DE2842847A1

DE2842847A1 - Prothesenverankerung fuer hueftgelenksprothese

Info

Publication number: DE2842847A1
Application number: DE19782842847
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr Med Voorhoeve
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2842847C2

Description

Prothesenverankerung für Hüftgelenksprothese
Beim einsetzen von Hürtgelenks-Endoprothesen mit Kunstzementen entstehen aus verschiedenen Gründen bisher häufig mechanisch unzureichende Verankerungen des l9rothesenschaftes.
Diese führen im Laufe der Zeit mehr oder weniger schnell zu huslockerungen der Prothese oder zum Prothesenbruch. Die derzeit zur Verfügung stehenden Implantate und Werkstoffe (Knochenzemente) können solche Komplikationen nicht immer verhindern. Besondere schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn bei Wiederholungseingriffen infolge Knochensubstanzverlustes auf der Innenseite (Medialseite) des Oberschenkels infolge fehlender Auflage der Prothese eine mechanisch sichere Verankerung der Prothese nicht möglich ist. Zahlreiche klinische Fälle und deren statische Berechnung zeigen, daß die derzeit zur Verfügung stehenden Knochenzemente sowie die zahlreichen Variationen der Form der verwendeten Prothesenschäfte, mit denen man des oben aufgezeigten Problems Herr zu werden versuchte, Mißerfolge nicht vermeiden können imine statisch sichere Verankerung kommt vor allem dann nicht zustande, wenn auf der Medialseite des Oberschenkels am Prothesenaufsitz Knochendefekte entstanden sind. Derartige Knochendefekte konnten bisher ausschließlich nur durch Knochenzement überbrückt werden Der relativ spröde Knochenzement ist aber den auf der Medialseite auftretenden erheblichen Druck-, Biege-und Scherkräften auf Dauer nicht gewachsen und wird zertümmert.
As kommt dann zu einer Wechselbiegebeanspruchung des Prothesenschaftes aus Metall. Diese führt entweder zur Auslockerung des Prothesenschaftes oder zur Ankerbung durch die maximalen Zugkräfte auf der gegenüberliegenden Seite und in der Folge zum Bruch des Prothesenschaftes.
Aufgabe der erfindung ist es, die mechanische Belastbarkeit der Prothesenverankerung zu verbessern.
Diese aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein zwischen Prothesenschaft und Knochenwand der den Prothesenschaft aufnehmenden Knochenhöhle einsetzbares Trichternetz.
Dieses besteht zweckmäßig aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl.
Wird nunmehr der Prothesenschaft nicht unmittelbar in die mit Knochenzement gefüllte Knochenhöhle eingesetzt, sondern in das mit Knochenzement gefüllte Trichternetz und mit diesem in die Knochenhöhle, so entsteht eine den Prothesenschaft umfassende Stahlnetz-Knochenzement-Konstruktion. Diese sorgt für mechanisch einwandfreie Verhältnisse, indem die bisher schadlichen Biege- und Scherkräfte auf der Medialseite in Zugkrcifte auf der Außenseite umgewandelt werden und dabei insbesondere die bisher mögliche punktförmige Belastung mit hohen Belastungsspitzen in eine Flächenbelastung mit weit niedrigerer Belastungsspitze umgesetzt wird. Die Verwendung des Trichternetzes verhindert so die Zertrümmerung des Knochenzementes auf der Medialseite und das Anbrechen des Prothesenschaftes von der gegenüberliegenden Seite. Auch wirkt die Verwendung des Trichternetzes Auslockerungen des Implantates entgegen.
Auf diese Weise werden Frothesenverankerungen mit erheblich verbesserter mechanischer Festigkeit geschaffen.
Das Trichternetz kann auf die verschiedensten Weisen hergestellt sein. So kann es aus einander kreuzenden und miteinander verbundenen Fäden bestehen. Eine solche Form des Trichternetzes läßt Verformungen des Netzes beim einsetzen nicht nur in einer Hichtung senkrecht zur Netzfläche, sondern bis zu einem gewissen Grad auch in der Fläche zu. Dennoch ergibt sich beim vorgefertigten Trichternetz eine gute Formstabilität und überdies eine gute Fähigkeit der Umsetzung punktförmiger Belastungen in Flächenbelastung. Stattdessen kann das Trichternetz auch aus Blattmaterial bestehen, das von zahlreichen Uffnungen durchbrochen ist. in Trichternetz dieser Konstruktion ist unter Umständen noch einfacher herstellbar und vermag Kräfte nicht nur entlang von Fäden, sondern innerhalb der Materialfläche längs sämtlicher sich einstellender Kraftlinien zu übertragen und zu verteilen.
Den Bedingungen für die Verwendung im rahmen der Hüftgelenksendoprothetik entsprechend weist die Trichteröffnung des Trichternetzes vorzugsweise elliptischen verschnitt auf, wShrend der uerschnitt in hichtung zur Trichterspitze in Kreisform übergeht und einen fortschreitend verminderten oder einen gleichbleibend verminderten Durchmesser aufweist.
Den Bedürfnissen beim Einsetzen des Prothesenschaftes in die Knochenhöhle entsprechend weist das Trichternetz seitlich gesehen (Ventralseite) einen etwa alphornartigen Umriß mit ausgehend von der Trichterspitze allmählich zunehmender Krümmung der Trichternetzsymmetrieachse auf, wobei die Trichteröffnung in einer ebene liegt, auf der die Trichternetzsymme trieachse senkrecht steht bzw. mit dieser einen Winkel von tiindestens 600 bildet. Diese Form ist demnach der Form der Knochenhöhle bzw. auch der Form des Prothesenschaftes in etwa angepaßt und ergibt somit bei Einlagerung in den Knochenzement eine besonders gute Verteilung der Kräfte.
Die Trichterspitze des Trichternetzes kann je nach Bedarf halbkugelig geschlossen oder auch einfach offen ausgebildet sein. Die offene Ausführung ist einfacher herzustellen.
Unter Umständen empfiehlt es sich, das Trichternetz doppelwandig auszubilden bzw. die Prothesenverankerung aus zwei ineinandergestellten Trichternetzen mit fluchtenden Uffnungen zu fertigen. Das innenliegende Trichternetz dient dabei als das eigentliche Prothesennetz, während das außenliegende Sondernetz die durch das Prothesennetz erzielte mechanische Festig-Keit noch verbessert. Besteht das doppelwandige Trichternetz äu zwei mit fluchtender Trichter öffnung ineinandergestellten einfachen Trichternetzen, so weisen diese zweckmäßig einen Längenunterschied von mehr als 10% auf. Das doppelwandige Trichternetz wird dann eingesetzt, wenn statische Berechnungen ergeben, daß das einfache Trichternetz nicht ausreicht.
Es kann überdies die Trichternetzwandstärke sich längs der Trichternetzlänge und/oder längs des Trichternetzumfanges ändern. Zweckmäßig wird insbesondere bei der doppelwandigen Trichternetzkonstruction das äußere Trichternetz im Bereich der Trichteröffnung eine vergrößerte viandstärke aufweisen.
Diese vergrößerte Wandstärke soll zumindest auf der Hedialseite vorliegen, wo ein kleinerer oder größerer Knochendefekt vorhanden ist. Für alle Fälle, bei denen große mediale Knochendefekte bestehen oder der Knochen infolge zahlreicher Voroperationen ausgehöhlt ist und eine Verankerung einer herkömmlichen Prothese nicht möglich ist, sind die dop;elwandige Trichternetzkonstruktion und insbesondere die doppelwandige Trichternetzkonstruktion mit auf der Medialseite verstärker Wandstärke des Sondernetzes optimal geeignet.
Zusammenfassend ist zur Verbesserung der Prothesenverankerung folgendes zu sagen: Bisher ergaben sich bei ningriffen, bei denen eine Hüftgelenksendoprothese eingesetzt wurde, keine idealen mechaischen Voraussetzungen für eine dauerhafte Prothesenverankerung. Es bestand vielmehr von vorneherein die Gefahr einer vorzeitigen Lockerung oder eines Prothesenbruchs. Die zahlreichen, im einzelfall nicht kalkulierbaren Faktoren (Gewicht des Patienten, Prothesensitz, Länge des Schenkelhalses, Durchmesser des Oberschenkelknochens, Beschaffenheit d.h. otabilität des Knochens) lassen eine exakte Berechnung der erzielten stabilität der Prothesenverankerung nicht zu. Nunmehr läßt sich aber eine exakte Berechnung der erforderlichen Bewehrung der Prothesenverankerung durch das Trichternetz in jedem Fall vor der Operation durchführen und dabei eine dem Patienten angepaßte individuelle Statik errechnen, die bei der uperation berücksichtigt werden kann. Das Trichternetz wird dabei in verschiedenen, den Durchschnittswerten der Knochendurchmesser angepaßten Durchmessern und dem Körpergewicht und anderen Kriterien angepaßten Wandstärken zur Verfügung gestellt. Die Verwendung der einfachen oder doppelwandigen Trichternetze empfiehlt sich insbesondere in folgenden Fällen: Korrektureingriffe mit Wechseln der Hüftgelenksendoprothese bei weiter Markhöhle, in der sich der Prothesenschaft dreht bzw. bei Knochendefekten am iufsitz der Prothese, Schenkelhalsfrakturen, nämlich laterale Frakturen, bei denen ein idealer Prothesenaufsitz nicht erreicht werden kann bzw.
mediale Frakturen mit Defektbildungen um Aufsitz; Rotationsinstabilität der Prothese wegen zu weiter Markhöhle; Usteoporosen mit stark verminderter Tragkraft des entkalkten Knochens; alle unsicheren Falle, bei denen ein allseitig schlüssiger aufsatz der Prothese nicht zustande kommt; Fülle großer Defektstrecke auf der Medialseite.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veronschaulicht. Bezüglich der Offenbarung aller im folgenden nicht näher erläuterten Binzelheiten wird ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigen Fig. 1a einen Schnidtt durch eine Hüftgelenksendoirothese, Fig. 1b und 1c eine Ventralansicht bzw. eine Medialansicht der Standardform des in Fig. 1a verwendeten Trichternetzes, Fig. 1d, Fig. 1e und Fig. 1f Schnitte bei den Linien A-A, B-B bzw. C-C von Fig. 1a, Fig. 2a bis 2f den Fig. 1a bis 1f entsprechende Ansichten einer Langform des Trichternetzes, Fig. 3a bis 3e den Fig. la bis le entsprechende Ansichten einer Universalform des Trichternetzes, Fig. 4a bis 4f den Fig. 1a bis 1f entsprechende Ansichten eines doppelwandigen Trichternetzes, und Fig. ) eine ansicht eines beim doppelwandigen Trichternetz verwendeten Einsetz-Platzhalteinstrumentes.
Fig. la zeigt eine Hüftgelenksprothese 10, deren Prothesenschaft 11 in die Knochenhöhle 12 eines Knochens 13 eingreift und in dieser verankert werden muß. Der zwischen Prothesenschaft 11 und Knochenwand 14 der Knochenhöhle 12 verbleibende freie riaum wird mit Knochenzement 1D gefüllt. Auf diese Weise wird die Hüftgelenksprothese 10 in der Knochenhöhle 12 verankert.
Zur Verbesserung der Prothesenverankerung wird nunmehr in den Knochenzement 15 ein Trichternetz 16 eingelegt. Das Crrichternetz 1t besteht aus Edelstahl. Seine Netzstruktur wird durch Herstellung aus Stahldrähten bzw. Fäden oder dadurch erzielt, daß eine mit entsprechenden Durchbr-echungen versehene Stahlfolie ausreichender Dicke Verwendung findet. Das irlchternetz 16 ist in Fig. 1b in seiner Fig. 3a entsprechenden Ventralansicht und in Fig. 1c in seiner Medialansicht gezeigt Die IIüftgelenksprothese 10 ist in Fig. 1b stichliert angedeutet, während in Fig. 1c nur der Prothesenschaft 11 gezeigt ist. an erkennt, daß das Trichternetz 16 etwa ähnlich zum Prothesenschaft 11 gebogen ist, wobei die Innenwand des Trichternetzes sich der Außenwand des Prothesenschaftes 11 im Bereich der halbkugelig geschlossenen Trichterspitze stärker annähert, was auch für den Bereich der Trichteröffnung gilt, während in einem trichteröffnungsnahen Zwischenbereich auf der Medialseite ein erheblicher Abstand zwischen Prothesenschaft 11 und Trichternetz 16 besteht, während auf der gegenüberliegenden Seite ein größerer Abstand näher an der Trichter öffnung zur Verfügung steht. Im Bereich der Trichteröffnung ist das Trichternetz im praktisch unmittelbaren Kontakt mit der Hüftgelenksprothese 10.
Die Querschnittsansichten lassen die Lage des Prothesenschaftes 11 im Trichternetz 16 noch genauer erkennen. Insbcsondere erkennt man in Fig. 1d, daß das Trichternetz im Bereich der Trichter öffnung auf der Medialseite eine vervielfachte Wandstärke aufweist. Damit können in diesem Knochendefekten am häufigsten ausgesetzten Bereich für die Prothesenhalterung mechanische Festigkeitswerte erreicht werden, die auch größere Knochenzementmengen zu stabilisieren vermögen.
Insgesamt ergibt das in den Knochenzement 15 eingelegte Trichternetz 16 eine gute Belastungsverteilung in der Prothesenverankerung und damit eine erheblich verbesserte Dauerhaftigkeit.
Fig. 2a bis 2f zeigen eine Trichternetzlangform, wie sie für Hüftgelenksprothesen 10 mit gegenüber Fig. 1 erheblich verltingertem Prothesenschaft 11 Verwendung finden können.
c hier ist, wie aus der Figur ersichtlich, die Dimensionierung des Trichternetzes 36 so gewählt, daß zwischen Trichternetz 16 und Prothesenschaft 11 noch ausreichend Platz für knochenzement 15 verbleibt. Dabei ist der in der Ventralansicht von Fig. 2b erkennbare alphornartige Umriß durch Verlängerung des zuschnitts des Trichternetzes 16 mit vermindertem Durchmesser noch stärker betont.
Fig. 3a bis 3e zeigen ein Trichternetz 17 in Universalform mit offener Trichterspitze 18. Durch die offene Trichtersijitze 18 ist es moglich, die Universalform in Gestalt des Trichternetzes 17 unabhängig von der jeweiligen Lange des Frothesenschaftes 1l der Hüftgelenksprothese 10 zu verwenden.
Ist der Frothesenschaft 11 länger als das Trichternetz 17, so kann der Prothesenschaft 11 durch die offene Trichterspitze 3 ungehindert tiefer in die Knochenhöhle 12 vorragen. Dennoch vermag das in den Knochenzement 15 eingelagerte Trichternetz 1'1 Für eine gut gleichmäßige Verteilung der Flächenbelastungen zu sorgen. In der Figur ist überdies strichliert ein kleiner medialer Knochendefekt 1 angedeutet, der durch die entsprechend auf der Nedialseite im Bereich der Trichteröffnung erhöhte Wandstärke des Trichternetzes 17 ebenfalls mechanisch gesiche--t werden kann, weil hierdurch die im Bereich des Knochendeffekts 19 konzentrierten Druckkräfte abgebaut und ebenfalls auf die gesamte Prothesenverankerung verteilt werden können. Sinzelheiten der Universalform des Trichternetzes 17 können im übrigen noch den Fig. 3b bis 3e entnommen werden.
Fig. 4a zeigt einen Knochen 13 mit strichliert angedeutetem großen medialen Knochendefekt 20. Für diesen ist eine doppelwandige Sonderform des Trichternetzes vorgesehen. Diese wird auch dann eingesetzt, wenn der Knochen 15 durch zahlreiche Voroperationen eine bereits sehr stark ausgeweitete Knochenhöhle 12 aufweist.
Das doppelwandige Trichternetz besteht aus einem innenliegenden, den Prothesenschaft 11 unmittelbar umfassenden Prothesennetz 21. Als Prothesennetz 21 sind die oben erläuterten Standard- und Univereal-Trichternetzformen der Trichternetze 16 und 17 geeignet. Eine Verstärkung der Wandstärke auf der Medialseite ist für das Prothesennetz 21 nicht notwendig. Als Außennetz wird ein Sondernetz 22 eingesetzt, das der oben anhand der Fig. 2 erläuterten iangform entsprechen kann und im Bereich des großen Knochendefektes 20 eine vergrößerte Wandstärke aufweisen soll. Das bondornetz 22 unterscheidet sich von der oben erlänterten Langform des Trichternetzes insbesondere durch seinen größeren Durchmesser im Bereich der Trichteröffnung.
Das Prothesennetz 23 ist dabei durch eine innenliegende Zementschicht 23, das Sondernetz 22 durch eine nach außen anschließende Zementschicht 24 verankert. In der Figur ist überdies noch strichliert der Schaft einer eventuellen langprothese angedeutet. Wird diese verwendet, so wird das Prothesennetz 23 mit offener Trichteröffnung verwendet, um die doppelwandige Trichternetzkonstruktion zu erhalten.
Beim Instellungbringen der Trichternetze 16, 17 wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird die Knochenhöhle 12 des Oberschenkel-Knochens 13 schrittweise aufgebohrt. Es wird sodann ein Trichternetz ausgewählt, dessen Durchmesser 2 bis 5 mm kleiner als der Durchmesser der Aufbohrung ist. Beträgt beispielsweise der Durchmesser der Aufbohrung 17 mm, so wird ein Trichternetz mit einem Durchmesser der Trichterspitze von 14 mm ausgewahlt.
Das Trichternetz 16, 17 wird sodann nach Füllung mit Knochenzement 15 durch die Hüftgelenkprothese 30 bzw. in das Trichternetz eingreifenden Prothesenschaft 11 in die Knochenhöhle eingedrückt und in dieser durch Aushärten des Knochenzementes 15 verankert.
Bei dem doppelwandigen Trichternetz muß eine besondere Operationstechnik angewendet werden. Zunächst erfolgt die Vorbereitung des Knochens 13 wie oben beschrieben. Es wird jedoch dann das Sondernetz 22 entsyrechend den angegebenen Bedingungen ausgewählt und mit einem Spezialeinschlaggerät mit Knochenzement in die Knochenhöhle 12 eingeschlagen. Um beim Aushärten des Zementes Platz zu schaffen für die mit dem Pro thesennetz 21 eizusetzende Hüftgelenksprothese 10 wird sodann in die nach dem Einschlagen verbleibende Innenöffnung des Sondernetzes 22 ein Platzhalteinstrument 25 eingeführt und bis zur Aushärtung der außenliegenden Zementschicht 24 an Ort und Stelle belassen.
Fig. 5 zeigt das Platzhalteinstrument 25 in seiner stellung während des Aushärtens der außenliegenden Zementschicht 24. Der im Oberschenkelschaft zu versenkende Teil des Platzhalteinstrumentes 25 entspricht in seiner Form derjenigen des Prothesenschaftes 11 der einzusetzenden Hüftgelenksprothese 10 mit einem Zuschlag von 2 bis 3 mm im Durchmesser bzw. von 2 bis 5 cm in der Lange. Durch diesen Zuschlag wird ausreichend Platz für das Prothesennetz 21 und die innenliegende Zementschicht 23 geschaffen. In das durch das Platzhalteinstrument 25 geschaffene Bett wird sodann die Hüftgelenksprothese 10 mit dem Prothesennetz 21 einzementiert In Sonderfällen ist es auch denkbar, das do)pelwandige Trichternetz unmittelbar mit der Hüftgelenksprothese 10 in die Knochenhöhle 12 einzuführen. Zweckmßig wird dabei zuvor in der Knochenhöhle ebenso wie in den Trichternetzen für das Vorhandensein einer ausreichenden Menge von Knochenzement 15 gesorgt.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h e: 1. Prothesenverankerung für Hüftgelenksprothese,gekennzeichnet durch ein zwischen Prothensenschaft(11) und knochenwand (14)der den Prothesenschaft aufnehmenden Knochenhöhle (12) einsetzbares Trichternetz (16,17,21,22).
2. Prothesenverankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichten,daß das Trichternetz (16,17,21,22) aus Stahl besteht.
3. Prothesenverankerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trichternetz (16, 3Y, 21, 22) aus einander kreuzenden und miteinander verbundenen Faden besteht.
4. Prothesenverankerung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Trichternetz (16, 17, 21, 22) aus Blattmaterial besteht, das von zahlreichen Öffnungen durchbrochen ist.
5. Prothesenverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß das Trichternetz (16,17,21,22) an der Trichteröffnung elliptischen Querschnitt aufweist.
6. Prothesenverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis ), dadurch gekennzeichnet, daß das Trichternetz (16, 17, 21, 22) in Abstand von der Trichteröffnung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich der Kreisdurchmesser in dichtung zur Trichterspitze (18) vermindert.
7. Prothesenverankerung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dam in Richtung der Elipsenhauptachse gesehen an die Trichteröffnung ein kurzer Abschnitt verminderter Querschnittsbreite anschließt, an den sich ein windestens doppelt so langer Abschnitt gleichbleibender Querschnittsbreite in Richtung zur Trichterspitze (17) hin anschließt.
@. Prothesenverankerung nach einem der Ansprüche , @ bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Ellipsennebenachse gesehen das Trichternetz (16,17,21,22) einen alphornartigen Umriß mit ausgehend von der Trichterspitze (18) allmählich zunehmender Krümmung der Trichternetzsymmetrieachse hat und die Trichteröffnung in einer Ebene liegt, auf der die Trichternetzsymmetrieachse senkrecht steht bzw. mit dieser einen winkel von mindestens 60° bildet.
9. Prothesenverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trichterspitze das Trichternetz halbkugelig geschlossen ist.
10. Prothesenverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis u, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trichterspitze (1U) das Trichternetz ofien ist.
11. Prothesenverankerung nacll einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet,daß das Trichternetz doppelwandig ausgebildet ist (Fig. 4).
12. Prothesenverankerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelwandige Trichternetz aus zwei mit fluchtender Trichteröffnung ineinandergestellten einfachen Trichternetzen (21, 22) besteht.
13. Prothesenverankerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einfachen Trichternetze (21, 22) einen 10% übersteigenden Längenunterschied aufweisen.
14. Prothesenverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trichternetzwandstärke sich längs der Trichternetzlänge und/oder längs des Trichternetzumfanges ändert.
15. Prothesenverankerung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das äµßere Trichternetz (22) im Bereich der Trichteröffnung eine vergrößerte Wandstärke aufweist.