DE2811603A1 - Endoprothese fuer gelenke des menschlichen bewegungsapparates - Google Patents

Endoprothese fuer gelenke des menschlichen bewegungsapparates

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Description

  • Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates Die Erfindung bezieht sich auf eine Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates aus im wesentlichen einer Kombination aus körperverträglichem Material mit Verstärkungsmedien.
  • An die Prothesen werden gewisse Anforderungen gestellt, um ihre Lebensdauer und Funktionsfähigkeit im menschlichen Organismus sicherzustellen. Die wichtigsten Anforderungen sind die Körperverträglichkeit und die Festigkeit der Implantate.
  • Man hat deshalb diesbezüglich die Entwicklung von Endoprothesen unter anderem auf den Versuch mit geeigneten.
  • Materialien für die Einzelteile eines Implantates gelenkt, um den Anforderungen gerecht zu werden. Durch die Anwendung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen konnte in dieser Hinsicht gemäß der Hauptanmeldung ein bemerkenswerter Fortschritt erzielt werden.
  • Die erreichten Ergebnisse sollen nun im Hinblick auf eine sichere und dauerhafte Funktionsfähigkeit weiter verbessert werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform dadurch gelöst, daß mindestens eine der Reibflächen im Gelenk der Prothese mit einem, Gleiteigenschaften aufweisenden Material beschichtet ist, das Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Borkarbid, Bornitrid, Aluminiumoxyd bzw.
  • Mischungen aus Oxyden, oder Zirkonoxyd sein kann.
  • Es ist hiermit möglich, die einzelnen Bauteile der Prothese entsprechend den Verträglichkeits und Festigkeits sowie Steifigkeits-Anforderungen optimal auszulegen, ohne dabei Rücksicht auf die Reibeigenschaften zwischen den aneinander gleitenden Teilen nehmen zu müssen, so daß sowohl die Festigkeit als auch die Dauerhaftigkeit der' Prothese gewährleistet ist.
  • Bei einer Endoprothese, die aus einer Gelenkpfanne, einem Schaft und einem daran angeordneten Gelenkkopf besteht, kann der Gelenkkopf vorteilhaft aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung ausgebildet sein und zumindest an der mit der Gelenkpfanne zusammenwirkenden Oberfläche beschichtet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist bei einer derartigen Prothese die Gelenkpfanne aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der Gelenkkopf aus Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung oder einem biokompatiblen Metall und der Schaft aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit oder einem ebenfalls biokompatiblen Metall axlsgebildet. Die Prothese erhält mit dieser Kombination eine außerordentlich hohe Steifigkeit und Festigkeit, die den Belastungen und den Knochenbau gerecht werden, wobei außerdem die Körperverträglichkeit gewährleistet ist. Die Fasern können dabei Kurz-oder Endlosfasern sein, wobei im ersteren Fall die Fasern regellos oder orientiert angeordnet sein können. Ferner kann der Verschleiß durch eine oben beschriebene Beschichtung des Gelenkkopfes zusätzlich verringert werden.
  • Die sichere Funktionsfähigkeit einer Prothese dieser Art kann ebenfalls dadurch verbessert werden, daß die Gelenkkugel auf einem Schaftzapfen aufgestülpt und mit einem Verstärkungsband aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall zumindest teilweise umspannt wird.
  • Es ist wichtig, die Verbindung zwischen dem Gelenkkopf und dem Schaft entsprechend den doch sehr hohen Belastungen sicherzustellen, denen eine Prothese ausgesetzt sein kann.
  • Aufgrund des begrenzten zur Verfügung stehenden Raumes und der Sicherung einer freien Beweglichkeit im Gelenk sind dünne bzw.
  • Schwachstellen in der Prothese kaum zu vermeiden. Derartige Bereiche schränken aber die Auswahl der verwendbaren Materialien stark ein, nämlich auf die Werkstoffe, die trotz geringer Schichtdicke noch die notwendige Festigkeit aufbringen würden.
  • Dieses Problem wird mit dem erfindungsgemäßen Verstärkungsband behoben, so daß die Prothese nach den übrigen Gesichtspunkten ausgebildet werden kann und die Steifigkeit an den Schwachstellen durch das Verstärkungsband ergänzt wird.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
  • In einem Beckenknochen 10 ist eine Gelenkpfanne 11 verankert.
  • In Zusammenwirkung mit der Gelenkpfanne 11 ist ein Gelenkkopf 12 vorgesehen, der mit einem Schaft 13 zu seiner Verankerung in der Knochenhöhle 14 des Femurschaftes 15 verbunden ist. Der Schaft 13 ist, um eine möglichst großflächige Anlage an den Femurschaft herzustellen, zumindest am unteren Ende hohlzylindrisch ausgebildet und nach unten hin geschäftet.
  • Die Gelenkpfanne 11 ist aus einem faserverstärktem Kunststoff hergestellt, bei dem Kohlenstoffasern regellos oder in bestimmter Orientierung in einem biokompatiblen Matrixmaterial eingebettet sind, wie z.B. spezielle Polyamide, Epoxidharz, Polyolefine.
  • Die Verbindung zwischen dem Schaft 13 und dem Gelenkkopf 12 erfolgt über einen Zapfen 17, auf dem der mit einem Halsteil 18 ausgerüstete Gelenkkopf 12 aufgestülpt und verklebt ist.
  • Aufgrund des größeren Aktionsradius in der Schwenkbewegung zwischen dem Femur 15 und dem Beckenknochen 10 muß der Kugelsektor des Gelenkkopfes 12 mit möglichst großen Radius ausgebildet werden, wodurch nur eine enge Halspartie 18 ansetzbar ist.
  • Hierdurch ergibt sich eine relativ dünne Wand 18, die unter Umständen bei Stoßbelastungen anreißen bzw. zerspringen kann.
  • Diese Gefahren werden durch ein Verstärkungsband 19 ausgeräumt, daß durch geeignete Wahl des Werkstoffes die Schwachstelle ausreichend kompensiert.
  • Schließlich ist die Gelenkkugel 12 mit einer Beschichtung 20 versehen, die eine günstige Gleit- und Schmiereigenschaft hat, so daß trotz der Wahl von Materialien zwischen dem Kopf 12 und der Pfanne 11 mit sehr unterschiedlichen Verschleißfestigkeiten der Verschleiß nur sehr gering bleibt.

Claims (5)

  1. Patentansprüche Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates aus im wesentlichen einer Kombination aus körperverträglichem Material mit Verstärkungsmedien, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Reibflächen im Gelenk der Prothese (11, 12, 13) mit einem, Gleiteigenschaften aufweisenden Material (20) beschichtet ist.
  2. 2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (20) aus einem der Materialien Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Borkarbid, Bornitrid, Aluminiumoxyd bzw. Mischungen aus Oxyden oder Zirkonoxyd besteht.
  3. 3. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bestehend aus einer Gelenkpfanne, einem Schaft, und einem mit dem Schaft verbundenen Gelenkkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf (12) aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung besteht, und daß mindestens. die mit der Gelenkpfanne (11) zusammenwirkende Oberfläche des Gelenkkopfes beschichtet ist.
  4. 4. Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates aus im wesentlichen einer Kombination aus körperverträglichem Material mit Verstärkungsmedien, bestehend aus einer Gelenkpfanne, einem Schaft und einem mit dem Schaft verbundenen Gelenkkopf, dadurch.gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne (11) aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der Gelenkkopf (12) aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung oder einem biokompatiblen Metall und der Schaft (13) aus kohlefaserverstärktem Graphit oder einem ebenfalls biokompatiblen Metall besteht.
  5. 5. Endoprothese für Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates aus im wesentlichen einer Kombination aus körperverträglichem Material mit Verstärkungsmedien, bestehend aus einer Gelenkpfanne, einem Schaft, und einem mit dem Schaft verbundenen Gelenkkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkugel (12) auf einem Schaftzapfen (17) aufgestülpt ist und mit einem Verstärkungsband (19) aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall zumindest teilweise umspannt ist
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