hüftgelenkersatz gedacht, wobei deren Zapfenteil und Schalenteil jeweils den Oberschenkelkopf und die Hüftgelenkpfanne ersetzen und in diesem Falle ist dieselbe dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe, tragende Außenfläche des Zapfenteils die Form einer größeren Kugelsegmentfläche hat und daß die konkave Lagerfläche des Schalenteils die Form einer, eine Halbkugelfläche nicht überschreitenden Kugelsegmentfläche von gleichem Radius wie die tragende, konvexe Außenfläche des Zapfenteils hat Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine derartige Endoprothese dadurch gekennzeichnet, daß das Zapfenteil eine einstückige Kunststoffkonstruktion ist und daß das Schalenteil eine einstückige Metallkonstruktion ist, deren letzterer#konkave Lagerfläche und konvexe Haftfläche jeweils konzentrische Halbkugelflächen sind, zwischen welchen der Werkstoff eine geringere Dicke hat als zwischen der Haft- und Außenfläche des Zapfenteils. In a further development of the invention, such an endoprosthesis is as Hip replacement thought, with the pin part and shell part each representing the femoral head and replace the acetabulum and in this case it is characterized by that the convex, supporting outer surface of the pin part has the shape of a larger spherical segment surface and that the concave bearing surface of the shell part has the shape of a hemispherical surface spherical segment surface not exceeding the same radius as the load-bearing, According to one embodiment of the invention, has a convex outer surface of the pin part Such an endoprosthesis is characterized in that the pin part is a one-piece plastic construction and that the shell part a one-piece metal construction, the latter of which # concave bearing surface and convex Adhesive surfaces are each concentric hemispherical surfaces, between which the material has a smaller thickness than between the adhesive and outer surface of the pin part.

Nach einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung ist eine derartige Endoprothese dadurch gekennzeichnet, daß das Zapfenteil eine einstückige Metallkonstruktion ist und daß das Schalenteil eine einstückige Kunststoffkonstruktion ist, deren letzterer konkave Lagerfläche sich über weniger als einen Halbkugelbereich erstreckt, Zweckmäßigerweise hat in diesem Falle die konkave Lagerfläche die Form einer kleineren Kugelsegmentfläche. Die konvexe Haftfläche des Schalenteils kann dabei halbkugelige Form haben, wobei deren Symmetrieachse parallel zu derjenigen der konkaven Lagerfläche des Schalenteils verläuft, jedoch derart mit Bezug auf dieselbe versetzt ist, daß der von beiden Flächen begrenzte Fassungskörper an von dessen Rand entfernt gelegenen Stellen dicker ist als im Randbereich selbst. Vorzugsweise liegen die Kugelmittelpunkte der konvexen Haftfläche und der konkaven Lagerfläche des Fassungskörpers auf einer gemeinsamen Symmetrieachse beider Flächen gegeneinander versetzt, Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Knochengelenk-Endoprothese stellt in mehrfacher Hinsicht einen erheblichen technischen Fortschritt gegenüber der eingangs dargelegten bekannten Bauart dar, Einmal können bei erfindungsgemäßer Ausbildung beide Prothesenteile klein genug ausgeführt werden, um ohne Schwierigkeit in die natürliche Gelenkkapsel eingeführt zu werden, ohne daß die ligamentöse Stabilität des Gelenkes wesentlich beeinträchtigt wird, Zum anderen sind bei erfindungsgemäßer Ausbildung einer derartigen Endoprothese die gegenseitigen Berührungsflächen zwischen Prothese und zugehörigen Knochenbereichen kleiner als dies bisher der Fall war, wodurch die Gefahr einer postoperativen Infektion mit allen ihren gefährlichen Folgeerscheinungen vermindert werden kann. Des weiteren ist die erfindungsgemäße Endoprothese hinsichtlich ihrer Abmessungen, ihrer Formgebung und der Art ihrer Befestigung an den zugehörigen natürlichen Gelenkknochen derart, daß das Einsetzen einer solchen Prothese, aber auch das nochmalige Herausnehmen derselben im Falle ausnahmsweise trotzdem auftretender post operativer Infektion oder aus anderen Gründen wesentlich einfacher ist als bisher, Dadurch eröffnet die erfindungsgemäße Endoprothese, falls sie sich bei dem einen oder anderen Patienten wider Erwarten als nicht zufriedenstellend erweisen sollte, ein wesentlich weiteres Feld zur Ergreifung späterer alternativer Abhilfemaßnahmen als dies bei den bisher bekannten Endoprothesen der eingangs kurz erwähnten Art der Fall war. Außerdem können die tragenden Lagerflächen beider Prothesenteile aufgrund der erfindungsgemäßen Formgebung mit Bezug aufeinander so gestaltet werden, daß die beiden Prothesenteile durch die in der zugehörigen natürlichen Gelenkkapsel herrschenden Bänder- und Muskelspannungen so stark zusammengespannt werden, daß die funktionelle Stabilität des Gelenkes sichergestellt ist, Dadurch wird gleichzeitig vermieden, daß über die Prothese unbeherrschbare Kraftübertragungen stattfinden, welche das Bestreben haben, die Befestigungen der beiden Prothesenteile an den ihnen zugeordneten Gelenkknochen zu lockern, Aufgrund des Umstandes, daß jeweils für das eine Prothesenteil Metall und für das andere Prothesenteil Kunststoff als Werkstoff gewählt ist, ergeben sich günstige Reibungswerte in der erfindungsgemäßen Prothese, wobei insbesondere auch der Umstand zu berücksichtigen ist, daß bei der erfindungsgemäßen Prothese kein Abrieb von körperfremden Teilchen stattfinden kann. According to a further embodiment of the invention is such a Endoprosthesis, characterized in that the pin part is a one-piece metal construction is and that the shell part is a one-piece plastic construction, the latter concave bearing surface extends over less than a hemispherical area, expediently In this case, the concave bearing surface has the shape of a smaller spherical segment surface. The convex adhesive surface of the shell part can have a hemispherical shape, with whose axis of symmetry is parallel to that of the concave bearing surface of the shell part extends but is offset with respect to the same that that of both Socket bodies bounded by surfaces are thicker at locations remote from its edge is than in the edge area itself. The spherical centers are preferably the convex Adhesive surface and the concave bearing surface of the socket body on a common Axis of symmetry of both surfaces offset from one another, The inventive The formation of a bone joint endoprosthesis is a factor in several respects Considerable technical progress compared to the known at the outset Design, once both prosthesis parts can be formed according to the invention Small enough to fit into the natural joint capsule without difficulty to be introduced without significantly affecting the ligamentous stability of the joint is adversely affected, on the other hand, in the case of a design according to the invention, such Endoprosthesis the mutual contact surfaces between the prosthesis and associated Bone areas smaller than was previously the case, reducing the risk of a post-operative infection with all its dangerous sequelae is reduced can be. Furthermore, the endoprosthesis according to the invention is in terms of its Dimensions, their shape and the way they are attached to the associated natural Articular bone in such a way that the insertion of such a prosthesis, but also the repeated one Removal of the same in the case of post-operative occurrences in exceptional cases Infection or other reasons is much easier than before, as a result opens the endoprosthesis according to the invention, if it is in the one or others Contrary to expectations, patients should prove unsatisfactory, an essential another field for taking alternative remedial action later than this at the previously known endoprostheses of the type briefly mentioned at the beginning was the case. In addition, the load-bearing bearing surfaces of both prosthesis parts due to the inventive Shaping are designed with respect to each other so that the two prosthesis parts due to the ligament and muscle tension in the associated natural joint capsule be tightened so tightly that the functional stability of the joint is ensured is, this at the same time avoids being uncontrollable over the prosthesis Power transmissions take place, which tend to the fastenings of the to loosen both prosthesis parts on the joint bones assigned to them, due to the fact that one part of the prosthesis is metal and the other part Plastic prosthesis part is chosen as the material, there are favorable friction values in the prosthesis according to the invention, whereby in particular the circumstance must also be taken into account is that with the prosthesis according to the invention there is no abrasion of exogenous particles can take place.

Wie bereits erwähnt wurde, ergibt sich aus dem Umstand, daß bei der erfindungsgemäßen Endoprothese das Zapfenteil als Kappe ausgebildet ist, im Vergleich zu den bisher bekannten Endoprothesen vergleichbarer Art der Vorteil, daß zum Zwecke des Einsetzens des Zapfenteils wesentlich weniger Knochenmasse von dem das betreffende Prothesenteil halternden Gelenkknochen entfernt zu werden braucht, daß ferner wesentlich weniger körperfremdes Material mit der vorhandenen Knochenmasse in Berührung gebracht zu werden braucht, um das Prothesenteil zu befestigen, daß ferner sowohl das Einsetzen als auch das gegebenenfalls notwenige Wiederherausnehmen des betreffenden Prothesenteils wesentlich einfacher ist und daß das betreffende Prothesenteil aufgrund seiner Formgebung auch nach dem Einsetzen noch ein weites Feld von gegebenenfalls erforderlichen nachträglichen Hilfsmaßnahmen freihält, was bei bisher bekannten Prothesen nicht der Fall war. As already mentioned, it follows from the fact that that in the endoprosthesis according to the invention, the pin part is designed as a cap, the advantage compared to the previously known endoprostheses of a comparable type, that for the purpose of inserting the pin part significantly less bone mass of the joint bone holding the prosthesis part in question needs to be removed, that also significantly less exogenous material with the existing bone mass needs to be brought into contact to attach the prosthesis part that furthermore, both the insertion and, if necessary, removal again of the prosthetic part in question is much simpler and that the relevant Due to its shape, the prosthesis part is still a long way after it has been inserted Field of any subsequent relief measures that may be required, what was not the case with previously known prostheses.

Bezüglich der beiden oben kurz dargelegten grundsätzlichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Endoprothese ist folgendes zu bemerken: Aus theoretischer Sicht ist die erstgenannte Ausführungsform vorteilhafter, bei welcher das Zapfenteil eine einstückige Kunststoffkonstruktion ist und das Schalenteil eine einstückige Metallkonstruktion ist. Bei derartiger Ausführung kann das als Kappe ausgebildete Zapfenteil eine beträchtlich größere Wandstärke haben als das als Fassungskörper ausgebildete Schalenteil, so daß der Außendurchmesser der den Oberschenkelkopf ersetzenden Kappe ebenfalls verhältnismäßig groß gemacht werden kann, Dieser große Außendurchmesser des Zapfenteils ergibt in Verbindung mit dem ebensogroßen Innendurchmesser des als Fassungskörper ausgebildeten Schalenteils eine große Lagerfläche, über welche sich die Lagerbelastung gut verteilen kann, so daß nur eine geringe radiale Abnutzung der Prothesenteile zu erwarten ist. Bei solchen verhältnismäßig großen Durchmessern ist auch die Gefahr eines gegenseitigen Versatzes der beiden Prothesenteile geringer0 Die größere Wandstärke des als Kappe ausgebildeten Zapfenteils trägt dem Umstand Rechnung, daß Kunststoff im Vergleich zu Metall mehr zur Abnutzung neigt, während andererseits der vielleicht zunächst als nachteilig empfundene große Innendurchmesser des als Fassungskörper ausgebildeten Schalenteils dadurch ausgeglichen werden kann, daß die Metallkonstruktion gestattet, denselben als verhältnismäßig dünnwandigen Fassungskörper herzustellen, so daß trotzdem keine übermäßige Abtragung von Knochenmasse an der Hüftgelenkpfanne und die damit verbundene Gefahr eines Durchbruches beim Abtragen vermieden wird. With regard to the two basic embodiments briefly outlined above of the endoprosthesis according to the invention, the following should be noted: From theoretical From a perspective, the first-mentioned embodiment is more advantageous, in which the pin part is a one-piece plastic construction and that Shell part is a one-piece metal construction. With such a design, it can be used as a Cap formed pin part have a considerably greater wall thickness than that designed as a socket body shell part, so that the outer diameter of the Femoral head replacement cap can also be made relatively large can, This large outer diameter of the pin part results in connection with the the same size inside diameter of the shell part designed as a socket body a large storage area over which the bearing load can be well distributed, so that only a slight radial wear of the prosthesis parts is to be expected. at such relatively large diameters is also the risk of mutual Offset of the two prosthesis parts less 0 The greater wall thickness of the cap trained pin part takes into account the fact that plastic in comparison metal is more prone to wear, while on the other hand, perhaps initially The large inner diameter of the socket formed as a socket body, which is perceived as disadvantageous Part of the shell can be compensated by the fact that the metal construction allows the same to produce as a relatively thin-walled socket body, so that anyway no excessive removal of bone mass from the acetabulum and the resulting connected Risk of a breakthrough when ablating is avoided.

Die erstgenannte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese stellt also eine dauerhafte und mit vielen Vorteilen behaftete Lösung dar. Es soll jedoch n#icht verschwiegen werden, daß dieselbe zwei Randbedingungen unterworfen ist. Diese Randbedingungen sind, daß einerseits das als Kappe ausgebildete, den natürlichen Oberschenkelkopf ersetzende Zapfenteil aus den soeben genannten Gründen eine große Wandstärke haben soll, andererseits aber immer noch eine genügend große Innenfläche für eine sichere Befestigung des Prothesenteils am natürlichen Oberschenkelkopf zu gewährleisten. Dabei ist zu beachten, daß der Oberschenkelkopf so bearbeitet werden muß, daß er eine zum Haftflächenhohlraum des Zapfenteils im wesentlichen komplementäre, schaftförmige Form erhält, daß aber dabei die natürliche Knochengitterkonstruktion des Oberschenkelkopfes und des Schenkelhalses erhalten bleiben muß. Insbesondere muß vermieden werden, daß der natürliche Oberschenkelkopf nebst Schenkelhals nach dem Protheseneinbau später von selbst zu degenerieren beginnt. The first-mentioned embodiment of the endoprosthesis according to the invention is therefore a permanent solution with many advantages. It should However, it should not be concealed that it is subject to two boundary conditions is. These boundary conditions are that, on the one hand, designed as a cap, the for the reasons just mentioned should have a large wall thickness, but on the other hand still a sufficiently large one Inner surface for secure attachment of the prosthesis part to the natural femoral head to ensure. It should be noted that the femoral head is processed in this way must be that it has one to the adhesive surface cavity of the pin part substantially receives complementary, shaft-shaped shape, but that the natural bone lattice construction of the femoral head and the femoral neck must be preserved. In particular it must be avoided that the natural femoral head and femoral neck move the prosthesis begins to degenerate by itself later.

In diesen Zusammenhang ergibt sich ein weiterer Vorteil der erstgenannten Prothesenkonstruktion insofern, als Kunststoff ein strahlendurchlässiger Werkstoff ist, welcher gestattet, daß nach dem Einbau der Prothese von Zeit zu Zeit mittels Durchleuchtung überprüft werden kann, ob in der Zwischenzeit irgendwelche Veränderungen an der diesen Schaft bildenden natürlichen Knochenkonstruktion eingetreten sind, Die Entwicklung und klinische Erprobung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese hat gezeigt, daß derartige Maßnahmen möglich sind. In this context, there is a further advantage of the former Prosthesis construction insofar as Plastic a radiolucent Material is that which allows that after the installation of the prosthesis from time to time fluoroscopy can be used to check whether any Changes have occurred in the natural bone structure that forms this shaft The development and clinical testing of the first embodiment of the invention Endoprosthesis has shown that such measures are possible.

Laboratoriumsversuche mit der erstgenannten Ausführungsform der Endoprothese haben jedoch gezeigt, daß diese, obwohl aus theoretischer Sicht bei ihr ein geringerer Abnutzungsgrad erwartet werden sollte, tatsächlich einen größeren Abnutzungsgrad hat als die zweitgenannte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese, Unter diesen Umständen wird angenommen, daß trotz erfolgreicher klinischer Erprobung der erstgenannten Ausführungsform doch die zweitgenannte Aus führungs form im Augenblick noch als bevorzugte Ausführungsform anzusehen ist, weil sie eben, wie gerade erwähnt, einen geringeren Abnutzungsgrad hat als die erstgenannte Ausführungsform, Hier sind aber wiederum zwei Randbedingungen zu beachten, die miteinander in Zusammenhang stehen. Laboratory tests with the first-mentioned embodiment of the endoprosthesis have shown, however, that this, although from a theoretical point of view a lesser Wear level should be expected, actually a greater level of wear and tear has as the second-mentioned embodiment of the endoprosthesis according to the invention, sub under these circumstances, it is believed that, despite successful clinical trials, the the first-mentioned embodiment but the second-mentioned embodiment at the moment is still to be regarded as a preferred embodiment, because, as just mentioned, has a lower degree of wear than the first-mentioned embodiment, here are but again two boundary conditions must be observed, which are related to each other stand.

Diese beiden Randbedingungen sind, daß einerseits ein dickwandiger Fassungskörper aus Kunststoff in Verbindung mit einem als Kappe ausgebildeten metallenen Zapfenteil verwendet werden soll, wobei jedoch möglichst Abmessungen einzuhalten sind, die sich bereits in Verbindung mit der erstgenannten Ausführungsform als günstig erwiesen haben, daß aber andererseits keine unzulässig starke Abtragung der natürlichen Hüftgelenkpfanne vorgenommen werden darf und außerdem auch der Winkelbereich freier Gelenkigkeit des künstlichen Gelenks nicht dadurch eingeschränkt werden darf, daß der natürliche Schenkelhals beim Bewegen an den künstlichen Fassungskörper stößt. These two boundary conditions are that on the one hand a thick-walled socket body made of plastic in connection with one designed as a cap metal pin part is to be used, but with dimensions as possible must be observed, which are already in connection with the first-mentioned embodiment have proven to be favorable, but on the other hand no inadmissibly strong erosion the natural acetabulum may be made and also the angular range the freedom of articulation of the artificial joint must not be restricted by that the natural femoral neck hits the artificial socket body when moving.

Die Entwicklung und Erprobung der Endoprothese hat jedoch gezeigt, daß auch diese Randbedingungen eingehalten werden können, weil die natürliche Hüftgelenkpfanne normalerweise tief und weit genug Ist, um einen Fassungskörper aufnehmen zu können, der größer als die bisher bekannten Fassungskörper ist. Da außerdem in Weiterbildung der zweitgenannten Ausführungsform der Endoprothese die Innenfläche des als Fassungskörper ausgebildeten Schalenteils kleiner als halbkugelig ausgebildet sein kann, ergibt sich eine ausreichende Gelenkigkeit für das als Kappe ausgebildete Zapfenteil, ohne daß die Gefahr eines gegenseitigen Versatzes der beiden Prothesenteile eintritt. Folglich bleibt bei der zweitgenannten Ausführungsform der Endoprothese wegen des Umstandes, daß die Innenfläche des Fassungskörpers sich auf weniger als eine Halbkugel erstreckt, deren Außenfläche trotzdem halbkugelförmig, wodurch ihre Befestigung in der natürlichen Hüftgelenkpfanne erleichtert wird, Wird dabei gemäß der Erfindung die eine Kugelfläche mit Bezug auf die andere Kugelfläche exzentrisch versetzt, so ergibt sich nicht nur eine größere Wandstärke an einer Stelle des Fassungskörpers, sondern auch eine graduell sich ändernde Wandstärke, die ihren Höchstwert in demjenigen Bereich des Fassungskörpers hat, in welchem in erster Linie Abnutzungserscheinungpn zu erwarten sind, wobei die sonst nachteilige Wirkung der an einer Seite des Randes größeren Wandstärke des Fassungskörpers auf den Winkelbeweglichkeitsbereich des Gelenkes durch den kleineren Zentriwinkel der Innenfläche des Fassungskörpers ausgeglìchen wird.However, the development and testing of the endoprosthesis has shown that these boundary conditions can also be met, because the natural acetabulum is usually deep and wide enough to accommodate a socket body, which is larger than the previously known socket body. Since also in further training of the second-mentioned embodiment of the endoprosthesis, the inner surface of the socket body formed shell part can be formed smaller than hemispherical, results sufficient flexibility for the peg part designed as a cap, without that there is a risk of mutual misalignment of the two prosthesis parts. Consequently, remains in the second-mentioned embodiment Endoprosthesis because of the fact that the inner surface of the socket body is less than a hemisphere extends, the outer surface of which is nevertheless hemispherical, making their Fixation in the natural acetabulum is facilitated, is done according to According to the invention, one spherical surface is eccentric with respect to the other spherical surface offset, this not only results in a greater wall thickness at one point on the socket body, but also a gradually changing wall thickness, its maximum value in the one Area of the socket body, in which primarily signs of wear are to be expected, with the otherwise detrimental effect of being on one side of the edge greater wall thickness of the socket body on the angular range of motion of the The joint is balanced by the smaller central angle of the inner surface of the socket body will.

Obwohl also aufgrund der soeben gemachten Darlegungen der zweitgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese im Augenblick der Vorzug zu geben ist, wird sich vielleicht eines Tages die andere Auffassung durchsetzen, daß der größere Abnutzungsgrad der erstgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese nicht so gravierend ist, als daß er die im übrigen vorhandenen Vorteile der erstgenannten Ausführungsform überwiegen muß. Bei Kenntnis der Gründe des größeren Abnutzungsgrades der erstgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese wird es auch eines Tages möglich sein, zusätzliche Maßnahmen ergreifen zu können, durch welche diese größere Abnutzungsanfälligkeit unterdrückt werden und folglich dann der erstgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese der Vorzug gegeben werden kann Die erfindungsgemäße Endoprothese wird nunmehr in Anwendung als Hüftgelenkprothese nachstehend unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen in ihren Einzelheiten anhand zweier Ausführungsformen beispielsweise beschriebene In den Zeichnungen stellen dar: Die Fig. 1 und 2 jeweils eine schematische Aufsicht auf und einen schematischen Querschnitt durch ein die Hüftgelenkpfanne eines natürlichen Hüftgelenkes ersetzendes Schalenteil der einen Ausführungsform einer Hüftgelenkprothese, die Fig 3 und 4 jeweils eine schematische Aufsicht und einen schematischen Querschnitt durch ein den Oberschenkelkopf ersetzendes Zapfenteil der gleichen Ausführungsform der Hüftge lenkprothe se, die Fig, 5 und 6 jeweils eine schematische Aufsicht auf und einen schematischen Querschnitt durch ein die Hüftgelenkpfanne ersetzendes Schalenteil einer weiteren Ausführungsform einer Hüftgelenkprothese, und die Fig. 7 und 8 jeweils eine schematische Aufsicht auf und einen schematischen Querschnitt durch ein den Oberschenkelkopf ersetzendes Zapfenteil dieser weiteren Ausführungsform einer Hüftgelenkprothese. Although based on the explanations just given by the latter Embodiment of the endoprosthesis according to the invention to give preference at the moment is, perhaps one day the other view will prevail that the greater degree of wear of the first-mentioned embodiment of the endoprosthesis according to the invention is not so serious as to take advantage of the other advantages of the former Embodiment must predominate. With knowledge of the reasons for the greater degree of wear of the former Embodiment of the endoprosthesis according to the invention it will also be possible one day be to be able to take additional measures, through which this greater susceptibility to wear and tear are suppressed and consequently then the first-mentioned embodiment of the invention Endoprosthesis can be given preference The endoprosthesis according to the invention is now in use as a hip joint prosthesis below with reference to the adjacent Drawings in their details based on two embodiments, for example In the drawings: FIGS. 1 and 2 are each a schematic Top view and a schematic cross section through the acetabulum a shell part of the one embodiment which replaces a natural hip joint a hip joint prosthesis, FIGS. 3 and 4 each a schematic plan view and a schematic cross section through a pin part replacing the femoral head the same embodiment of the Hüftge lenkprothe se, Figures 5 and 6, respectively a schematic plan view and a schematic cross section through a die The acetabular cup replacing shell part of a further embodiment of a hip joint prosthesis, and FIGS. 7 and 8 each have a schematic plan view and a schematic one Cross section through a pin part replacing the femoral head of this further Embodiment of a hip joint prosthesis.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schalenteil einer Hüftgelenkprothese ist als Fassungskörper 1 ausgebildet, welcher konzentrische, halbkugelige Innen- und Außenflächen 2 und 3 aufweist, die mit Bezug auf ihre beiden Radialsymmetrieachsen koaxial sind. Die Innenfläche 2 dient als Lagerfläche, an welcher das den Oberschenkelkopf ersetzende Zapfenteil der Prothese anliegt. Am Rand des Fassungskörpers 1 verläuft innen eine schwache Abrundung 4 welche die Aufnahme der Kugelfläche des Zapfenteils erleichtert und außerdem die bei kantigem Rand auftretenden Spannungen vermindert. Die Außenfläche 3 ist mit Vertiefungen versehen, welche eine vergrößerte Haftfläche für Acrylzement oder ein dazu äquivalentes Haftmittel zur Befestigung des Schalenteils 1 in der entsprechend bearbeiteten natürlichen Hüftgelenkpfanne darbieten. The shell part of a hip joint prosthesis shown in FIGS. 1 and 2 is designed as a socket body 1, which concentric, hemispherical inner and exterior surfaces 2 and 3, with respect to both of them Axes of radial symmetry are coaxial. The inner surface 2 serves as a storage area which the pin part of the prosthesis replacing the femoral head rests. At the The edge of the socket body 1 runs inside a weak rounding 4 which the receptacle the spherical surface of the pin part facilitates and also that which occurs with an angular edge Tensions reduced. The outer surface 3 is provided with depressions, which a enlarged adhesive surface for acrylic cement or an adhesive equivalent to it Attachment of the shell part 1 in the appropriately processed natural acetabulum perform.

Diese Vertiefungen bestehen im einzelnen aus drei Ringnuten 5 und drei kreisflächenförmigen Vertiefungen 6, wobei die Ringnuten 5 mit Bezug aufeinander in axialen Abständen konzentrisch angeordnet sind und auch konzentrisch zur Radialsymmetrieachse des Fassungskörpers liegen.These wells consist in detail of three annular grooves 5 and three circular recesses 6, the annular grooves 5 with respect to one another are arranged concentrically at axial intervals and also concentrically to the axis of radial symmetry of the socket body.

Die kreisflächenförmigen Vertiefungen 6 liegen in umfangsmäßig gleichen Abständen zueinander zwischen den beiden Ringnuten kleineren Durchmessers und überbrücken dieselben jeweils, Das zugehörige, den natürlichen Oberschenkelkopf ersetzende Zapfenteil ist in den Fig, 3 und 4 dargestellt, welche zeigen, daß dasselbe als Kappe 7 ausgebildet ist, deren Außenfläche 8 die Form einer größeren Kugelsegmentfläche hat, welch letzterer Radius gleich dem Radius der Innenfläche 2 des Fassungskörpers 1 ist, in welch letzterem die Kappe 7 nach Art eines Kugelgelenks Aufnahme findet.The circular area-shaped depressions 6 are circumferentially the same Clearances to each other between the two ring grooves of smaller diameter and bridge the same in each case, the corresponding, the natural head of the femur replacing Pin part is shown in Figures 3 and 4, which show the same as Cap 7 is formed, the outer surface 8 of which has the shape of a larger spherical segment surface which latter radius is equal to the radius of the inner surface 2 of the socket body 1, in which the latter the cap 7 is received in the manner of a ball joint.

Die Innenfläche 9 der Kappe 7 hat im wesentlichen die Form eines geraden Kreiszylinders, welcher koaxial zur Symmetrieachse der Außenfläche 8 der Kappe 7 liegt. Die Innenfläche 9 ist mit Nuten 10 und 11 versehen, welche im Hinblick auf die Befestigung der Kappe auf dem entsprechend bearbeiteten natürlichen Oberschenkelkopf die gleiche Rolle spielen wie die Nuten des Fassungskörpers 1 im Hinblick auf die natürliche Hüftgelenkpfanne, Diese Nuten umfassen im einzelnen sechs in gleichen Umfangsabständen angeordnete Axialnuten 10 und eine Umfangsnut 11, welch letztere etwa auf der Hälfte der Axialabmessung der Innenfläche 9 liegt. Der Fassungskörper 1 besteht aus rostfreiem Stahl, während die Kappe 7 aus Polyäthylen von ultragroßem Molekulargewicht besteht, Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte, die natürliche Hüftgelenkpfanne ersetzende Fassungskörper 20 einer anderen Ausführungsform einer Hüftgelenkprothese weist eine kugelsegmentförmige Innenfläche 21 und eine kugelsegmentförmige Außenfläche 22 auf, welche beide mit Bezug auf eine gemeinsame Radialachse symmetrisch liegen. Im Gegensatz zu dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schalenteil der zuvor beschriebenen Ausführungsform einer Endoprothese sind jedoch bei dem in den Fig. 5 und 6 gezeigten Schalenteil der nunmehr zu beschreibenden anderen Ausführungsform die beiden Kugelsegmentflächen nicht konzentrisch zueinander4 Die äußere Kugelsegmentfläche 22 ist halbkugelig, während die innere Kugelsegmentfläche eine kleinere Kugelsegmentfläche ist, wobei die Mitten der beiden Kugelsegmente mit Bezug aufeinander längs der erwähnten gemeinsamen Radialachse so gegeneinander versetzt sind, daß die Wandstärke des Fassungsteils an einer Stelle dieser Achse einen Höchstwert hat.The inner surface 9 of the cap 7 has essentially the shape of a straight one Circular cylinder, which is coaxial to the axis of symmetry of the outer surface 8 of the cap 7 lies. The inner surface 9 is provided with grooves 10 and 11, which with respect to the attachment of the cap on the appropriately processed natural femoral head play the same role as the grooves of the socket body 1 in terms of natural acetabular cup, these grooves comprise six in equal detail Circumferentially spaced axial grooves 10 and a circumferential groove 11, the latter lies approximately on half of the axial dimension of the inner surface 9. The socket body 1 is made of stainless steel while the cap 7 is made of ultra-large polyethylene Molecular weight consists of that shown in FIGS. 5 and 6, the natural acetabulum replacing socket body 20 of another embodiment of a hip joint prosthesis has a spherical segment-shaped inner surface 21 and a spherical segment-shaped Outer surface 22, both of which are symmetrical with respect to a common radial axis lie. In contrast to the shell part shown in FIGS. 1 and 2 of the previous However, the embodiment of an endoprosthesis described in the FIG. 5 and 6 shown shell part of the other embodiment now to be described the two spherical segment surfaces not concentric to each other4 The outer spherical segment surface 22 is hemispherical, while the inner spherical segment area has a smaller spherical segment area is, the centers of the two spherical segments with respect to each other along the mentioned common radial axis are offset from one another so that the wall thickness of the socket part has a maximum value at one point on this axis.

Die Innenfläche 21 dient als Lagerfläche für die entsprechend kugelige Außenfläche des zugehörigen, den natürlichen Oberschenkelkopf ersetzenden Zapfenteils und weist eine leichte Randrundung 23 auf, Die Außenfläche des Schalenteils 20 ist mit Vertiefungen versehen, welche wiederum eine bessere Haftung des das Schalenteil mit der natürlichen Hüftgelenkpfanne verbindenden Knochenzements bezwecken, Diese Vertiefungen umfassen im einzelnen zwei Ringnuten 24, die mit Bezug auf die Symmetrieachse des Schalenteils 20 in Abstand zueinander liegen, wobei die eine Ringnut etwa in der Mitte dieser Achse und die andere Ringnut nahe des Randes des Schalenkörpers 20 verläuft An der Durchstoßstelle der Symmetrieachse durch das Schalenteil 20 ist eine kreisflächenförmige Vertiefung 25 vorgesehen, in welche zwei sich unter 900 kreuzende Umfangsnuten 26 einmünden, welche das Schalenteil in Quadranten unterteilen0 Das zugehörige, den natürlichen Oberschenkelkopf ersetzende Zapfenteil ist in den Fig 7 und 8 dargestellt und besteht aus einer Kappe 27 mit einer Außenfläche 28, einer Innenfläche 29, inneren Axialnuten 30 und inneren Umfangsnuten 31, welche sämtlich sehr ähnlich den entsprechenden Merkmalen des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Zapfenteils der erstgenannten Ausführungsform der Endoprothese sind. Zwei Ausnahmen hinsichtlich dieser Ähnlichkeit bestehen darin, daß die Innenfläche 29 wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, am Übergang von der Zylinderfläche zur Planfläche stärker gerundet ist und daß die Axialnuten 30 in der Umfangsnut 31 enden, Ein weiterer Unterschied der in den Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsform mit Bezug auf die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform besteht darin daß bei der Ausführungsforn nach den Fig. 5 bis 8 das Schalenteil 20 aus Kunststoff und das Zapfenteil 27 aus Metall besteht. Wie weiter aus den Fig. 6 und 8 ersichtlich ist, unterscheiden sich bei der zweiten Ausführungsform der Endoprothese das Schalenteil 20 und das Zapfenteil 27 weniger durch unterschiedliche Wandstärke als bei der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4, was insbesondere anhand der Fig 2 und 4 im Vergleich zu den Fig. 6 und 8 ersichtlich ist. The inner surface 21 serves as a bearing surface for the correspondingly spherical Outer surface of the associated pin part replacing the natural femoral head and has a slight rounded edge 23, the outer surface of the shell part 20 is provided with depressions, which in turn ensure better adhesion of the shell part with the natural acetabulum connective bone cement The purpose of these recesses include in detail two annular grooves 24 with reference on the axis of symmetry of the shell part 20 at a distance from one another, the one ring groove approximately in the middle of this axis and the other ring groove near the edge of the shell body 20 runs at the point of intersection of the axis of symmetry through the Shell part 20 is a circular area-shaped recess 25 is provided in which two circumferential grooves 26 intersecting under 900 open which form the shell part Divide into quadrants 0 The corresponding, replacing the natural head of the femur Pin part is shown in FIGS. 7 and 8 and consists of a cap 27 with an outer surface 28, an inner surface 29, inner axial grooves 30 and inner circumferential grooves 31, all of which are very similar to the corresponding features of the FIG. 3 4 and 4 of the first-mentioned embodiment of the endoprosthesis are. Two exceptions to this similarity are that the inner surface 29, as can be seen from FIG. 8, at the transition from the cylinder surface to the plane surface is more rounded and that the axial grooves 30 end in the circumferential groove 31, A further difference of the embodiment shown in FIGS. 5 to 8 with reference to the embodiment shown in Figs. 1 to 4 is that in the embodiment 5 to 8, the shell part 20 made of plastic and the pin part 27 from Made of metal. As can also be seen from FIGS. 6 and 8, they differ in the second embodiment of the endoprosthesis, the shell part 20 and the pin part 27 less because of different wall thicknesses than in the first embodiment 1 to 4, which in particular with reference to FIGS. 2 and 4 in comparison to FIGS. 6 and 8 can be seen.

Claims

Patent claims

(Bone joint endoprosthesis with a peg part and this bearing shell part, characterized in that the pin part has the shape of a Cap (7; 27) with a convex surface of revolution as related to a fixed axis formed, load-bearing outer surface (8; 28) and one behind this, generally concave adhesive surface (9; 29), that also the shell part has the shape of a Socket body (1; 20), the concave bearing surface (2; 21) of which essentially designed to be complementary to the convex supporting outer surface of the pin part and is suitable to lie against this as a joint surface, and the one behind this having a generally convex adhesive surface (3; 22) located concave bearing surface, and that the two adhesive surfaces of these two prosthesis parts each have depressions (5, 6, 10, 11; 24 ... 26, 30, 31) with reference to the width dimensions of these adhesive surfaces shallow depth to accommodate acrylic cement or an equivalent filling compound for the purpose of attaching the prosthesis parts to the relevant bone of the relevant natural joint.

2. Endoprosthesis according to claim 1 as a hip joint replacement, the pin part and shell part the natural femoral head and the natural acetabulum, respectively replace, characterized in that the convex, load-bearing outer surface (8; 28) of the pin part has the shape of a larger spherical segment surface and that the concave Bearing surface (2; 21) of the shell part has the shape of a hemispherical surface that does not exceed Spherical segment surface of the same radius as the supporting, convex outer surface of the Cone part has.

3, endoprosthesis according to claim 1 or 2, characterized in that the pin part is a one-piece plastic construction and that the shell part is a one-piece metal construction, the latter of which has a concave bearing surface (2) and convex adhesive surface (3) are each concentric hemispherical surfaces, between which the material has a smaller thickness than between the adhesive and outer surface (9, 8) of the pin part (Fig. 1 to 4).

4. Endoprosthesis according to claim 1 or 2, characterized in that the pin part is a one-piece metal construction and that the shell part is a one-piece plastic construction, the latter of which concave Bearing surface (21) extends over less than a hemispherical area (Fig. 5 till 8).

5. Endoprosthesis according to claim 4, characterized in that the concave bearing surface (21) has the shape of a smaller spherical segment surface (Fig. 5 till 8).

6. Endoprosthesis according to claim 5, characterized in that the convex adhesive surface (22) of the shell part has a hemispherical shape, the axis of symmetry of which runs parallel to that of the concave bearing surface (21), but with it It is offset with respect to the same that the socket body delimited by both surfaces (20) is thicker at points remote from its edge than in the edge area itself (Figs. 5 to 8).

7. Endoprosthesis according to claim 6, characterized in that the Sphere centers of the convex adhesive surface (22) and the concave bearing surface (2i) of the socket body (20) on a common axis of symmetry of both surfaces against each other are offset (Fig. 5 to 8).

8. Endoprosthesis according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the axis of symmetry of the concave Adhesive surface (9; 29) of the pin part is coaxial with that of the convex, supporting outer surface (8; 28) of the same and that the recesses (5, 6, 10, 11; 24 ... 26, 30, 31) of the adhesive surface as grooves are formed with respect to these axes of symmetry axially and in the circumferential direction get lost.

9. Endoprosthesis according to claim 8, characterized in that the concave adhesive surface (9) of the pin part is essentially designed as a circular cylinder surface is (Figs. 1 to 4).

10, endoprosthesis according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the recesses (5; 24) of the convex adhesive surface (3; 22) of the shell part as annular grooves extending coaxially to one another are formed.

L e r s e i t e