DE2617749C2

DE2617749C2 - Gelenkendoprothese

Info

Publication number: DE2617749C2
Application number: DE2617749A
Authority: DE
Inventors: Per Ingvar Branemark; Bo Thuresson af 43139 Molndal Ekenstam
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-22
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FR2310121B1; GB1525667A; DE2617749A1; FR2310121A1; SE403884B; CA1078551A; SE7504625L

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkendoprothese zur Implantation mittels Knochenzement, bestehend aus einem Prolhcscnkörpcr und einem Trägcrclemcnt mit die Trägcrclcmcntwand durchsetzenden öffnungen.

Bei einer bekannten Hüfigclcnkprothcsc der vorstehend beschriebenen Art (DH-OS 23 14 708) ist die Gelenkpfanne zweiteilig gestaltet. Sie besieht aus einer Kunststoffpfannc. die die eigentliche Gelenkpfanne bildet, sowie aus einer Stützlagcrung aus Metall für die Kunststoffpfannc in welche diese eingesetzt ist. Die StUtzlagerung ist im wesentlichen auf den Pfanncncingang am Becken beschränkt und setzt sich zum Pfanneninneren hin in Form von Stegen oder Zacken fort, die zwischen sich Öffnungen bilden. Das Einsetzen der kompletten Gelenkpfanne erfolgt in der Form, daß zunächst die Stutzlagerung mit Knochenzement in die

S vorbereitete Pfanne des Hüflknochens eingesetzt wird

und anschließend Knochenzement in die Stüizlagcning eingebracht und darin die Kunststoffpfanne fixiert wird.

Bei dieser bekannten Gelenkendoprothese laßt es

sich nicht vermeiden, daß die ganze ausgearbeitete Pfannenflächc des Hüflknochens von Knochenzement bedeckt wird. Das ist jedoch von Nachteil weil die Aushärtung des Knochenzements bei einer -relativ - hohen Temperatur erfolgt, durch die das Knochengewebe im Laufe der Zeit abgetötet wird, so daß sich auf

IS längere Sicht das Trägcrclcmcnt für den Prothcsenkörpcr und damit auch dieser lockern kann.

Der gleiche Nachteil besteht nach einer anderen bekannten Gelenkendoprothese für ein Kniegelenk (DE-AS 23 10 113). bei der die Proihcsenkörpcr mit Sticlartigcn, jedoch hohlen Fortsätzen versehen sind. Die hohlen Fortsätze weisen Durchtrittsöffnungen auf, so daß darin eingebrachter Knochenzement nach außen treten und den zwischen der Außenseite der Fortsätze und der Knochenbohrung vorhandenen Innenraum vollständig ausfüllen kann. Die Durchtrittsöffnungen erfüllen somit nur cjie Aufgabe, das llindurchtrcicn des Knochenzement und das Umfließen des Fortsatzes durch Knochenzement zu ermöglichen und im übrigen durch einen gewissen Formschluß zur Verbesserung der

Verankerung beizutragen.

Zur Beseitigung des vorstehend beschriebenen Nachteils der bekannten Gelcnkcndoprothcscn ist bereits beschrieben worden, die Proihcscnkörpcr unmittelbar in die Knochenbohrungen einzupassen.

wozu diese entsprechend genau bemessen sein müssen (Zeitschrift Orthopädie 112 (J974) S. 27 bis 33). Zusätzlich wird es dabei als vorteilhaft erachtet, die Außenfläche der in die Knochenbohrungen einzupassenden Teile der Prothewnkörpc; mil Ringrippen

^₀ od. dgl zu versehen, so daß beim Einschlagen sich Knochcnmatcric von der eng passenden Knochenbohrung abschabt und damit die zwischen den Ringrippen befindlichen Höhlungen teilweise ausfüllt. Diese Vorgangsweise gibt auf längere Sicht eine vorteilhafte Einbettung der Prothesenkörper in die Knochenbohrung, weil dpr nachteilige Einfluß von Knochenzement vermieden wird. Jedoch setzt sie eine sehr lange Ruhigsleliung der frisch implantierten Gelenks voraus, weil das Heranwachsen der Knochensubstanz an den

J₀ Prothesenkörper lange Zeit benötigt. Eine Belastung des Gelenks schon verhältnismäßig kurze Zeit nach dem Einsetzen der Prothese ist nämlich nur unter der Voraussetzung denkbar, daß die Prothesenkörper sehr streng in die vorbereiteten Knochenbohrungen cingc-

J₅ fügt werden. Das hat aber wiederum zur Folge, daß an den prominenten Punkten der Prothesenkörper, ζ. B. an den KSmmcn der Ringrippen, Druckspitzen bei Belastung in der Knochensubstanz nuftrcicn, die eine mechanische Überlastung und eine daraus resultierende

J₀ KnocliQnrcsorpiion an diesen Stellen bedingen. Der dnmit verbundene Abbauprozeß kann auch diejenigen Bereiche erfassen, in denen die Knochcnsubsianz an den Prothesenkörper heranwuchst, so daß dann nicht nur auf kurze Sicht, sondern auch auf längere Dauer mit einer Schädigung und einer daraus resultierenden Lockerung der Prothese gerechnet werden muß. Schließlich ist eine auf dem gleichen Prinzip beruhende Zementfrei-Endoprothese bekannt (DE-OS 24 04 214),

bei der an einem harten metallischen Prothesenkern eine Wicklung aus Streckmetall angeschweißt ist, die den Prothesekern dicht umschließt Die Öffnungen des Sireckmetalls überdecken einander zumindest teilweise in der Wicklung, so daß dadurch gewundene Kanäle entstehen, in welche Knochensubstanz in Richtung auf den Prothesenkern einwachsen kann und allseitig eine Befestigungsfunktion ausübt Die durch die öffnungen •gebildeten Poren müssen offen bleiben, weil andernfalls die Knochensubstanz nicht einwachsen kann, so daß sich die Anwendung von Knochenzement verbietet Aus diesem Grund erfordert die Anwendung dieser bekannten Endogelenkprothese einige Wochen Ruhestellung vor der Belastung, weil erst nach diesem Zeitraum eine wirksame biologische Verankerung des Implantates erreicht ist

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkendoprothese gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I zu schaffen, bei deren Implantation der Kontakt von Knochenzement mit der Knochenbohrung auf den Bereich der im Tragereicnient vorgesehenen Öffnungen beschränkt werden kann, so daß schon kurz nach dem Aushärten des Knocheitzemcnts eine Betastung des Gelenks möglich ist. darüber hinaus aber auch auf lange Sicht eine einwandfreie Halterung der Prothese erzielt wird.

Erfindungsgcmäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß da». Trägerelement rohrförmig gestaltet ist, daS die Öffnungen im gegenseitigen Abstand Ober der Länge und dem Umfang des Trägerelements verteilt sind, und daß der Prolhcsenkörper in dem Trägerelcmcnt durch ein Befestigungsmittel befestigbar ist

Bei der Implantation der erfindungsgemäßcn Gelenkendoprothese wird der zu behandelnde Knochen in bekannter Weise zunächst ausgearbeitet und dann das rohrförmige Trägerelement eingesetzt Anschließend wird Knochenzement in dasTrägerelemenl eingegeben, so daß er örtlich durch die seitlichen Öffnungen hindurchdringt und die Wandung der Knochenbohrung nur ίιη der Stelle dieser öffnungen berührt. Der Knochenzement härtet dann aus, und der Prothesenkörper wird entweder vor oder während des Aushärtens eingesetzt und an Ort und Stelle im Trägerelement mittels eines Befestigungsmittels, z. B. ebenfalls durch Knochenzement, befestigt

Bei dieser Anordnung wild allenfalls der Teil des Knochengewebes geschädigt, der mit dem Knochenzement in Kontakt steht Der Knochenzement bildet jedoch ein Gerüst, das auf jeden Fall zunächst ausreicht, das rohrförmige Trägerelemcnt über eine kurze oder mittlere Zeitdauer hinweg gegen die auftretenden Befjstungcn zu halten. Diese Zeitdauer ist ausreichend, um das Knochengewebe nach innen wachsen zu lassen und den übrigen Teil des rohrförmigen Trägerelements an Ort und Stelle zu verankern. Wenn somit die Bindung zwischen dem Knochenzement und dem Knochen sich löst, wie das zu gegebener Zeit der Fall sein wird. h?lt das Knochengewebe selbst dasTrägerelcment fest.

Das Trägerclement kann in einer Anzahl unterschiedlicher Formen ausgebildet sein. So ist nach einer Ausführung vorgesehen, daß es aus einem Innenrohr und einem Außenrohr besteht, die mit öffnungen versehen sind, wobei das Innenrohr eine geringere Anzahl von öffnungen als das Außenrohr aufweist, die sich mit öffnungen des Außenrohres decken. Der Knochenzement durchsetzt die übereinanderliegenden öffnungen, während die restlichen öffnungen im Außenrohr dazu ctienen, die Verankerung des Trägerelements durch das heranwachsende Knochengewebe zu unterstützen.

In einer anderen Ausgestaltung kann das Trägerelcment ein Gitter- oder Maschenmaterial aufweisen.

S dessen Maschenöffnungen ebenfalls eine gute Verankerung für das wachsende neue Knochengewebe ergeben. Die Innenseite des Maschenmaterials kann mit einer Wandung aus keramischem Werkstoff ausgestattet sein, in dem öffnungen vorgesehen sind. Die öffnungen decken sich mit den seitlichen Maschenöffnuiigcn. Diese Anordnung wirkt als Wärmeschranke gegenüber der Wärmeentwicklung des Knochenzements.

Nach einer weiteren Ausführungsform besteht das Trägerelemcnt aus einem mit öffnungen versehenen

IS Außenrohr und einem Innenrohr, in dem öffnungen bildende Ausdrückungen vorgesehen sind, die Außenrohr und Innenrohr in gegenseitigem radialem Abstand halten. Bei dieser Ausführungsform fließt der Knochenzement auf einem gewundenen Weg von innen nach außen, so daß dadurch eine bcr.ere Bindung entsteht
Anstelle von oder zusätzlich zu ict Verwendung von

Knochenzement als Befestigungsmittel für den Proihesenkörper im Trägcrclcmeni kann das Trägerelement auch nach innen vorstehende Vorsprünge aufweisen, die 2$ p-it Teilen des Prothcsenkörpers im Sinne einer Fixierung zusammenwirken.

Schließlich kann das rohrförmige Trägerelement auch schraubenförmig durch ein Schraubenband gestaltet sein, so daß anstelle von im gegenseitigen Abstand angeordneten öffnungen eine einzige schraubenförmige öffnung vorgesehen ist, und das Trägerelemcnt kann auch so gestaltet sein, daß es radial aufweitbar ist.

AusführungsbcispieledcrerfindungsgemäßenGclcnkendoprothcse sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei Knochenenden, die mit einer Endoprothese nach der Erfindung versehen sind;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht des Trägerelcmems für die Anordnung gemäß F i g. 1:

Fig.3, 4 teilweise Stirnansichten zweier weiterer Ausführungsformen des Trägerelements:

F i g. 5, 6 seitliche Ansichten zweier weiterer Ausführungsformen desTrägerelemcnis;

F i g. 7 einen Querschnitt einer weiteren Ansführungsform des Trägerelements und

Fig.8 eine modifizierte Ausführungsform des Befestigungsmittel für den Prothesenkörper.

In Fig. I sind zwei Knochenenden 10 und Il _J0 ersichtlich, die mittels eines Kugcl/Pfannen-Gcienks aneinander gekoppelt werden sollen. Die Knochenenden 10 und 11 weisen Bohrungen 12, 13 auf, in welche jeweils ein rohrförmiges Trägerelement 14 bzw. 15 eingesetzt ist. Die rohrförmigen Trägerelemcnte 14,15 sind mit einer Vielzahl seillicher Öffnungen lö versehen, die in gegenseitigem Abstand sowchl der Länge nach als auch Ober den Umfang des Trägerelemcnts verteilt sind. Das Trägerelement 15 weist ein geschlossenes Ende 17 auf, das ebenfalls mit ähnlichen Öffnungen 16 versehen ist

Ein Prothesenkörper mit einem Schaft 18 und einer Kugel 19 ist mit dem Schaft 18 in da Trägerelement 14 eingesetzt. Ein komplementär gestalteter Prothesenkörper in Form einer Pfanne 20 ist mit dem Trägerelemcn". 15 verbunden.

Knochenzement wird in den Raum 21 zwischen dem Schaft 18 und dem Trägerelemcnt 14 bzw. zwischen der Pfanne 20 und dem Trägerelcment 15 eingebracht und

Hierzu 3 Statt Zeichnungert

5 6

durch die öffnungen 16 in Kontakt mit der Bohrungswandung im Bereich ausschließlich dieser öffnungen gepreßt. Der verbleibende Teil der CCnochenbohrung wird von dem Knochenzement nicht berührt. Der Knochenzement dient dazu, da* lagerelement für eine s kurze oder mittlere Zeil zu fixieren. Das Knochengewebe an der Stelle der öffnungen 16 wird entweder auf Grund der erhöhten Temperatur bei der Wärmeentwicklung des Knochenzements oder auf Grund der eintretenden chemischen Reaktion abgetötet. Jedoch genügt die Befestigung, um die Prothese für eine gewisse Zeit zu halten. Während dieser Zeit beginnt das nicht abgetötete Knochengewebe, d.h. das dem unperforierten Teil des Trägerclements gegenüberliegende Gewebe, nach innen zu wachsen und verankert ,₅ das Trägerelemcnt fest und dauerhaft. Knochenzement dient außerdem zur Befestigung und Halterung der Prothcsenkörper 18,19 und 20.

Wie sich aus Fig.2 ergibt, sind die öffnungen 16 längs einer Schraube angeordnet. Die Löcher sind rund, können jedoch jede andere Form haben und z. B. auch Langlöchersein.

Wie die F i g. 3 zeigt, kann das rohrförmigc Trägerclement auch ein Siebmaierial 28 umfassen, das eine Vielzahl seitlicher öffnungen 16 enthält. Darüber hinaus ist innen eine Wand 29 aus keramischem Werkstoff vorgesehen, die ebenfalls öffnungen 33 enthält.

Die in F i g. 4 dargestellte Gelenkprothese besteht aus einem Innenrohr 24 und einem AuOcnrohr 25, wobei das Außenrohr 25 eine Anzahl von öffnungen 2. «lufweisl, ._ die seine Wand durchsetzen. Das Innenrohr 24 besitzt eine kleinere Anzahl von Offnungen 27. die sich mi', öffnungen 26 des Außcnrohrcs 25 decken. Auf diese Weise bilden die verbleibenden öffnungen 26 des Außenrohres 25 Verankerungsansätze für das Knochengewebe.

Die F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform des TrägcrelementSi die rad»! aufweitbar ist und eine fcjnnslücric oder genutete Außenfläche besitzt, in welcher die öffnungen 16 vorgesehen sind.

Bei der AusfOhrungsform gemäß Fig.6 ist das ^w Trägerelement als Schraubenband 40 gestaltet, dessen anfänglicher Durchmesser geringfügig größer als die Knochenbohrung ist, jedoch durch Verdrehen radial eingezogen werden kann. Das ergibt eine weitere mechanische Verankerung in der Knochenbohrung. Als voneinander beabstandete öffnungen kommen hier der Zwischenraum 41 zwischen den Windungen des Schraubenbandes 40 in Betracht, der eine kontinuierliche Schraubenöffnung bildet.

Die F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform eines rohrför- ⁵P migcn Träge-ilements 30 mit einem Innenrohr 31 und einem Außenrohr 32, die durch Auspressungen oder Ausdrückungen vom -Innenteil her nach außen in radialem Abstand angeordnet sind. Auf diese Weise fluchten die öffnungen nicht miteinander, so daß der Knochenzement einen etwas gewundenen Weg zwischen den beiden Rohren von innen nach außen bis zum Kontakt mit der Knochenwanduhg zurücklegen muß.

Die Fi g. 8 zeigt eine weitere Gestaltung, bei der das Trägcrclcment mit radial nach innen stehenden 60 Vorsprüngen 34 versehen ist und der Prothesenkörper damit zusammenwirkende Teile 35 aufweist. Am Ende ist eine Feder 36 angeordnet, um axiale Stöße aufzufangen. A

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Claims

Patentansprüche:

1. Gelenkendoprothese zur Implantation mittels Knochenzement, bestehend aus einem Prothesenkörper und einem Trägerelement mit die Trägerelementwand durchsetzenden öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (14, 15; 24, 25; 30) rohrförmig gestaltet ist, daß die öffnungen (16; 26,27,33,41) im gegenseitigen Abstand über der Länge und dem Umfang des Trägerelements verteilt sind, und daß im in dem Trägerelement angeordneten Zustand des Prothesenkörpers (18,19, 20) zwischen dem Prothesenkörper und dem Trägerelement ein Raum (21) für ein Befestigungsmittel ausgebildet ist

2. Prothese nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trägcrelement durch ein Innenrohr (24) und ein AuDcnrohr (25) gebildet ist. die £31 öffnungen versehen sind, wobei das Innenrohr (24) eine geringere Anzahl von öffnungen (27) als das Außenrohr (25) aufweist, die sich mit öffnungen (26) des Außenrohrcs (25) decken.

3. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trägerelement ein Material (28) nach Art eifcss Maschennetzes mit Maschenöffnungen (16) umfaßt.

4. Prothese nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Materials (28) eine Keramikschicht (29) angeordnet ist. welche durchgehende, mit den Maschenöffnungen (16) sich deckende öffnungcc (33) cns'iält.

5. Prothese nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmig Trägcrelcmcnt (30) ein mit öffnungen versehenes Außenrohr (32) und ein Innenrohr (31) aufweist, die durch öffnungen bildende Auspressungen des Inncnrohrcs (31) in radialem Abstand voneinander angeordnet sind.

6. Prothese nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trägerelcment radial aufweitbar ist (F ig. 5).

7. Prothese nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel zur Halterung des Prothesenkörpers aus radial nach innen vorstehenden Vorsprüngen (34) des rohrförmigen Trägerelcmenls und aus damit zusammenwirkenden Teilen (35) des Proihcscnkörpcrs besteht.

8. Prothese nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trägcrclement aus einem Schraubcnband (40) gebildet ist und die öffnungen als eine Schraubcnöffnung (41) ausgebildet sind.