DE2424537A1

DE2424537A1 - Handgelenk-endoprothese

Info

Publication number: DE2424537A1
Application number: DE2424537A
Authority: DE
Inventors: William Murdoch Lennox
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1974-05-21
Publication date: 1974-12-12
Also published as: IE39395L; GB1452096A; CH584538A5; IE39395B1; US3909853A

Description

PATBIfTAKWALT

Dipl. ing. K. HOLZEB ^ 230

AUGSBURG

NE-WELSEIl-SXIlASSB 1«

Augsburg, den l6. Mai 1974

National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London S.W.l, England,

Handgelenkendoprothese

Die Erfindung betrifft eine Handgelenkendoprothese.

Gelenk-Endoprothesen sind bereits bekannt und finden zunehmend Anwendung als Ersatz verschiedener natürlicher Gelenke des menschlichen Körpers« Bisher ist jedoch noch

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keine derartige Prothese zum Ersatz des Handgelenks vorgeschlagen worden. Der Grund dafür liegt wahrscheinlich darin, daß diejenigen Gelenke, für welche bisher Endoprothesen vorgeschlagen worden sind, verhältnismäßig einfach sind und nur zwei oder drei Knochen aufweisen, so daß die dafür vorgesehenen Prothesen normalerweise zweiteilige Anordnungen sind, die eine einzige oder eine zusammengesetzte Bewegungsmöglichkeit bieten. Im Vergleich dazu ist das Handgelenk wesentlich komplizierter und weist eine größere Anzahl von Knochen auf, die im Sinne der Herstellung einer Anzahl von Bewegungsmöglichkeiten miteinander zusammenwirken.

Angesichts der Tatsache, daß das Handgelenk zu den häufiger von einer die natürliche Gelenkfunktion beeinträchtigenden Arthritis befallenen Gelenken gehört, und daß beim Auftreten einer Arthritis normalerweise das gesamte Handgelenk und die Gebrauchsfähigkeit der ganzen Hand beeinträchtigt wird, ist die Möglichkeit des Ersatzes des natürlichen Handgelenks durch eine Endoprothese zweifellos von Vorteil,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

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Endoprothese zum Ersatz des natürlichen Handgelenks zu schaffen.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Handgelenkendoprothese vorgeschlagen, die durch.eine Speichenkomponente mit einem Gelenkelement und einem Befestigungsteil zur Befestigung an der Speiche, weiter durch eine Handwurzelkomponente mit einem mit dem Gelenkelement der Speichenkomponente zusammenwirkenden Gelenkelement und einem weiteren Gelenkelement, und durch eine Anzahl von Mittelhandkomponenten gekennzeichnet ist, die jeweils einen Befestigungsteil für die Befestigung an einem der Mittelhandknochen und ein mit dem weiteren Gelenkelement der Handwurzelkomponente zusammenwirkendes Gelenkelement aufweisen.

Bevorzugte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung bilden Gegenstand der Unteransprüche.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Pig· 1 eine bevorzugte Ausführungsform

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der Erfindung in auseinandergezogener Seitenansicht,

die Fig. 2 und 3 die Handwurzelkomponente der in

Pig, I dargestellten Anordnung in Draufsicht und Stirnansicht, und

Pig, ¹J die Speichenkomponente der in

Pig, I dargestellten Anordnung in Draufsicht,

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist in mit Bezug zur Handfläche orthogonaler Richtung gesehen dargestellt und weist eine Speichenkomponente 10, eine Handwurzelkomponente 20 und vier gleiche Mittelhandkomponenten 30 auf.

Die Speichenkomponente 10 besitzt einen als konischen Markkanalsporn 11 ausgebildeten Befestigungsteil und ein Gelenkelement 12, welches im wesentlichen U-förmig ausgebildet und mit seiner Basis einstückig mit dem dickeren Ende des MarkkanalSporns 11 verbunden ist, so daß die

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Speichenkomponente insgesamt eine Y-artige Form aufweist. Das Gelenkelement 12 ist mit Bezug auf eine in Pig, I eingezeichnete Vertikalachse symmetrisch, jedoch ist der Markkanalsporn 11 seitlich versetzt am Gelenkelement 12 angesetzt. Die Innenfläche des Gelenkelements 12 ist eine mit Bezug zur U-Form symmetrische, ringabschnittförraige, konkave, kugelsegmentförmige Gelenkfläche 13,

Die -Handwurzelkomponente 20 weist ein Gelenkelement und ein weiteres Gelenkelement 22 auf, welche einstückig miteinander ausgebildet und durch einen Halsteil 23 miteinander verbunden sind. Das Gelenkelement 21 hat die Form einer Kugel mit zwei einander diametral gegenüberliegenden gleichen Planflächen 24, Der Halsteil 23 ist derart an der verbleibenden Kugelfläche 25 angesetzt, daß diese Kugelfläche symmetrisch, ringabschnittförmig, konvex und kugelsegmentförmig ist. Die Form dieser Kugelfläche 25 ist gleich der Form der Gelenkfläche 13 der Speichenkomponente mit der Ausnahme, daß es sich bei der Kugelfläche 25 um eine konvexe Fläche und bei der Gelenkfläche 13 um eine konkave Fläche handelt. Diese beiden Flächen weisen gleiche sphärische Krümmungsradien auf und bilden zwei miteinander zusammenwirkende komplementäre Gelenkflächen, obwohl sie nicht in allen

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Einzelheiten miteinander übereinstimmen. Die Winkelausdehnung 14 in Ringumfangsrichtung der Gelenkfläche 13 ist nämlich kleiner als die entsprechende Ausdehnung 26 der Fläche 25, jedoch größer als l80°. Die Summe der einander entsprechenden, rechtwinklig zur Ringumfangsrichtung gesehenen Winkelausdehnungen 15 und 27 der Flächen 13 und 25 soll höchstens 180° betragen.

Das weitere Gelenkelement 22 der Handwurzelkomponente ist mit dem anderen Ende des Halsteils 23 des ersteren Gelenkelements 21 einstückig verbunden, so daß insgesamt eine T-Form entsteht, wobei das Gelenkelement 22 den Querbalken und das Halsteil 23 den Schaft darstellt. Die Oberseite des weiteren Gelenkelements 22 ist in Längsrichtung konvex gekrümmt und mit einem sich über seine ganze Länge erstreckenden offenen Schlitz 28 versehen. Der Schlitz 28 besitzt über seine ganze Länge eine gleichförmige, kreisförmig gerundete, einen mehr als 180° betragenden Winkel umfassende Querschnittsform und dient als weitere Gelenkfläche der Handwurzelkomponente.

Die Hittelhandkomponenten 30 weisen jeweils einen Befestigungsteil 31 auf, der als Markkanalstift ausgebildet ist und an einem Ende in einem kugelförmigen

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Gelenkelement 32 endigt, welches einstückig mit dem Stift ausgebildet ist. Das Gelenkelement 32 weist etwa den gleichen Krümmungsradius wie die Querschnittsform des Schlitzes 28 der Handwurzelkomponente auf, so daß es eine zum Schlitz komplementäre Gelenkfläche darstellt. Der größte Durchmesser, des Stiftes 31 neben dem Gelenkelement 32 ist dabei kleiner als die Breite der Schlitzöffnung,

Als Werkstoffe für die dargestellte Anordnung werden gegenwärtig für die Speichenkomponente und die Mittelhandkomponenten Metall, beispielsweise eine geeignete Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung und für die Handwurzelkomponente Kunststoff, beispielsweise hochdichtes Polyäthylen, bevorzugt.

Bei der Einpflanzung der dargestellten Anordnung werden der Markkanalsporn 11 und die Markkanalstifte 31 mittels Acrylzement oder einer gleichwertigen Füllmasse in den Markkanälen der Speiche und der einzelnen Mittelhandknochen befestigt. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß der Versatz zwischen dem Markkanalsporn 11 und dem Gelenkelement 12 dazu dient, eine geeignete seitliche Lage im anatomischen Sinne mit Bezug auf die Speiche je nachdem herzustellen, ob das linke oder das

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rechte Handgelenk ersetzt werden soll. Daraus ergibt sich jedoch nicht die Notwendigkeit, jeweils gesonderte Speichenkomponenten für einen Ersatz des linken oder des rechten Handgelenks vorzusehen, da, wie leicht einzusehen ist, die dargestellte Speichenkomponente zu diesem Zweck einfach umgedreht werden kann.

Nachstehend wird das Zusammensetzen der Gelenkkomponenten erläutert. Die allgemeineren Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Gelenkelementen sind bereits oben mit Bezug auf die zueinander komplementären Gelenkflächen erläutert worden.

In das Gelenkelement 12 der Speichenkomponente wird das Gelenkelement 21 der Handwurzelkomponente eingesetzt, so daß die Gelenkflächen 13 und 25 dieser Gelenkelemente miteinander in Zusammenwirkung gebracht werden. Das Zusammensetzen der beiden Gelenkelemente erfolgt, während eine der beiden Gelenkkomponenten mit Bezug auf die andere Gelenkkomponente um 90° um ihre gemeinsame, in Fig, I dargestellte Längsachse gedreht ist. Nachdem die beiden Komponenten in dieser Weise zusammengebracht worden sind, wird eine der beiden Komponenten wiederum um 90° gedreht, wodurch die beiden Gelenkelemente nunmehr formschlüssig

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miteinander verbunden sind. Die sich ergebende Anordnung ist nach Art eines Kugelgelenks beweglich, obwohl der Bewegungsbereich, in welchem die beiden Komponenten formschlüssig miteinander verbunden bleiben, selbstverständlich begrenzt ist. Diese Situation ist jedoch nicht nachteilig, sondern bewußt so gewählt, damit die Bewegungsmöglichkeit der natürlichen Speichen-Handwurzel-Gelenkverbindung innerhalb dieser Grenzen simuliert werden kann, während es durch die Möglichkeit einer Trennung der beiden Gelenkelemente möglich ist, die Gelenkkomponenten während der Einpflanzung der'Prothese zusammenzusetzen, während die natürliche Gelenkkapsel geöffnet ist, Die Bewegungsmöglichkeit der natürlichen Speichen-Handwurzel-Gelenkverbindung weist zwei grundsätzliche Bewegungskomponenten auf, nämlich die Drehung der Hand zu Elle oder Speiche hin und Beugung und Streckung der Hand, Diese Bewegungskomponenten werden dadurch simuliert, daß die beiden Gelenkelemente 12 und 21 um ihren zur Ebene der Pig. I senkrechten gemeinsamen Durchmesser drehbar und außerdem um den in der Ebene der Fig, I liegenden, zur Längsrichtung senkrechten gemeinsamen Durchmesser drehbar sind. Die gelenkige Beweglichkeit dieser Gelenkkomponenten tragen auch der zirkumduktorischen Mitwirkung der natürlichen Handwurzelbewegungen Rechnung·

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Nachfolgend wird nunmehr das Zusammensetzen der Gelenkelemente der Mittelhandkomponenten und des weiteren Gelenkelements der Handwurzelkomponente erläutert. Die kugelförmigen Gelenkelemente 32 werden in den Schlitz 28 eingesetzt, indem sie nacheinander durch eine der offenen Stirnseiten des Schlitzes eingeschoben werden· Jede der so entstandenen Gelenkverbindungen ist nach Art eines Kugelgelenks beweglich und besitzt auch eine gewisse Verschieblichkeit in Schlitzlängsrichtung, Die gelenkige Beweglichkeit ist selbstverständlich mindestens in zur Zeichenebene der Fig. 1 senkrechter Richtung dadurch begrenzt, daß der jeweilige Markkanalstift 31 am Rand des Schlitzes anstößt. Der Schlitzrand kann gemäß Fig, 3 nach innen konisch konvergent ausgebildet sein. Außerdem ist sowohl die gelenkige Beweglichkeit als auch die Verschieblichkeit jeder Mittelhandkomponente durch die jeweils benachbarte Mittelhandkomponente begrenzt. Nach dem Einsetzen der Gelenkelemente 32 der Mittelhandkomponenten 30 werden die Enden des Schlitzes 28 zweckmäßigerweise verschlossen, wozu beispielsweise .selbstschneidende Schrauben Anwendung finden können, wie sie in Fig, I durch gestrichelte Linien 29 angedeutet sind. Die genannten Einschränkungen der Beweglichkeit ermöglichen jedoch immer noch eine geeignete Simulation der Gelenkigkeit des

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-unnatürlichen Handwurzel-Mittelhand-Gelenks, welche sehr gering ist und einfach zur Herstellung einer gewissen Nachgiebigkeit des Handtellers dient. Die gelenkige Beweglichkeit der Mittelhandkoraponenten in der Ebene der Fig, 1 und auch die Verschieblichkeit dieser Komponenten ist besonders nützlich, da sie innerhalb eines gewissen Bereiches eine Anpassung einer einzigen Prothesengröße an verschiedene Handgrößen ermöglicht.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, welches nur eine bevorzugte Ausfuhrungsform darstellt, sondern sie umfaßt auch im weiteren Rahmen des Erfindungsgedankens liegende Abwandlungen, Während beispielsweise die beschriebene Speichen-Handwurzel-Gelenkverbindung einfach aus zwei voneinander trennbaren Teilen besteht, sind andere Ausführungsformen, beispielsweise mit einem Befestigungsring zur Sicherung der formschlüssigen Verbindung des Kugelgelenks anwendbar. Ebenso braucht die Handwurzel-Mittelhand-Gelenkverbindung nicht in der beschriebenen Weise durch mehrere Kugeln und einen einzigen Schlitz gebildet zu sein, sondern es können einzelne Gelenkverbindungen ähnlich derjenigen der beschriebenen Speichen-Handwurzel-Gelenkverbindung vorgesehen sein. Der Mechanismus der·Speichen-Handwurzel-

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Gelenkverbindung kann sogar die Grundlage individueller Speichen-Handwurzel-, Handwurzel-Mittelhand-, Mittelhand-Finger- oder anderer Gelenkprothesen bilden. Ferner kann, während die dargestellte Speichen-Handwurzel-Gelenkverbindung das natürliche Speichen-Handwurzel-Gelenk auch hinsichtlich der Zuordnung von Gelenkkopf und Gelenkpfanne zu den einzelnen Komponenten nachbildet, diese Zuordnung umgekehrt werden. Eine ähnliche Umkehrung ist auch hinsichtlich anderer Formen der Handwurzel-Mittelhand-Verbindung möglich. Im Hinblick auf ein weiteres Beispiel einer Abwandlungsmöglichkeit ist darauf hinzuweisen, daß bei der dargestellten Anordnung keine Vorkehrungen für eine unmittelbare Verbindung des Daumens getroffen sind. Eine solche Daumenverbindung kann selbstverständlich mittels eines zusätzlichen, an geeigneter Stelle angeordneten Kugelgelenks zwischen der Handwurzelkomponente und einer weiteren "Mittelhandkomponente" vorgesehen werden, welches den größeren Bewegungswinkel des Daumens berücksichtigt.

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Claims

Patentansprüche

( 1, !Handgelenkendoprothese, gekennzeichnet durch eine Speichenkomponente (10) mit einem Gelenkelement (12) und einem Befestigungsteil (11) zur Befestigung an der Speiche, weiter durch eine Handwurzelkomponente (20) mit einem mit dem Gelenkelement der Speichenkomponente zusammenwirkenden Gelenkelement (21) und einem weiteren Gelenkelement (22), und durch eine Anzahl von Mittelhandkomponenten (30), die jeweils ein Befestigungsteil (31) für die Befestigung an einem der Mittölhandknochen und ein mit dem weiteren Gelenkelement der Handwurzelkomponente zusammenwirkendes Gelenkelement (32) aufweisen.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (12) der Speichenkomponente (10) und das erstgenannte Gelenkelement (21) der Handwurzelkomponente (20) sowie die Gelenkelemente·(32) der Mittelhandkomponenten (30) und das weitere Gelenkelement (22) der Handwurzelkomponente jeweils als Kugelgelenkelemente ausgebildet sind,
3, Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß jedes der durch die genannten Gelenkelemente gebildeten Kugelgelenke mindestens innerhalb eines Teilbereiches seiner gelenkigen Beweglichkeit eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden jeweiligen Gelenkelementen besitzt und daß die beiden jeweiligen Gelenkelemente bei über diesen Beweglichkeitsbereich hinausgehender gegenseitiger Relativbewegung voneinander trennbar sind,
4, Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (12) der Speichenkomponente (10) und das erstgenannte Gelenkelement (21) der Handwurzelkomponente (20) zueinander komplementäre, konvex bzw, konkav ausgebildete symmetrische Gelenkflächen (13, 25) von ringsegmentformiger und kugelsegmentartiger Form aufweisen,
5» Prothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Gelenkfläche (13) dem Gelenkelement (12) der Speichenkomponente (10) und die konvexe Gelenkfläche (25) dem erstgenannten Gelenkelement (21) der Handwurzelkomponente (20) zugeordnet ist.
6, Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkfläche des weiteren Gelenk-

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elements (22) der Handwurzelkomponente (20) durch einen stirnseitig offenen länglichen Schlitz (28) mit gleichförmiger, kreisrund gewölbter QuerSchnittsform gebildet ist und daß die Gelenkelemente (32) der Mittelhandkomponenten (30) jeweils kugelförmig ausgebildet und von einer Stirnseite her in den Schlitz einschiebbar sind.
7. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenkelemente (21, 22) der Handwurzelkomponente (20) durch einen halsartigen Teil (23) zu einer im wesentlichen T-förmigen Anordnung miteinander verbunden sind, wobei das erstgenannte Gelenkelement (21) und der Halsteil den Steg und das weitere Gelenkelement (22) den Querbalken der T-Form darstellen,
8. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Befestigungsteile (11, 3D jeweils durch einen vom zugehörigen Gelenkelement abstehenden Markkanalsporn gebildet sind.
9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Markkanalsporn (11) der Speichenkomponente (10) konisch ausgebildet ist und mit seinem dickeren Ende seitlich versetzt am Gelenkelement (12)

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angesetzt ist«

10, Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenkomponente (10) und die Mittelhandkomponenten (30) jeweils als einstückige Metallkonstruktion und die Handwurzelkomponente (20) als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet sind.

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