DE2636644A1 - Endoprothese fuer gelenke des menschlichen bewegungsapparates - Google Patents

Endoprothese fuer gelenke des menschlichen bewegungsapparates

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DE2636644A1 DE19762636644 DE2636644A DE2636644A1 DE 2636644 A1 DE2636644 A1 DE 2636644A1 DE 19762636644 DE19762636644 DE 19762636644 DE 2636644 A DE2636644 A DE 2636644A DE 2636644 A1 DE2636644 A1 DE 2636644A1
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Description

MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG
Aktiengesellschaft ? R ^ β fi Λ Λ
München, den 3. August 1976
Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates
Die Erfindung bezieht sich auf eine Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates.
Endoprothesen dienen als Implantate zur Beseitigung schmerzhafter Gelenkveränderungen sowie zur Wiederherstellung wesentlicher Gelenksfunktionen.
Das Ziel der Entwicklung von Endoprothesen ist, Implantate herzustellen, die einoperiert dem Patienten während seiner Lebensdauer eine sichere und funktionsfähige Unterstützung leisten, ohne ausgewechselt werden zu müssen. Komplexe Zusammenwirkungen von insbesondere biologischen und physikalischen Faktoren beeinträchtigen jedoch hemmend die Entwicklung .
Unter den zu beachtenden Einflußfaktoren ist zunächst die Körperverträglichkeit des mit dem Gewebe in Berührung kommenden Materials der Implantate zu nennen. Diesbezüglich unterscheiden sich die Werkstoffe in ihrem Einfluß auf die Regenerierung des angegriffenen, den Fremdkörper umgebenden Gewebes. Bei
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Werkstoffen, die eine sogenannte negative Regeneration hervorrufen, baut das Gewebe ab und die Implantate lockern sich mit der Zeit. Verschiedene Materialien wie z.B. Edelmetalle sind dagegen körperverträglich, hier findet ein normales Wachstum des Gewebes statt. Es sind ferner Werkstoffe, wie Glaskeramik bekannt, die sogar eine positive Regeneration hervorrufen, wobei Fremdkörper durch gefördertes Gewebewachstum mit festem Halt eingeschlossen werden.
Ein nicht unbedeutender Faktor ist die Festigkeit der Implantate. Man hat festgestellt, daß aufgrund der Muskelkräfte, die zusätzlich zum Körpergewicht auf die Gelenke einwirken, die Belastung insbesondere der Beingelenke ein mehrfaches des Körpergewichtes ausmacht.
Auch ist bei der Herstellung von Implantaten die Abnützung der angelenkten Stellen zu berücksichtigen, die abgesehen davon, daß sie zur Verkürzung der Lebensdauer der Prothese führt, Entzündungen im umgebenden Gewebe durch Abriebsmaterial hervorrufen kann.
Aufgrund intensiver Studien sind funktionsfähige Implantate für Beingelenke entwickelt worden, die aus einer Kunststoff-Metall-Kombinationsbauweise bestehen. Für Hüftgelenke beispielsweise besteht ein Prothesen-Modell aus der Kombination eines Hüftkopfes aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung und einer
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Hüftgelenkpfanne aus hochmolekularem Polyäthylen. Der Hüftkopf wird mittels eines metallischen Prothesenschaftes gehalten. Die Befestigung dieses Schaftes sowie die der Kunststoffpfanne in den vorbereiteten Knochenhohlräumen erfolgt mittels selbsthärtendem Knochenzement aus körperverträglichem Werkstoff. Durch diese Kombination konnte gegenüber den davor üblichen Methoden bzw. Implantaten deutliche Erfolge erreicht werden. Nachteilig an dieser Werkstoffkombination ist insbesondere die mangelnde Kompatibilität der Elastizitätsmodule von Knochen und einplantiertem Metallschaft. Lockerungen, bzw. Ausbrechen des Schaftes sind die Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Endoprothesen der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei guter Körperverträglichkeit und hoher Belastbarkeit eine möglichst weitgehend dauerhafte Funktionsfähigkeit besitzen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Endoprothese aus einer Kombination aus körperverträglichem Material mit Verstärkungsmedien besteht, die der Prothese eine erforderliche Festigkeit und Steifigkeit verleihen.
Als Verstärkungsmedium kann vorteilhaft Fasermaterial vorgesehen sein, das in Verbindung mit einem als Matrixmaterial dienenden körperfreundlichen Material als Verbundkörper ausgearbeitet ist.
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Losgelöst von den Bedingungen der Körpervertraglichkeit ist
hiermit die Möglichkeit einer freien Wahl des für die Steifigkeit bzw. Festigkeit verantwortlichen Materials geschaffen, das in Bezug auf gezielte Steifigkeit bzw. Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Prothesen optimal eingesetzt werden kann.
Durch entsprechende Beschaffenheit sowie Auslegung bzw.
Anordnung der Fasern kann außerdem eine gerichtete Biegefestigkeit bzw. Steifigkeit zur Anpassung an die Anisotropie
der umgebenden Körperteile bzw. Knochen hergestellt werden.
Als Fasermaterial sieht die Erfindung Werkstoffe, wie Kohlenstoff-, Keramik-, Glas-, Aramid-Fasern bzw. deren Kombination
in Form von Endlosfasern und/oder Kurzfasern bzw. Partikeln aus Molybdändisulfid oder Graphit, die günstige Gleit- und Abriebeigenschaften aufweisen, vor. Die Verstärkungsmedien können vorteilhaft in Epoxidharze, Acrylharze, Polyolefine, keramische Massen, Polyamide mit entsprechend niedriger Wasseraufnahme
Polyimide oder andere körperverträgliche thermoplastische Polymere eingearbeitet sein.
Nach einer Ausführung gemäß der Erfindung kann die Gelenkpfanne der Prothese aus Polyolefin oder Epoxidharz mit oder ohne Zusatzstoffen, die günstige Gleit- und Schmiereigenschaften sowie eine erhöhte Verschleißfestigkeit haben, gebildet sein, während
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die in die Knochenhöhlen einzusetzende Prothesenkomponente, der sogenannte Schaft, so ausgebildet ist, daß die Steifigkeit und Festigkeit durch Faserwahl und Faserorientierung an die Knochensteifigkeit weitgehend angepaßt ist.
Es ist darauf zu achten, daß der Schaft in der Knochenhöhle eine möglichst geringe Flächenpressung hat, um Schaden durch Kantenpressungen am Knochen sowie am Schaft zu verhindern.
Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Schaft als Hohlzylinder mit geschäftetem Ende ausgebildet ist. Ein derartiger Schaft ermöglicht eine großflächige Anlage des Außenmantels am Knochen, wobei die Kräfte vom Ende allmählich in den Schaft eingeleitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Schaft mit einer Kappe versehen, die derart den Knochen umgreift, daß die Knochenversorgung nicht unterbunden und ein Absterben des Knochens vermieden wird.
Eine gute Anpassung an den Knochen kann auch dadurch erreicht werden, daß die Prothesenkomponente aus weicher Verbundmasse gefertigt ist, die in den Knochen eingelassen und ausgehärtet wird. r
Die Prothese kann vorteilhaft aus einem.Schaft aus Verbundmaterial mit einer der genannten Fasern, aus einem zugehörigen
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Kopf aus einer Kobald-Chrom-Molybdän-Legierung und aus einer Pfanne aus Polyolefin bestehen.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann aber auch der Schaft aus Verbundmaterial sein, während der Kopf aus Keramik und die Pfanne aus Keramik oder Epoxidharz hergestellt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Hüftgelenks-Totalendoprothese schematisch dargestellt.
Im Beckenknochen 10 ist eine Pfanne 11 verankert. In Zusammenwirkung mit der Pfanne 11 ist ein Kugelkopf 12 vorgesehen, der fortführend mit einem Schaft 13 zur Verankerung in der Knochenhöhle 14 des Femurschaftes 15 verbunden ist. Der Schaft 13 ist, um eine möglichst großflächige Anlage an den Femurschaft zu schaffen, zumindest am unteren Ende hohlzylindrisch ausgebildet und nach unten hin geschäftet.
Der aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung oder Keramik bestehende Kugelkopf 12 bildet in Verbindung mit der Pfanne 11 aus einem mit günstiger Gleit- und Abriebeigenschaft behafteten Material, wie Polyolefin,ein weitgehend dauerhaftes Gelenk. Die Pfanne 11 besitzt durchdieGewebewachsturn fördernde Materialeigenschaft auch für die Dauer einen festen Halt im Beckenknochen 10. Der Schaft besteht aus einem Verbundmaterial mit gerichteten Fasern, die dem Schaft die ausreichende und dem Knochenmaterial angepaßte Steifigkeit und Festigkeit verleihen. so daß auch hier in Bezug auf die Dauerhaftigkeit der gesamten
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Prothese keine nachteiligen Einflüsse herbeigeführt werden.
Zur Minimalisierung der Flächenpressung kann der Schaft durch Einführung in weichem Zustand und nachträglicher Aushärtung in der Knochenhöhle 14 eine gute Anlage an den Knochen 15 erhalten. Eine Unterstützung der Prothese erfolgt durch eine Kappe 19, die das obere Ende des Femurs 15 umgreift.
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Claims (3)

  1. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG
    Aktiengesellschaft
    München, den 3. August 1976
    Patentansprüche
    Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothese aus einer Kombination aus körperverträglichem Material mit Verstärungsmedien besteht, die der Prothese eine erforderliche Festigkeit und eine dem Knochenmaterial angepaßte Steifigkeit verleiht.
  2. 2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmedium ein Fasermaterial ist, das in Verbindung mit einem als Matrixmaterial dienenden, körperfreundlichen Material als Verbundkörper ausgebildet ist.
  3. 3. Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoffasern für das Verstärkungsmedium vorgesehen sind,
    4. Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Keramikfasern als Verstärkungsmedium vorgesehen sind.
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    5. Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Aramidfasern als Verstärkungsmedium vorgesehen sind.
    6. Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmedium Partikeln aus Molybdändisulfid und/oder Graphit ist, die eine günstige Gleit- und Abriebeigenschaft auf v/eisen.
    7. Endoprothese nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Einkristalle als Verstärkungsmedium vorgesehen sind.
    8. Endoprothese nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß spezielle Polyamide als Matrixmaterial vorgesehen sind.
    9. Endoprothese nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Harze, insbesondere Epoxidharze als Matrixmaterial vorgesehen sind.
    10. Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne (1O) der Prothese aus Polyolefinen, Polyamiden mit niedriger Wasseraufnähme, Polyimiden oder Epoxidharz mit- oder ohne Zusatzstoffen, die günstige Gleit- und Schmiereigen-
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    schäften sowie eine erhöhte Verschleißfestigkeit aufweisen, gebildet ist.
    11. Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in Knochenhöhlen (15) einzusetzende Prothesenschaft (13) so ausgebildet ist, daß die Steifigkeit und Festigkeit durch Faserwahl und Faserorientierung an die Knochensteifigkeit weitgehend angepaßt ist.
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