DE2925089C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkpfannen-Endoprothese, ins­ besondere Hüftpfannengelenk-Endoprothese mit einem Außen­ ring, der außen ein selbstschneidendes Gewinde aufweist, und in dem eine Innenschale angeordnet ist, wie sie aus der DE-OS 25 58 446 bekannt ist.

Eine derartige Gelenkprothese dient zur Implantation in eine Aushöhlung, die dafür im betreffenden Knochen vorgenommen wird, und zwar im Hüftbein, wenn es sich um ein Oberschenkel­ hüftgelenk handelt.

Ein solches Gelenk muß zwei Forderungen genügen: Einerseits muß es außen auf der Oberfläche geeignete Vorrichtungen auf­ weisen, die eine feste Implantation des Gelenks in der ent­ sprechenden Knochenaushöhlung ermöglichen. Andererseits muß das Gelenk innen, in Höhe seiner Gelenkpfannenaushöhlung, gu­ te Oberflächenqualitäten und mechanische Festigkeiten aufwei­ sen, die es ermöglichen, daß die Gelenkprothese ohne nennens­ werte Reibung und ohne zu schnellen Verschleiß mit dem sphä­ roidförmigen Kopf zusammenwirkt, dem sie zugeordnet ist. Die Implantation dieser Gelenkprothese erfolgt durch Verkittung oder durch Verschraubung.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse das Ge­ lenkpfannenteil aus Metall herzustellen und die Gelenkpfan­ nenaushöhlung mit einer Kunststoffschale auszukleiden (DE-OS 25 58 446). Ein ringförmiges Teil der Kunststoffschale greift dabei in eine an der Innenseite des metallenen Gelenk­ pfannenteils angeordneten Nut ein und verhindert ein Ver­ schieben der Kunststoffschale in der Gelenkpfannenaushöh­ lung. Das Gelenkpfannenteil wird mittels eines an der Außen­ fläche angebrachten Gewindes mit dem Hüftknochen ver­ schraubt. Dieses Gewinde kann in bestimmten Fällen auch selbstschneidend sein. Um die Reibungsverhältnisse in der Ge­ lenkpfannenaushöhlung, die Alterungsbeständigkeit, biologi­ sche Verträglichkeit und die Haltbarkeit zu verbessern, ist es ferner bekannt, die Prothese aus Keramik herzustellen (FR-20 96 895).

Diese Keramikprothesen sind jedoch einstückig ausgeführt, weshalb das Anbringen von porösen Unebenheiten (bei Verkit­ tung) oder eines Gewindes sehr schwierig ist. Außerdem sind Keramikprothesen leichter zerbrechlich als die mit Kunst­ toff ausgekleideten Metallprothesen. Diese weisen jedoch wiederum den Nachteil auf, daß das Kunststoffmaterial auf­ grund seiner nicht vernachlässigbaren Elastizität zu einem unerwünschten Fließen bzw. Wandern neigt. Außerdem ist im einen wie auch im anderen Fall für das Einsetzen der betref­ fenden Gelenkprothesen keine Vorrichtung vorhanden, die dazu geeignet ist, eine schnelle Regeneration des Knochengewebes zu begünstigen, in welchem die Prothesen eingesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zurunde, für eine Gelenkpfan­ nen-Endoprothese der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art eine gute Befestigung der Gelenkpfanne in der betreffenden Kno­ chenaushöhlung sicherzustellen und eine Verheilungsentwick­ lung des Gewebes der Knochenaushöhlung zu begünstigen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Gelenkpfannen- Endoprothese durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Der Sammelraum wird erfindungsgemäß für eine systematische Erhaltung der Knochenspäne benutzt, die durch das selbst­ schneidende Gewinde der betreffenden Gelenkprothese bei deren Einsetzen gelöst worden sind. Derartige Knochenspäne haben die Eigenschaft, örtlich Keimstellen für eine Knochen­ regeneration zu bilden, was aufgrund der Knochenbildung die Wiederherstellung der Wandung des Raumes der Knochenausräu­ mung beschleunigt, in welchem diese Gelenkprothese einge­ setzt ist.

Aufgrund der Öffnungen, durch die der Sammelraum, den diese Gelenkprothese auf diese Weise besitzt, Verbindung nach außen hat, ergibt sich darüber hinaus entsprechend der Erfin­ dung eine fortschreitende Durchwachsung dieser Prothese und des Knochens, in welchem die Prothese eingesetzt ist, und zwar entsprechend dem Maße der Regeneration dieses Knochens, und dies sichert eine besonders starke Verankerung dieser Prothese in diesem Knochen.

Zwischen der Innenschale und dem Außenring kann eine rohrför­ mige Hülse aus einem elastischen Material eingesetzt sein, welche ein Dämpfungsorgan bildet.

Ein derartiges Dämpfungsorgan ist vorteilhaft für den Kom­ fort des Benutzers und dient darüber hinaus dem Schutz und der Lebensdauer der anderen Organe des Benutzers, die Verbin­ dung mit dem betreffenden Gelenk haben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der auf die aus Keramikmaterial, insbesondere Metalloxid- Glaskeramik, aus monokristallinem Material, insbesondere Alu­ miniumoxid, z. B. Saphir, oder aus Kohlenstoffmaterial beste­ hende Innenschale eine direkte oder indirekte Bandagierungs­ belastung ausübende Außenring aus Metall.

Durch diese Materialkombination von Innenschale und Außen­ ring kann die Bandagierungsbelastung so berechnet und aufge­ bracht werden, daß eine einfache und zuverlässige Verbindung zwischen Innenschale und Außenring ohne bleibende Verformung des Außenrings und des Sammelraums erreicht wird. Darüber hin­ aus kann auf jeglichen Kleber oder einen anderen adhäsiven Werkstoff zur Befestigung der Innenschale am Außenring ver­ zichtet werden, so daß damit die Folgen einer eventuellen Al­ terung bei der Verwendung eines solchen Werkstoffes vermie­ den werden.

Weitere Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine im Aufriß dargestellte Gesamtansicht eines künstlichen Oberschenkelhüftgelenks mit einer erfindungsgemäßen Gelenkpfannenprothese,

Fig. 2 einen axialen Schnitt, mit vergrößertem Maß­ stab, dieser Gelenkpfannenprothese entspre­ chend der Schnittlinie II-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine im Aufriß mit einem anderen Maßstab darge­ telte Ansicht des einzigen Außenrings dieser Gelenkpfannenprothese,

Fig. 4 und 5 der Fig. 2 entsprechende Darstellungen, wobei jede Figur jeweils eine Ausführungsvariante be­ trifft.

Aus der Fig. 1 ist ein künstliches Oberschenkelhüftge­ lenk ersichtlich, das in bekannter Weise eine als Gelenkpfanne 11 bezeichnete Gelenkprothese aufweist, welche in eine Aushöhlung 12 des Hüftbereiches 13 des Hüft­ beins 14 des betreffenden Patienten eingesetzt ist, und eine Oberschenkelprothese 15, welche in eine Aushöhlung 16 des Oberschenkels 17 des Patienten eingesetzt ist.

Die Oberschenkelprothese 15 besitzt einen sphäroidförmigen Kopf 18, der auf einem Kragen 19 angesetzt ist und eine Gesamteinheit mit einer Implantierungs­ stange 20 bildet, die in einer entsprechenden Knochenaushöh­ lung 16 eingesetzt ist. Wie insbesondere in der Fig. 5 er­ kennbar ist, kann der sphäroidförmige Kopf 18 ein vom Rest der Oberschenkelprothese 15, der er zugehört, getrenntes Stück bilden, so daß dieser Kopf infolgedessen aus Keramik hergestellt sein kann, während der übrige Teil der Prothese aus Metall besteht.

Wie in gebrochenen Linien in der Fig. 5 dargestellt ist, kann beispielsweise in gleicher Weise die Verbindung des sphäroidförmigen Kopfes 18 mit dem zugehörigen Kragen 19 über ein konisches Einsteckende erfolgen, wobei der Kragen 19 ein kegelstumpfförmiges, vorspringendes Ansatzstück 21 be­ sitzt, auf welchem der sphäroidförmige Kopf 18, der dazu eine entsprechende komplementäre kegelstumpfförmige Innenbohrung besitzt, kraftschlüssig aufgesetzt ist.

Diese Vorrichtungen sind bekannt und bilden kei­ nen Teil der vorliegende Erfindung, weshalb sie nicht näher beschrieben werden.

Die Gelenkpfannenprothese 11 weist zwei getrennte Stücke auf, näm­ lich eine Innenschale 24, in welcher innen in Hohlform eine halbugelförmige Gelenkpfannenaushöhlung 25 ausgeformt ist, und einen Außenring 26, auf den außen ein selbstschneidendes Gewinde 27 angeordnet ist.

Die Innenschale 24 wird einer ringförmigen Bandagierungsbelastung ausgesetzt, die auf die Innenschale durch den Außenring 26 entsprechend den Pfei­ len F in der Fig. 2 ausgeübt wird. Im Ausführungsbeispiel dieser Fig. 2 wird diese Bandagierungsspannung direkt vom Außenring 26 auf die Innenschale 24 übertragen. Die Innenschale 24 hat direk­ ten Kontakt mit dem Außenring 26 und besitzt dementsprechend eine zylindrische Außenfläche 30, welche komplementär zur In­ nenbohrung 31 des Außenrings 26 ausgebildet ist.

An seinem der Innenschale 24 gegenüberliegenden Ende besitzt der Außenring 26 in diesem Fall innen einen transversalen Haltevorsprung 32.

Die Innenschale 24 kann aus ir­ gendeinem Keramikmaterial bestehen, und beispielsweise aus gesintertem Metalloxid, etwa aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titanoxid oder einem anderen Oxid, oder auch aus irgendeinem monokristallinem Material, und zwar beispielsweise aus Aluminiumoxid in der Form von Saphir oder Rubin, oder auch aus einem Kohlenstoffmaterial.

Der Außenring kann dagegen aus Titan, aus einer Titanlegierung oder aus irgendeinem anderen Metall oder einer Metallegierung bestehen, welche beispielsweise Chrom und/oder Nickel und/oder Kobalt enthält.

Die zur Sicherung und zur Verankerung dienende Bandagierung kann durch eine leichte Erwärmung des Außen­ rings 26 vor seiner Befestigung auf der Innenschale 24 erfol­ gen. Diese Erwärmung wird so ausgeführt, daß der Außenring 26 auf eine Temperatur gebracht wird, die zumindest gleich der Temperatur ist, der die Innenschale 24 beim Prozeß der Sterilisation ausgesetzt wird, den danach die Gesamtanord­ nung durchläuft. Beispielsweise kann die Erwärmung bei einer Temperatur von etwa 200°C erfolgen.

Geeignet ist eine Erwärmung durch Hochfrequenzwellen. Fall erwünscht, kann eine derartige Erwärmung in gleicher Weise in umgekehrter Richtung eine Trennung des Außenrings 26 von der Innenschale 24 ermöglichen, ohne daß irgendeines der beiden Stücke beschädigt wird.

Während der Bandagierung kann die Innenschale auf der Umge­ bungstemperatur verbleiben.

Die Gelenkpfannenendoprothese 11 weist innen einen Sammelraum 28 auf, welcher stellenweise über zum selbstschneidenden Gewinde 27 rechtwinkelige Öffnungen 29 nach außen mündet und zur Auf­ nahme von Knochenspänen geeignet ist.

Im in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sammelraum 28 innen einerseits von der Innenschale 24 und andererseits vom Außenring 26 um­ grenzt.

Dieser Sammelraum 28 wird durch eine schraubenförmige Auskehlung gebildet, wel­ che auf der Innenseite des Außenrings 26 in hohler Form eine Nachbildung des selbstschneidenden Gewindes 27 darstellt, wobei diese Auskehlung dem Verlauf bzw. der Kontur des Gewin­ des folgt und in gleicher Stärke bzw. Tiefe wie das Gewinde an­ geordnet ist.

Das selbstschneidende Gewinde 27 wird in axialer Richtung durch Einschnitte 34 durchschnitten, die entsprechend einer auf diesem Gebiet üblichen Technik dazu bestimmt sind, das Gewinde selbstschneidend zu machen. Die Öffnungen 29, über die der innere Sammelraum 28 nach außen mün­ det, sind an den Kreuzungen dieses selbstschneidenden Gewin­ des 27 und dieser Einschnitte 34 ausgebildet.

Das selbstschneidende Gewinde 27 kann im Schnitt ein beliebiges Profil beispielsweise das dargestellte etwa gleichschenkelige Dreiecksprofil, besitzen.

Dieses Gewinde ist hohl und zumindest gewisse, die Einschnitte 34 begrenzende Abschnitte bilden in Verbindung mit den entsprechenden Öffnungen 29 dreiecksförmige Seiten­ schneiden 35.

Die Mündung dieser dreiecksförmigen Seitenschneiden 35 kann zu­ gespitzt sein, um die selbstschneidende Eigenschaft des Ge­ windes 27 zu verstärken.

Auf der Seite der Gelenkpfannenaushöhlung 25 der Innenschale 24 bildet der Außenring 26 an seinem axialen Ende einen Hal­ tekragen 36, der in radialer Richtung nach außen vorspringt.

In diesem Haltekragen 36 sind stellenweise Löcher oder Aus­ schnitte 37 angeordnet, die für ein Zusammenwirken des Außen­ rings 26 mit irgendeinem Mitnahmewerkzeug geeignet sind, wel­ ches passende zu diesen Löchern oder Aus­ schnitten 37 komplementär ausgebildete Klauen besitzt.

Der mit der Innenschale 24 versehene Außenring 26 wird nach geeigne­ ter Anbringung der Knochenaushöhlung 12 durch Stechen bzw. Bohren in diese Aushöhlung eingeschraubt, wobei die entspre­ chende Verschraubungsoperation durch die selbstschnei­ dende Ausführung des Außenrings 26 erleich­ tert wird. Die eingesetzte Gelenkpfannenendoprothese 11 ist nun fertig und kann mit einer Oberschenkelprothese 15 zusammenwirken.

Der Außenring 26 kann innen mit einer rohrförmigen Hülse 38 aus einem elastischen Material überzogen sein. Zusätzlich kann, um ein Einwandern bzw. Einfließen dieser Hülse in den Sammelraum 28 zu vermeiden, ein Rohrteil 39 aus einem festen Material, beispielsweise aus Metall, zwischen der Hülse und dem Außenring 26 vorgese­ hen sein, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Das Rohrteil 39 kann am Außenring 26 verschweißt, an­ gelötet oder auch durch eine Bandagierung bzw. Schrumpfung fest­ gelegt und gesichert werden.

Die rohrförmige Hülse 38 aus elastischem Material kann mit dem Rohrteil 39 durch Klebung oder einfach durch Kraftschluß verbunden sein. Die Befestigung der Innenschale 24 kann in ähnlicher Weise erfolgen.

In allen diesen Fällen überträgt eine derartige Hülse 38 aus elastischem Material die Bandagierungsspannung, die durch den Außenring 26 verursacht wird, vollständig auf die Innen­ schale 24, da ein elastisches Material nicht komprimierbar ist.

Bei der in Fig. 5 dargestellten abgewandelten Ausführungs­ form ist am axialen Ende des Außenrings 26 auf der Seite der Innenschale 24 ein Rückhaltering 40 angeordnet, dessen Innen­ umfang die Gelenkpfannnaushöhlung 25 verlängert und dabei leicht verschließt, um den sphäroidförmigen Kopf 18 zurückzu­ halten. Dieser Kopf ist somit gelenkig zwischen der Innen­ schale 24 und dem Rückhaltering 40 angeordnet, ohne daß die Gefahr einer Auskugelung besteht.

Das Einsetzen des Rückhalteringes 40, des späroidförmigen Kopfes 18 und der Innenschale 24 in den Außenring 26 erfolgt in diesem Fall über das der Gelenkpfannenaushöhlung 25 die­ ses Napfes gegenüberliegende axiale Ende des Rings. Der Rück­ haltering 40 liegt dabei auf einer transversalen Stufe 42 des Außenrings 26 auf.

Bei dieser Ausführungsvariante, und entsprechend einer auch für die anderen Ausführungsformen anwendbaren Anordnung, be­ sitzt der Sammelraum 28 gegenüber der schraubenförmigen Auskehlung, welche im Außenring 26 an­ geordnet ist, wie oben beschrieben wurde, eine ähnliche schraubenförmige Auskehlung 43, welche auf der Oberfläche der Innenschale 24 ausgebildet ist.

Für diese Ausführungsvariante erfolgt das Einstecken des ke­ gelstumpfförmigen Ansatzstückes 21 in den sphäroidförmigen Kopf 18 nach dem Einsetzen der Ge­ lenkpfannenprothese 11 in den Hüftknochen 14.

Soweit es sich um die Hülse aus elastischem Material der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform handelt, könnte diese Hülse auch bei der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eingesetzt werden.

Die verschraubbare Pfanne kann auch mehrere Schraubgewinde aufweisen.

Schließlich beschränkt sich die Anwendung der Erfindung nicht auf Oberschenkelhüftgelenke, sondern erstreckt sich auch auf andere Gelenke, beispielswei­ se auf Oberarm-Schultergelenke.

Claims (8)

1. Gelenkpfannen-Endoprothese, inbesondere Hüftpfannenge­ lenk-Endoprothese mit einem Außenring, der außen ein selbstschneidendes Gewinde aufweist, und in dem eine In­ nenschale angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des Außenrings (26) ein Sammelraum (28) zur Aufnahme von Knochenspänen ausgebildet ist, der stellenweise durch senkrecht zum selbstschneidenden Gewin­ de (27) stehende Öffnungen (29) nach außen mündet und nach innen begrenzt ist.

2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstschneidende Gewinde (27) in Axialrichtung durch Einschnitte (34) unterbrochen ist und die Öffnun­ gen (29) an den Überschneidungen des Gewindes (27) mit den Einschnitten (34) angeordnet sind.

3. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (28) durch eine schraubenförmige Aus­ kehlung gebildet wird, die in Hohlform eine Nachbildung des selbstschneidenden Gewindes (27) darstellt, wobei die Auskehlung der Kontur des Gewindes (27) folgt und zu­ mindest teilweise in dessen Dicke ausgespart ist.

4. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (28) nach innen durch ein an der inne­ ren Umfangswand des Außenrings (26) anliegendes Rohrteil (39) begrenzt ist.

5. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (28) gegenüber einer im Außenring (26) vorgesehenen schraubenförmigen Auskehlung eine gleichförmige Auskehlung (43) an der Oberfläche der In­ nenschale (24) oder des Rohrteils (39) aufweist.

6. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (26) eine ihn innen auskleidende rohr­ förmige Hülse (38) aus elastischem Material aufweist.

7. Endoprothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohrteil (39) und der Innenschale (24) eine rohrförmige Hülse (38) aus elastischem Material an­ geordnet ist.

8. Endoprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die aus Keramikmaterial, insbesondere Metall­ oxid-Glaskeramik, aus monokristallinem Material, insbe­ sondere Aluminiumoxid, z. B. Saphir, oder aus Kohlenstoff­ material bestehende Innenschale (24) eine direkte oder indirekte Bandagierungsbelastung ausübende Außenring (26) aus Metall besteht.