DE2611985A1

DE2611985A1 - Hueftkopf-endoprothese

Info

Publication number: DE2611985A1
Application number: DE19762611985
Authority: DE
Inventors: Friedrich Prof Dr Baumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-20
Filing date: 1976-03-20
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2611985C3; US4101985A; GB1511631A; CH610518A5; DE2611985B2; FR2344272A1

Description

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. DR. HlRMANN FAY

•ir-

Prof. Br.Friedrleh Saumann
üb Elrehweg 2
8580 Neuburg-Hied

Max Bernhard Ulrich.
Aiaselweg 55

7900 Ulm (Bonau) 79 ¥1», 22. Januar 1976

PS/4438 er

Hüftkopf-Endoprothese

BIe Erfim&ong betrifft eine Hüftkopf-Eadoprothese, bestehend aus Hüftkopf, Hais tmd Schaft, wobei der Schaft in einer Ebene leicht gekrüsMt und der Hais in derselben Ebene geneigt gegen die Längsrichtung des Schaftes an letzteren angesetzt, sowie eine bundartig ausgebildete Auflagefläche im Übergang tob Hals sum Schaft vorgesehen ist.

Bei bekannten Prothesen dieser Art verläuft der Schaft mit stetiger Krümmung zum freien Schaftende hin, wobei

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sich der Schaftquerschnitt von der Auflagefläche am Hals bis zum freien Schaftende hin stark verjüngt. Durch die Krümmung erhält der Schaft einen Verlauf, der dem Markkanal im Trochanter und Femur folgt. Schaftquerschnitt und Schaft länge werden so gewählt, daß der Schaft frei ohne Anlage an der Knocheninnenseite in äen Markkanal eingesetzt und mittels Knochenzement im Markkanal fixiert werden kann, wobei die Auflagefläche zwischen Schaft und Hals der Resektionsfläche anliegt, längs welcher der Pemurkopf zuvor entfernt wurde. Derartige Prothesen zeigen den Nachteil, daß sich der zunächst im Knochenzement eingebettete und fixierte Schaft nach einiger Zeit als Folge der Beanspruchung der Prothese lockern kann, wodurch eine weitere Operation notwendig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Htiftkopf-Eadoprothese der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Verzicht auf die Verwendung von Knochenzement im Harkkanai dauerhaft fixiert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schaft auf der bezüglich seiner Krümmung innen-

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liegenden Seite sowohl an der Auflagefläche als auch an seinem freien Ende sowie etwa mittig dazwischen an seiner Krümmungsaußenseite je eine Anlagefläche aufweist, von welchen die innenseitige Anlagefläche am freien Schaftende und die außenseitige Anlagefläche in Schaftlängsrichtung gerade und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und an ihren jeweils beiden Enden an geneigte oder gekrümmte und dadurch hinter die Anlagefläche zurücktretende Flächenpartien anschließen.

Der dadurch erreichte Portschritt besteht im wesentlichen darin, daß die drei am Schaft der Prothese vorgesehenen Anlageflächen eine stabile Dreipunkt-AbStützung des Schaftes im Markkanal unmittelbar an der Knochenwand von Trochanter und Pemur ermöglichen. Die Ausbildung dieser Anlageflächen vermeidet unzulässig hohe Beanspruchungen des Knochens bei ausreichend fester Dreipunkt-Verspannung des Schaftes. Im Ergebnis kann durch diese Dreipunkt-Verspannung in Verbindung mit der durch die Auflagefläche am Halsanfang vermittelten Abstützung die Prothese im Knochen ohne Knochenzement und damit dauerhaft fixiert werden. Die außerhalb der Anlagefläohen zu-

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nächst verbleibenden Hohlräume zwischen Schaft und Knochen bzw. Knochengewebe können durch körpereigene Knochengewebsmasse gefüllt und dadurch zum schnellen Verwachsen gebracht werden. Vorzugsweise verläuft auch die an die Auflagefläche anschließende innenseitige Anlagefläche gerade, jedoch in Richtung zum Hals hin geneigt. Im allgemeinen wird man die Anlageflächen als Ebenen ausbilden, die senkrecht zur Krümmungsebene des Schaftes stehen, um eine überall gleichmäßige und sichere Adage des Schaftes an der Knochenwand zu erreichen. TEn dabei keine zu hohen Flächenpressungen zu erhalten, empfiehlt sich eine Ausbildung, bei der die krümmungsaußenseitige Anlagefläche mindestens doppelt so lang wie die beiden innenseitigen Anlageflächen ist, die unter sich etwa gleich lang sein können. Der tibergfig von der außenseitigen Anlagefläche zur innenseitigen Anlagefläche am freien Schaftende erfolgt zweckmäßig derart, daß der Schaft mit einem im Vergleich zum übrigen Schaftteil stärker gekrümmten Endabschnitt in der innenseitigen Anlagefläche endet.

TJa die unter Belastung an der Prothese angreifenden Hebelkräfte zu reduzieren und gleichzeitig das Körpergewicht günstig abzufangen, empfiehlt, β ich im Rahmen der Erfindung eine Gestaltung

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der Prothese derart, daß "bei möglichst großem Kopf durchmesser der Hals möglichst kurz: ist, daß also der Abstand zwischen der zur außenseitigen Anlagefläche etwa parallelen Längsmittelachse des Schaftes und dem Mittelpunkt des Hüftkopfes kleiner als 25mm ist. Im übrigen kann der Schaft mit Löchern zum Durchwachsen von Khochenmaterial versehen sein. Schließlich besteht zur weiteren festen, auch Mikro-Bewegungen ausschließenden Fixierung der Prothese im Trochanter-Massiv die Möglichkeit, eine in der Längsachse des Halses verlaufende, an der konvexen Außenseite des Schaftes offene Sackbohrung mit einem Muttergewinde im Bereich des Bohrungsgrundes für eine Schraube mit Gegenhalterplatte vorzusehen. Das Trochanter-Massiv kann dann beim Anziehen der Schraube zwischen der Gegenhalterplatte und der Auflagefläche der Prothese gleichsam eingespannt werden, was die Gefahr nachträglicher Lockerungen des Prothesensitzes sicher ausschließt.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine vollständige Hüftgelenkprothese, bestehend aus der bisher allein beschriebenen Hüftkopfprothese und aus einer dazu passenden Gelenkpfannenprothese. Insoweit besteht die Erfindung darin, daß die aus einem autoklavierbaren körperverträglichen Kunststoff bestehende Gelenkpfanne im

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Pfannenboden mit von. der konkaven Pfanneninnenseite her versenkten Löchern zum versenkten Einsetzen von Schrauben versehen ist, die ein Festschrauben der Pfanne im Becken ermöglichen. Vorzugsweise sind zwei solcher löcher bei einer Wandstärke der Pfannenprothese von etwa 4mm vorgesehen. Im übrigen besteht zur randseitigen Fixierung der Pfanne die Möglichkeit, daß die Pfanne randseitig einen Haltering mit etwa radial nach außen überstehenden Laschen trägt und daß die Laschen mit Schraubenlöchern versehen sind. Der Haltering kann in einen Falz eingelegt sein, der an der äußeren Randkante der Pfanne umläuft.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Hüftkopf-Endoprothese in Seitenansicht ,

Fig. 2 eine Ansicht des Schaftendes der Prothese nach Fig. 1 in Richtung des dort eingetragenen Pfeiles II,

Fig. 3 den Schnitt III - III in Fig.1,

Fig. 4· den Schnitt in IV - IV in Fig. 1,

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Fig. 5 den Schnitt V - V in Pig. 1,
Pig. 6 den Schnitt VI - VI in Pig. 1,

Pig. 7 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Dreipunkt-Abstützung des Schaftes der erfindungsgemäßen Prothese im Schenkelknochen,

Pig. 8 eine Gelenkpfannenprothese nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht,

Pig. 9 einen Schnitt durch die Gelenkpfannenprothese nach Pig. 8,

Pig.10.eine Schemazeichnung zur Erläuterung der Belastungsverhältnisse an einer Hüftkopfprotheae nach der Erfindung.

Sie in der Zeichnung dargestellte Hüftkopf-Endoprothese besteht ihrem grundsätzlichen Aufbau nach aus dem Hüftkopf 1, dem Hals 2, und dem Schaft 3. Der Schaft 3 ist in einer in Pig. 1 mit der Zeichenebene übereinstimmenden, in Bezug auf den Patienten etwa lateralen Ebene leicht gekrümmt. In derselben Ebene ist der Hals 2 gegen die in Fig. 1 mit 5 bezeichnete Längerichtung des Schaftes

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3 geneigt an das obere Schaftende angesetzt, wobei im Übergang vom Schaft 3 zum Hals 2 eine bundartig ausgebildete Auflagefläche 4 vorgesehen ist. Der Schaft 3 ist auf seiner bezüglich seiner Krümmung innen liegenden Seite 6 sowohl an der Auflagefläche 4 als auch an seinem freien Ende 7 mit je einer Anlagefläche 8, 9 versehen. Eine weitere Anlagefläche 10 befindet sich etwa mittig zwischen den vorgenannten beiden Anlageflächen 8, 9 an der Krümmungsaußenseite 11 des Schaftes 3· Die innen- ' seitige Anlagefläche 9 am freien Schaftende 7 und die außenseitige Anlagefläche 10 verlaufen in Schaftlängerichtung 5 gerade und im wesentlichen parallel zueinander. An jeweils beiden Enden dieser beiden Anlageflächen 9t 10 schließen geneigte oder gekrümmte und dadurch hinter die Anlagefläche 9 bzw. 10 zurücktretende Flächenpartien 12, 13 an. Ein Blick auf Fig. 7 läßt erkennen, daß die Längsrichtung 5 des Schaftes 3 In wesentlichen mit der distalen Richtung übereinstimmt, während die Krümmungsinnenseite 6 des Schaftes 3 die mediale Seite, die Krümmungsaußenseite 11 die laterale Seite bildet. Im Ausführungsbeispiel verläuft auch die an die Auflagefläche 4 anschließende innenseitige Anlagefläche 8 gerade, jedoch In Richtung zum Hals 2 hin geneigt. Im einzelnen beträgt der Winkel 14 zwischen der Auflagefläche 4 und der Schaftlängsrichtung 5 etwa 45°$ während die Länge-

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achse 15 des Halses nicht ganz senkrecht auf der Ebene der Auflagefläche 5 steht. Die Neigung der an die Auflagefläche 4 anschließenden innenseitigen Anlagefläche 8 entspricht im wesentlichen dem Verlauf der Innenseite des Trochanter minor, der in Fig. 7 mit 16 bezeichnet ist, während der Trochanter maior die Bezugsziffer 17 und der Femur die Bezugsziffer 18 tragen.

Im Ausführungsbeispiel sind sämtliche Anlageflächen 8, 9 t 10 als Ebenen ausgebildet, die senkrecht zur Krümmungsebene des Schaftes 3t in der gewählten Zeichnungsdarstellung also senkrecht zur Zeichnungeebene stehen. Das lassen die Fig. 3 bis unmittelbar erkennen. Die krümmungsaußenseitige Anlagefläche 10 ist mindestens doppelt so lang wie die beiden innenseitigen Anlageflächen 8, 9 die unter sich etwa gleiche Länge besitzen. Im Übergang von der krümmungsaußenseitigen Anlagefläche 10 zur innenseitigen Anlagefläche 9 am Schaftende 7 besitzt der Schaft 3 einen im Vergleich zum übrigen Schaftteil stärker gekrümmten Endabschnitt 19t der in der innenseitigen Anlagefläche 9 endet.

Im Ergebnis kann entsprechend Fig. 7 die Prothese so in Trochanter 16, 17 und Femur 18 eingesetzt werden, daß der Schaft 3

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sich in den Anlageflächen 8, 9, 10 unmittelbar gegen den Knochen abstützt, dadurch eine stabile Dreipunkt-Abstützung und eine entsprechende Verspannung erfährt. Zur Fixierung des Schaftes 3 im Knochen bedarf es daher keines Knochenzementes. Die außerhalb der Anlageflächen 8, 9» 10 zwischen dem Schaft und dem Knochen verbleibenden Hohlräume können mit einer körpereigenen Knochengewebsmasse ausgefüllt werden.

Der Sitz der Hüftkopfprothese ist um so besser gegen spätere Lockerungen gesichert, je geringer die unter Belastung auf die Prothese wirkenden Hebelkräfte sind und je weniger die Möglichkeit besteht, daß die Prothese in ihrem Sitz Bewegungen, und seien es auch nur Mikrobewegungen, ausführen kann. Zur Reduzierung der Hebelkräfte empfiehlt es sich, daß bei möglichst großem Kopf durchmesser der Abstand 21 zwischen dem Mittelpunkt 20 des Hüftkopfes 1 (Fig. 1) und der zur außenseitigen Anlagefläche 10 etwa parallelen Längsmittelachse 22 des Schaftes 3 möglichst klein, insbesondere kleiner als 25mm ist. Ein möglichst großer Hüftkopfdurohmesser von etwa 42mm läßt das Körpergewicht günstig abfangen. Die sich dann einstellenden Belastungsverhältnisse eind aus Fig. 10 ersichtlich. Sie zeigt sohematisch das Skelett des linken Beines in Vorderansicht · Mit 23 1st die

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Spurgerade bezeichnet, in der die durch Fuß und Unterschenkel gelegte a.p.-Ebene (anterior-posterior) die Zeichenebene schneidet. Mit 21 ist wieder das vorerwähnte Abstandsmaß bezeichnet, das zwischen dem Mittelpunkt des Hüftkopfes 1 und der Längsmittelachse 22 des Schaftes 3 besteht. Man erkennt, daß infolge dieses Abstandsmasses der Mittelpunkt des Hüftkopfes 1 in der a.p.-Ebene, also sehr genau in der Schwerpunktslinie über dem Fuß.liegt. Im übrigen kann der Schaft 3 in seiner Gestalt der Kurvatur des Femurs 18 sowohl in der a.p.-Ebene als auch in der Lateralebene (Zeichenebene in den Fig. 1, 7 und 10) folgen, die Prothese also als "rechte" und "linke" Form ausgebildet sein. Erforderlich ist dies aber im Rahmen der Erfindung nicht.

Der Schaft 3 kann mit Löchern 24 zum Durchwachsen von Knochenmaterie versehen sein.

Zur weiteren, auch Mikrobewegungen verhindernden Fixierung der Prothese besteht die aus Fig. 7 ersichtliche Möglichkeit einer Verspannung der Prothese am Trochanter-Massiv 16, 17. Dazu ist im oberen Teil des Schaftes 3 und im Hals 2 eine in der Halslängs achse 15 verlaufende, an der konvexen Außenseite 11 des Schaftes

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3 offene Sackbohrung 25 mit einem Muttergewinde 26 im Bereich des Bohrungsgrundes vorgesehen. In das Muttergewinde 26 greift eine das Trochanter-Massiv durchsetzende Spannschraube 27, deren Schraubenkopf 29 über eine Gegenhalterplatte 28 außen am Knochen abgestützt ist.

Die Hüftgelenkpfanne in den Fig. 8 und 9 trägt das Bezugszeichen 30. Sie besteht aus einem autoklavierbaren körperverträglichen Kunststoff in einer Wandstärke von etwa 4mm. Im Pfannenboden ist sie mit lediglich in Fig. 9 erkennbaren Löchern 31 versehen, die von der Pfanneninnenseite 33 her versenkt sind. Diese löcher 31 können versenkte Schrauben 32 aufnehmen, mit welchen die Pfanne im Becken fixiert werden kann. In der Regel genügen zwei solcher Löcher 31. Zur weiteren randseitigen Befestigung der Pfanne 30 dient ein Haltering 34 mit etwa radial nach außen überstehenden Laschen 35» die Schraubenlöcher 36 zur Aufnahme weiterer, in der Zeichnung allerdings nicht dargestellter Befestigungsschrauben aufweisen. Die Lage der Laschen 35 ist so gewählt, daß sie an den dicksten Stellen an der Acetabulum-Peripherie am Becken angeschraubt werden können. Im einzelnen kann die Pfanne 30 an der äußeren Randkante einen umlaufenden Falz 37 aufweisen, in den der Haltering 34 eingelegt ist.

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Sine derartige Ausführungsform empfiehlt sich besonders bei aus Metall bestehendem Haltering 34.

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Claims

I^Btlftkopf-Eadoprothese, liest eilend aus Hüftkopf _f Hals und Schaft, wobei der Schaft in einer Ebene leicht gekrümmt und der BaIs in derselben Ebene geneigt gegen die Xängsrichtung des Schaftes an letzteren angesetzt, sowie eine bandartig ausgebildete Auflagefläche im Hi'* gang vom BaIs sun Schaft vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (3) auf der bezüglich seiner Krümmung innenliegenden Seite (6) sowohl an der Auflage— fläche (4) als auch an seinem freien Ende (7) sowie etwa mittig dazwischen an seiner ErümmungsauBenseite (11) je eine Anlagefläche (β, 9_f 10) aufweist, von welchen die innenseitige Adbgeflache (9) am freien Schaftende (7) und die außenseitige Anlagefläche (10) in Schaftlängsrichtung (5) gerade und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und an ihren jeweils beiden Enden an geneigte oder gekrümmte und dadurch hinter die Anlagefläche (9 bzw. 10) zurücktretende Flächenpartien (12, 13) anschließen.

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2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die an die Auflagefläche (4) anschließende, innenseitige Aniageflache (B) gerade, jedoch in Richtung zum Hais (2) hin geneigt verläuft.
5· Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aniageflachen (8, 9» 10} als Ebenen ausgebildet sind, die senkrecht zur Krümmungsebene des Schaftes (3) stehen.
4. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die krümmungsatzSenseitige Anlagefläche (10) mindestens doppelt so lang wie die beiden innenseitigen Anlageflächen (3, 9) ist, die unter sich etwa gleich lang sind.
5. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (3) Bit einem im Vergleich zum übrigen Schaftteil stärker gekrümmten Endabschnitt (19) in der innenseitigen Anlagefläche (9) endet.

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6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (21) zwischen der zur außenseitigen Anlagefläche (10) etwa parallelen Längsmittelachse (22) des Schaftes (3) und dem Mittelpunkt (20) des Hüftkopfes (1) bei möglichst großem Kopfdurchmesser kleiner als 25mm ist.
7. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) mit Löchern (24) versehen ist.
8. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Längsachse (15) des Halses (2) verlaufende, an der konvexen Außenseite (11) des Schaftes (3) offene Sackbohrung (25) mit einem Muttergewinde (26) im Bereich des Bohrungsgrundes für eine Schraube (27) mit Gegenhalterplatte (28) vorgesehen ist.
9. Hüftgelenkprothese aus einer Hüftkopfprothese nach den Ansprüchen 1 bis 8.und aus einer Gelenkpfannenprothese, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem autoklavierbaren körperverträglichen Kunststoff bestehende Gelenkpfanne (30)

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im Pfannenboden mit von der konkaven Pfanneninnenseite (33) her versenkten Löohern (31) für versenkte Schrauben (32) zur Befestigung der Pfanne im Becken versehen ist.
10. Hüftgelenkprothese nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Gelenkpfanne (30) etwa 4mm beträgt und zwei versenkte Löcher (31) vorgesehen sind.
11. Hüftgelenkprothese nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (30) randseitig einen Haltering (34) mit etwa radial nach außen überstehenden Laschen (35) trägt, und die Laschen (35) mit Schraubenlöchern (36) versehen sind.
12. Hüftgelenkprothese nach Anspruch 11, dadurch gekennzeiehn&t> daß die Pfanne (30) an der äußeren Randkante einen umlaufenden Falz (37) aufweist, in den der Haltering (34) eingelegt ist.

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