DE2621666A1 - Endoprothese fuer hueft-, knie- oder winkelgelenke - Google Patents

Description

• Endoprothese für BüSt-. Knie- oder Winkelgelenke
• Die Erfindung betrifft eine Endoprothese für Hüft-, Knie-oder Winkelgelenke, welche aus einen Gelenkteil, z. B. Gelenkkopf, mit einei in einem natürlichen (Markraum) oder gebohrten Knochenkanal zu verankernden Schaft besteht, und ein zugehöriges Hilfsgerät zul Implantieren der Endoprothese.
• Bisher ist es überwiegende Praxis, glattwandige Schäfte für Endoprothesen vorzusehen und den Schaft in einen durch ein Werkzeug ausgeräuiten und hierbei meist aufgebohrten, glattwandigen Knochenka@al (Markraum) einsusenentieren. Die Endoprothesen bestehen in der Regel aus eisenfreien Chron-, Kobalt- Nickellegierungen, und als Zement werden Zweikoiponenten-Kunststoff-Kleber verwendet. Bei glattwandiger Kanallaibung und glattwandigem Schaft erweist sich jedoch später die Knochen/Knochenzementgrenze als sehr kritisch, da auch bei gemäßigter Aktivität des Trägers an dieser Grenzfläche hohe, ständig schwankende Druckbelastungen auftreten, auf die der organisch lebendige Knochen mit Schrumpfen und Zurückweichen reagiert, was zu einer allmählichen Lockerung der Prothese führen kann. Angesichts der verhältnismäßig geringen Haftung zwischen Zement und Prothese werden allerdings überwiegend nur seitlich gerichtete Belastungskomponenten im Schaftbereich aufgefangen, die zwar beispielsweise bei Hüft-Kugelgelenkprothesen wegen des schräg vom Schaft abragenden Kugel- bzw. Gelenkhalses beträchtlich sind, jedoch ist die aufzufangende senkrecht gerichtete Gewichts- und Belastungskomponente noch beträchtlich größer0 Um diese senkrecht gerichtete Belastungskomponente aufzufangen, ist es bekannt, am oberen Schaftende einen die Knochentrennfläche übergreifenden Kragen vorsusehens der auf dem Stirnende des unterstützenden Knochens aufsitzt. Ebenfalls ist es bekannt, den Schaft mit dem unteren Ende auf Bodenbereichen des Knochenkanales über eine ausfüllende Zementzwischenschicht aufsitzen zu lassen. Bei diesen Maßnahmen bleiben aber die zur Abstützung der vertikalen Belastungskomponenten ausgenutzten Knochenbereiche bzw. Knochenflächen verhältnismäßig klein, weshalb dort so starke flächenspezifische Drücke auftreten können, daß der Knochen schrumpft und zurückweicht und sich die Prothese allmählich lockert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sehr stabil verankerbare Prothese zu schaffen, bei welcher die Belastungskraft auf große Knochenbereiche verteilt wird unddaiit einer örtlichen übermäßigen Druckbeanspruchung des Knochens vorgebeugt ist. Dabei soll die Prothese möglichst zementsparend oder sogar zementfrei einsetzbar sein und ein leichtes Auswechseln der Prothese möglich sein.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schaft ein zumindest auf einem Teil seiner Länge nit Außengewinde versehener Einschraubbolzen ist. Handelt es sich bei dem Außengewinde um ein Rund- oder rapezgetinde, wird zur Implantation einer solchen Prothese zunächst der gnochenkanal unter zur Hilfenahme eines geeigneten Gevindeschneiders mit einem Innengewinde versehen, in welches der als Ein schraubbolzen ausgebildete Schaft eingeschraubt wird. Bei Verwendung des üblichen, schnellhärtenden Knochenzenentes wird hierbei schon nach wenigen Minuten eine feste Verkikerung des Schaftes im Knochenkanal erreicht. Bei enger Gewindepassung kann der Schaft auch zeientfrei eingeschraubt und verankert werden. Der Erfindung zufolge kann der Schaft auch mit einem selbstschneidenden Gewinde versehen werden und völlig zementfrei gearbeitet werden, wobei die anfallenden Knochenspäne dem Schaft als natürliche Einbettung dienen können. Der mit einem Gewinde geringer Ganghöhe versehene Schaft stützt sich über die gesamte Länge seines Gewindeabschnittes auch in axialer Richtung auf den Knochen-Gewindegängen ab. In Verbindung mit einer eventuellen fußseitigen und der noch zu beschreibenden kopfseitigen Abstützung der Prothese auf dem Knochen ist somit die vom Druck belastete Knochenfläche um ein Mehrfaches vergrößert, und zugleich ist eine gute Druckverteilung über einen beträchtlich langen Knochenabschnitt erzielt, wodurch die spezifische Druckbelastung an der Knochengrenzfläche entsprechend gesenkt und damit der Tendenz des Knochens, unter Druckbelastung auszuweichen, entgegengetreten isto Entsprechend der Vergrößerung der Knochengrenzfläche kann der Knochen nunmehr großflächiger an die Knochenzeientschicht bzw. an die Prothese heranwachsen und mit dieser verwachsen, wodurch eine bessere biologische Verankerung im mikroskopischen Bereich erreicht wird. Darüber hinaus ergibt sich der weitere Vorteil, daß im makroskopischer Bereich eine weitgehend formschlüssige Verankerung zwischen Prothese und Knochen erzielt ist. An die Festigkeit des Knochenzeientes brauchen nicht mehr so hohe Anforderungen gestellt zu werden, so daß es möglich wird, ihm körperfreundliche, auswaschbare oder resorbierbare Substanzen beizufügen mit dem Ziel, Hohlräume zu schaffen, in die das natürliche Knochengewebe einwachsen kann. Insgesamt führt dies zu einer Prothesenverankerung, die mechanisch einwirkende Kräfte in höchstem Maße auffangen kann mit dem Ergebnis, daß der Patient nach verhältnismäßig kurzer Passivitätszeit bereits wieder eine gemäßigte Aktivität entwickeln kann und sich später die Prothese auch bei stärkerer Dauerbelastung nicht mehr lockert.
• Der Erfindung zufolge können der Schaft und das Gelenkteil einstückig oder alternativ als zwei durch Klemmsitz oder Verschraubung verbindbare Teile ausgebildet sein.
• Weitere Merkmale der Endoprothese nach der Erfindung und ein Hilfsgerät zum Implantieren einer solchen Endoprothese sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der Figurenbeschreibung hinsichtlich ihrer Wirkungsweise und Bedeutung näher erläutert.
• Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer zweiteiligen #Iüft-#Kugelbe lenk-Endoprothese näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine aus einem Schaft und einem Kugelgelenkteil bestehende Endoprothese nach der Erfindung, Fig, 2 und 3 zwei weitere Schäfte, die in Verbindung mit dem Kugelgelenkteil nach Fig. 1 verwendbar sind, Fig. 4 eine schematische Skizze eines implantierten Hüftgelenkes, Fig. 5 ein kombiniertes Bohr- und Gewindeschneidgerät zur Ausbildung eines geeigneten Schaftaufnahmekanals in einem Oberschenkelknochen, Fig 6 veranschaulicht das Einfüllen von Knochenzement, Figo 7 den in den Knochenkanal eingeschraubten Prothesenschaft zusammen mit einem Schraubwerkzeug, Fig. 8 ein Hilfsgerät zum Nachbearbeiten der oberen Knochenendfläche, Fig. 9 die vollständig implantierte Endoprothese nach Befestigung des Kugelgelenkteiles am Prothesenschaft.
• Die Endoprothese besteht aus einem geradlinigen Schaft 1, der auf dem größten Teil seiner Länge mit einem Außengewinde 2 versehen ist und dessen gelenkseitiger Endabschnitt 3 achsparallele Nuten bzw. Rippen aufweist, Der Schaft 1 kann auch eine geringe, dem leicht gebogenen Hsochenkanal angepaßte Konizität besitzen. Ferner besteht die Endoprothese aus einem Kugelgelenkteil 4, welches mit einem Fußstück 5 versehen ist, in dem ein Aufnahmekanal 6 ausgenommen ist, dessen Innenwandung kongruent zum Schaftende 3 gerippt bzwo genutet ist, so daß das Kugelgelenkteil 4 verdrehungsfest auf das obere Schaftende 3 aufsteckbar ist. Der Aufnahmekanal 6 ist als Sacklochbohrung ausgebildet, Mit einer durch den Boden des Sacklochkanales hindurchgeführten, von einer axialen Gewindebohrung des oberen Schaftendes aufgenommenen Schraube 7 ist der Gelenkteil 4 am Schaft 1 festgesetzt. Der Aufnahmekanal 6 mündet in der Fußfläche 8 des Gelenkteiles 4, welche in einem Winkel von 450 zur Längsachse des Schaftes 1 orientiert ist. Auf der Abkragungsseite des Gelenkteiles 4 ist der Aufnahmekanal 6 durch einen am Schaft 1 anliegenden, von der Fußebene 8 vorstehenden Fortsatz 9 verlängerte Der Fortsatz 9 ist hier nur als schmaler Zapfen dargestellt. Vorteilhafterweise umschließt dieser Fortsatz 9 den Schaft über einen sSinkelbereich von 1800, wobei er sich zu seinen Enden hin verjüngt, wie durch die gestrichelte Linie 10 angedeutet ist.
• Das untere Ende des Schaftes 1 ist als schlanker Kegelstumpf 11 ausgebildet.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei weitere Prothesenschäfte 1a, Ib, deren obere. Endabschnitte 3 identisch wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bemessen sind, so daß sie in Verbindung mit demselben Gelenkteil 4 verwendet werden können. Ihre Gewindeabschnitte 2a, 2b weisen jedoch jeweils einen größeren Durchmesser auf, um den von Fall zu Fall unterschiedlichen Knochen- bzw. Markranmabmessungen entsprechen zu können.
• Fig. 4 veranschaulicht schematisch die in einem Oberschenkelknochen implantierte Endoprothese, wobei zugleich eine im Hüftknochen implantierte Pfannen-Endoprothese 12 gezeigt ist.
• Zur Implantation der Endoprothese nach Fig. 1 wird zunächst mit einem geeigneten Bohr- und Gewindeschneidgerät 13 (vergl.
• Fig. 5) ein Gewindekanal 14 im Knochen ausgebildet, in welchen Knochenzement 15 (Fig. 6) eingefüllt wird. Anschließend wird der Schaft 1 mit einem formschlüssig auf sein oberes Ende 3 aufgesetzten Schlüssel 16 in den Knochenkanal eingeschraubt. Der Schaft 1 ist mit einer durchgehenden Axialbohrung 17 (vergl. auch Fig. 9) versehen, in welche eine Kanüle 18 eingesetzt ist, die den ebenfalls mit einer Axialbohrung 19 versehenen Schraubschlüssel 16 dur~hsetzt. Die Axialbohrung 17 bzw, die Kanüle 18 verhindern die Entstehung eines tiberdruckes beim Einschrauben des Schaftes 1 und lassen Luft, Flüssigkeit oder überschüssigen Knochenzement entweichen, wodurch der Gefahr einer Embolie des Patienten vorgebeugt wird. Der Schaft 1 wird soweit eingedreht, bis seine obere Stirnfläche im richtigen Abstandsverhältnis zur Gelenkpfanne 12 liegt, wobei sein oberes Ende über die Knochenschnittfläche 20 ein Stück weit vorsteht.
• Vor dem endgültigen Einbringen der Prothese wird die zuvor nur verhältnismäßig grob gesägte Knochenschnittfläche 20 nachbearbeitet und zwar mit dem Ziel, die Neigung der Knochenschnittfläche 20 gegenüber der Schaftachse exakt der Neigung der Fußfläche 8 des Gelenkteiles 4 anzupassen und das Schaftende 3 gerade auf einer solchen Länge frei zu arbeiten, die identisch mit der Tiefe des Aufnahmekanales 6 im Gelenkteil 4 ist. Zweckmäßigerweise erfolgt dann eine probeweise Zusammensetzung des Gelenkes, um zu überprüfen, ob Korrekturen erforderlich sind.
• Zu diesem Arbeitsvorgang wird das in Fig0 8 gezeigte Hilfsgerät 21 benutzt, bei dem es sich um einen motorisch angetriebenen Stirnfräser handelt. Dieses Hilfsgerät besitzt einen doppelkegelstumpfförmig ausgebildeten Lagerkörper 22, dessen Basisflächen senkrecht zur Drehachse des Stirnfräsers liegen, wobei die größere Basisfläche 23 bündig im zentralen Bereich der Arbeits- oder Fräsfläche 24 des Stirnfräsers liegt. Der Lagerkörper 22 ist mit einem im Bereich der Bjisfläche 23 mündenden Sackkanal 25 versehen, der um 450 gegenüber der Fräsfläche 24 geneigt ist und dessen Innenwandung kongruent mit dem Endabschnitt 3 des Schaftes genutet ist, so daß der Lagerkörper 22 in Richtung des Pfeiles 26 auf den Endabschnitt 3 des Schaftes aufsetzbar ist. Die Tiefe des Sackkanales 25 ist gleich der Tiefe des Aufnahmekanales 6 im Gelenkteil 4. Der Stirnfräserkopf besitzt zwei, den Lagerkörper 22 in Richtung der Drehachse des Fräsers einfassende, zusammengeschraubte Teile 279 28, die über ein Kugellager 29 drehbar auf dem Lagerkörper 22 gelagert sind. Der Knochen wird im Bereich seiner Schnittfläche 20 so weit abgearbeitet, bis der Boden des Kanales 25 des Lagerkörpers 22 auf das obere Stirnende des Schaftes 3 auftrifft0 Anschließend wird das Hilfsgerät wieder vom Schaft abgezogens wonach dann der Knochen noch Zo Bo mit einem Meißel ausgearbeitet wird, um Raum für die Einführung des Fortsatzes 9 des llelenkteiles 4 zu schaffen. Anschließend wird dann das Gelenkteil 4 auf das Schaftende 3 aufgesteckt und mittels der Schraube 7 am Schaft festgesetzt.
• Wie Figo 9 zeigt, werden Belastungskräfte grobflächig in den Knochen eingeleitet. Denn einmal stützt sich die Fußfläche des oberen Gelenkteiles 4 auf die schräge Knochenschnittfläche 20 ab, Weiterhin werden die Belastungskräfte im Bereich der Gewindegänge auf den Knochen übertragen. Schließlich stützt sich auch das untere kegelstumpfförmige Ende 11 über eine Knochenzementzwischenschicht 30 am Knochen ab. Die Belastung ist damit über einen langen Knochenabschnitt gleichmäßig verteilt, Von besonderem Vorteil ist hierbei noch, daß sich die Prothese verhältnismäßig leicht auswechseln läßt. Ist beispielsweise nur das Kugelgelenkteil 4 verschlissen, kann dieses durch Lösen der Schraube 7 entfernt und gegen ein neues Gelenkteil 4 ausgetauscht werden. Auch der Schaft kann verhältnismäßig leicht und ohne Gefahr der Zerstörung des Knochens aus dem Knochenkanal wieder herausgeschraubt werden, indem man beispielsweise mit einem Vibrationsgerät den Sitz des Schaftes etwas lockert und mit einem Schraubenschlüssel 16 gemäß Fig. 7 den Schaft aus dem Knochenkanal herausschraubt.
• Der Winkel zwischen der Achse des Schaftes 1, bzw0 des Aufnahmekanales 6, und der Längsachse des Kugelgelenkteiles 4 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 450 (vergl.
• Fig. 1 und 9)c

Claims (1)

1. Patentansprüche Endoprothese für Hüft-, Knie- oder Winkelgelenke, bestehend aus einem Gelenkteil, z0 Bo Gelenkkopf, mit einem in einem natürlichen (Markraum) oder gebohrten Knochenkanal zu verankernden Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) ein zumindest auf einem Teil seiner Länge mit Außengewinde (2) versehener Einschraubbolzen ist.

   2e Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft mit einem selbstschneidenden Gewinde versehen ist.

   30 Endoprothese nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft und das Gelenkteil einstückig oder als zwei durch Klemmsitz verbindbare Teile ausgebildet sind.

   40 Endoprothese nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gelenkseitige Endabschnitt (3) des Schaftes (1) achsparallele Nuten bzwo Rippen aufweist, auf welchen der mit einem kongruent gerippten bzw0 genuteten Aufnahmekanal (6) versehene Gelenkteil (4) drehfest aufsteckbar und durch eine Schraube (7) festsetzbar ist, 5. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) bis auf eine geringe, dem Knochenkanal angepaßte Konizität geradlinig ist und mit einer durchgehenden Axialbohrung (17) versehen ist.

   6. Endoprothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekanal (6) in einem verbreiterten Fußstück (7) des Gelenkteiles (4) angeordnet und in einem Winkel, z, Bo von 30 oder 450, zur Längsachse des Gelenkteiles (4) orientiert ist.

   7. Endoprothese nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekanal (6) als Sacklochbohrung ausgebildet ist und in einer zu seiner Achse in einem Winkel von 450 stehenden Fußebene (8) des Gelenkteiles (4) mündet0 8o Endoprothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekanal (6) auf der Abkragungsseite des Gelenkteiles (4) durch einen am Schaft (1) anliegenden, von der Fußebene (8) vorstehenden Fortsatz (9) verlängert ist.

   9. Hilfsgerät zum Implantieren der Endoprothese nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen um einen inneren Lagerkörper (22) drehbaren Stirnfräserkopf, dessen Lagerkörper mit einem in einem Winkel, z, Bo von 450, zur Drehachse des Stirnfräserkopfes orientierten, im zentralen Bereich der Stirnfläche des Stirnfräserkopfes mündenden Sackkanal (25) versehen und auf den Endabschnitt (3) des Schaftes drehfest aufsteckbar ist, und daß die Tiefe des Sackkanales (25) des Laterkörpers (22) gleich der Tiefe des Aufnabmekanales (6) des Gelenkteiles (4) isto 10. Hilfsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnfräserkopf zwei, den Lagerkörper (22) in Richtung der Fräserachse einfassende, zusammengeschraubte Teild (27, 28) aufweist.