DE2953575A1

DE2953575A1 - Hueftkopf-kappen-endoprothese

Info

Publication number: DE2953575A1
Application number: DE19792953575
Authority: DE
Inventors: Erhard Dr. 7310 Plochingen Dörre; Peter Ing.(grad.) 6057 Dietzenbach Prüßner; Ludwig Dr. 6078 Neu-Isenburg Zichner
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE2953575C2

Description

Hüftkopf-Kappen-Endoprothese.
Die Erfindung betrifft eine Hüftkopf-Kappen-Endoprothese für eine zementfreie Implantation in Form einer Hohlkugelhälfte mit einer zur Aufnahme des resezierten Femurkopfes bestimmten rotationssymmetrischen Ausnehmung.
Der Einsatz von Kugelkappen am proximalen Femurende ist durch eine Vielzahl von Literaturstellen, beispielsweise aus der DE-OS 23 18 459 bekannt. Gemäß Fig. 1 dieser Schrift ergibt sich, daß die Hüftkopfkappe auf den resezierten Stumpf selbstschneidend aufgeschraubt wird. Die Hüftkopfkappe ist also mit einem Innengewinde versehen. Gemäß Fig. 2 weist die Hüftkopfkappe ein Innenvielkant auf, entspricht in dieser Hinsicht also der weiter hinten noch eingehend abgehandelten DE-OS 27 24 040. Die Anbringung eines Vielkants ist am Knochen aber operativ schon viel aufwendiger als die Anbringung eines Zylinders oder eines Kegelstumpfes, scheidet für den praktischen Einsatz bei der Operation aber nicht nur wegen des höheren Aufwandes aus, sondern weil die innen, bzw. hinten liegenden Seiten des Hüftknochens wegen-mangelnder Zugänglichkeit nur schwer und auch nur ungenau zu bearbeiten sind. In beiden Fällen erfolgt jedoch die Zerstörung des erforderlichen Versorgungsgewebes, d.h. daß mit diesen Kappen keine Langzeitverankerung möglich ist.
Die DE-PS 9 23 383 beschreibt Endoprothesen, die mittels eines zentrischen konischen Stiftes im Knochen verankert werden und den resezierten Femurkopfstumpf pilzförmig umfassen. Um das Implantat einsetzen zu können, muß der Knochenstumpf allseitig bearbeitet sein, d.h.
daß die Gefäßversorgung zerstört werden muß und der Knochen wegen fehlender Versorgung sich dann im Laufe der Zeit zurückbildet.
Die DE-PS 8 76 739 beschreibt insbesondere in den Figuren 3 bis 5 eine kappenförmige Prothese aus Kunststoff, die als Sicherung gegen Längsverschiebung Furchen oder Leisten aufweist und mit federnden Zungen im unteren Bereich ausgerüstet sein kann. Auch bei. der Lehre gemäß dieser Schrift fällt die Achse der Kappe bzw. der pilzförmigen Prothese mit der Hauptachse des Schenkelkopfes zusammen, verläuft also in Richtung des Schenkelhalses.
Die Kappe umfaßt dabei aus diesem Grunde die beiden Hauptversorgungsbereiche des Knochenstumpfes, d.h. daß diese Bereiche vor Einsetzen der Kappe reseziert werden müssen, der Knochen also abstirbt.
Die in der DE-OS 27 24 o40 beschriebene kappenartige Endoprothese unterscheidet sich von der vorgenannten durch die Befestigung am Knochen, die mittels einer Schraube erfolgt, wobei zur Sicherung gegen Verdrehen der Innenhohlraum der Prothese als regelmäßiges Polygon ausgebildet sein kann. Auch bei dieser Konstruktion ist es erforderlich, den Hüftkopf allseitig zu bearbeiten, d.h. daß die Gefäßversorgung auch bei dieser Konstruktion zerstört wird. Bei ihr ist ebenso wie bei der DE-OS 25 35 649 der Knochen zu einem kegelstumpfförmigen Gebilde reseziert. Die letztere unterscheidet sich jedoch durch die Befestigung der Kappe, d.h. durch den Einsatz einer Druckplatte, die die in die Kugelkappe eingeleiteten Kräfte auf den Schenkelhals übertragen soll. Auch hier zeigt die Zeichnung, daß die Mittelachse der Kappe und die Hauptachse des Schenkelhalses zusammenfallen.
Vor dem Aufsetzen der Kappe ist deshalb der Knochen auch im Bereich der Gefäßversorgungsstellen zu resezieren.
Er stirbt durch die dadurch auftretende Unterversorgung ab, bildet sich zurück und führt damit zur Lockerung der Prothese.
Die DE-OS 24 22 617 betrifft ebenfalls eine Kappenprothese, die in ihrem Inneren Ausnehmungen zur Aufnahme von Knochenzement aufweist. Diese Prothese umfaßt den Schenkelhals, d.h., daß bei der Bearbeitung des Knochens die Gefäßzufuhr zerstört wird. Zusätzlich kommt in diesem Falle noch hinzu, daß Knochenzement eingesetzt werden muß, um zu einer Befestigung der Kugelkopfkappe zu gelangen, was auf Grund der bei der Aushärtung des Zements auftretenden hohen Temperaturen zur Gewebeschädigung führt.
Die GB-PS 7 20 o92 geht in ihrem Offenbarungsgehalt im wesentlichen nicht über das hinaus, was aus der DE-PS 8 76 739 bekannt ist, d.h. die Anordnung von Rippen in einer Hüftkopfkappe. Die Hüftkopfkappe, die eine zylindrische Ausnehmung mit domförmiger Kuppel aufweist, kann ebenfalls nur parallel zur Halshauptachse implantiert werden, d.h., daß auch bei ihr die bekannten Nachteile auftreten.
Dem gesamten Stand der Technik ist also gemeinsam, daß eine vollständige Bearbeitung des Femurkopfes erfolgen muß. Durch diese Bearbeitung werden meist die Versorgungsgefäße des Schenkelhalses weitgehend zerstört, d.h., die Versorgungdes Knochenstumpfes ist nicht mehr gewährleistet, wodurch es zu Nekrosen des Stumpfes kommt und als Folge davon eine Lockerung der Kugelkappe auftritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Gelenkflächenersatzes für das proximale Femurende, der nur eine minimale Resektion erforderlich macht, um bei einem Versagen alle Rückzugsmöglichkeiten, wie Arthrodese oder konventionelle Totel-Endoprothese offenzulassen, der ferner bei vollständiger Erhaltung des Schenkelhalses nur die tribologischen, nicht aber die biomechanischen Verhältnisse ändert, desweiteren eine gute Gefäßversorgung gewährleistet, eine feste Primärfixation ohne Knochenzement, sowie das Einwachsen von Knochenstrukturen zur zusätzlichen Langzeitverankerung ermöglicht und einfach zu implantieren ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Mantelfläche der rotationssymmetrischen Ausnehmung in Richtung des Schenkelhalses einen offenen Bereich, sowie Mittel zur Primär- und Sekundärbefestigung aufweist.
Die Hüftkopfkappe weist damit, in der Seitenansicht gesehen, die Form einer Badekappe auf, wobei die bei der Badekappe vorhandene, das Gesicht freilassende Öffnung dem Schenkelhals zugewandt ist. Die wichtigen Gefäße, die den Stumpf versorgen, werden dadurch nicht beschädigt. Die Versorgung des Knochens bleibt somit erhalten.
Es ist nur eine minimale Resektion erforderlich. Damit ist jederzeit eine Nachoperation möglich, bei der z.B.
konventionelle Endoprothesen eingesetzt werden können.
Ein weiterer ganz wesentlicher Punkt ist die Befestigung der Hüftkopfkappe auf dem Knochen, wobei man die Primärbefestigung und die Langzeitbefestigung unterscheiden muß. Durch die Primärfixation wird die Hüftkopfkappe bereits unverrückbar in ihrer Position gehalten, wobei alle negativen Einflüsse, wie die Verwendung von Knochenzement - Schädigung des verbliebenen Knochens durch hohe Wärmebelastung - oder die weitere mechanische Beschädigung, beispielsweise Aufschrauben der Hüftkopfkappe gemäß der eigenen älteren Anmeldung (DE-OS 23 18 459) und damit die Zerstörung der Versorgung des Knochenstumpfes vermieden werden. Die Primärfixation ist dabei die Voraussetzung dafür, daß Knochengewebe überhaupt sich neu ungestört aufbauen kann, sich so mit dem Implantat verbindet und zur Langzeitverankerung führt. Jegliche Bewegung zwischen Implantat und Knochen verhindert nicht nur den Aufbau des Knochengewebes und damit die Langzeitverankerung, sondern führt, da der Knochen starken Druckbelastungen durch Rückbildung ausweicht, zu einer Lockerung des Implantats.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Öffnung der Ausnehmung eine geringere lichte Weite als die Ausnehmung selbst.
Dadurch, daß die öffnunbper Ausnehmung eine geringere lichte Weite als die größte Weite der Ausnehmung selbst besitzt, wird der Zylinderstumpf um mehr als 180 Grad durch die Hüftkopfkappe umfaßt, d.h. daß die Hüftkopfkappe fest verankert ist und nicht abkippen kann. Die Verdrehsicherheit der Hüftkopfkappe wird dabei durch die nichtabgefrästen Anschläge des Hüftkopfes gewährleistet, an denen die Enden der Öffnung der Ausnehmung anliegen.
Die Mittelachse der Ausnehmung verläuft im wesentlichen parallel zur Femurmittelachse. Dadurch wird die Krafteinleitung in den Gelenkflächenersatz günstiger, so daß dic Kappe ohne ztls<'itzlicllc Fixi<rungsmittel, d.h. insbesondere ohne Knochenzement, rotationsstabil und absolut abkippsicher verankert ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die lichte Weite der Ausnehmung den gleichen oder einen kleineren Durchmesser wie der Hüftkopfstumpf aufweist. Beim Aufbringen der Hüftkopfkappe auf den Hüftkopfstumpf ergibt sich dadurch ein Preßsitz. Die Befestigung mittels Preßsitz sorgt für eine ausgezeichnete Primärfixation, ohne daß Knochenzement erforderlich ist. Wesentliche Voraussetzung für den Einbau einer Hüftkopfkappe ist dabei jedoch, daß enge Toleranzen zwischen Femurkopf und Ausnehmung der Hüftkopfkappe eingehalten werden. Lediglich, wenn die genaue Einhaltung der Toleranzen gewährleistet ist, ist das Einsetzen einer Hüftkopfkappe mittels Preßsitz möglich, d.h., daß Voraussetzung dafür die mechanische Bearbeitung des Hüftkopfes ist, also die Resektion mittels eines genau geführten Werkzeuges erfolgt. Als besonders zweckmäßig dafür hat sich eine oszillierende Hohlfräse erwiesen, wobei je nach Form der Hohlfräse die resezierten Teile Zylinder- oder Kegelform aufweisen, die Resektion aber so erfolgt, daß in jedem Fall zum Schenkelhals des Femurs als auch zum Fuß der Hüftkopfkappe keine Bearbeitung des Knochens stattfindet, um die Gefäfiversorgung nicht zu beeinträchtigen.
Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung der Hüftkopfkappe mit Nuten und/oder Rippen versehen, die sich parallel und/oder senkrecht zur Zylinder- bzw. Konusmittelachse erstrecken. Diese Nuten oder Rippen bieten den für die Sekundärverankerung erforderlichen Raum, also den Platz, in den die Knochenstrukturen einwachsen können, um so zu einerfesten Verankerung der Hüftkopfkappe zu führen.
Wegen der auftretenden Belastungen empfiehlt es sich jedoch, diese Nuten, bzw. Rippen nur in den Seitenbereichen und nicht im Stirnbereich der Hüftkopfkappe anzuordnen, weil im Stirnbereich die größere Belastung auftritt und dadurch eine Schwächung der Hüftkopfkappe in diesem Bereich vermieden werden muß.
Besonders zweckmäßig ist es, die gesamte Ausnehmung mit einer rauhen Oberfläche zu versehen. Diese rauhe Oberfläche kann bereits beim Bearbeituntsvorgang der Ausnehmung in die Hüftkopfkappe eingebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, sie durch nachträgliches Einbringen einer weiteren Schicht vorzusehen, wobei dieses Einbringen ggf. durch Flamm- oder Plasmaspritzen erfolgen kann.
Besonders wesentlich ist die rauhe Oberfläche im Bereich der Seiten der Hüftkopfkappe, weil sie ebenso wie die Rippen, bzw. Nuten eine gute Einwachsmöglichkeit für den Knochen bietet. Eine Schwächung der Stirnfläche tritt dabei nicht auf. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche der Ausnehmung dabei mit Poren versehen, deren Größe mehr als 80 ßm beträgt. Poren einer Größe von unter 60 #m bieten erfahrungsgemäß für den einwachsenden Knochen keinen Halt mehr, Poren einer Größe von unter 80 #m nur eine geringfügige Befestigung. Eine wirksame echte Befestigung tritt vorzugsweise erst ab einer Porengröße von loo Fm auf.
Als Material für die Hüftkopfkappe können.praktisch alle biokompatiblen Werkstoffe eingesetzt werden. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß sie beim Zusammenarbeiten mit der Pfanne keinen Abrieb verursachen. So sind Kombinationen von Metallhüftkopfkappe mit Polyäthylenpfanne möglich, ebenso wie Kohlenstoff, Cobalt-Basislegierungen, sowie Spezialstähle und Titan sich bewährt haben. Auf Grund der extrem niedrigen Abriebwerte, die praktisch bei nahe null liegen und der ausgezeichneten Körperverträglichkeit wird jedoch Oxidkeramik bevorzugt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert: Fig. 1 zeigt ein proximales Femurende mit aufgesetzter Hüftkappe, Fig. 2 das gleiche proximale Femurende mit aufgesetzter Hüftkappe, wobei der Femur jedoch um ca. 45 Grad gedreht wurde, Fig. 3 einen Medialschnitt durch den resezierten Femurkopf parallel zur Femurachse geschnitten, mit aufgesetzter Hüftkappe, Fig. 4 den Schnitt durch den resezierten Femurkopf mit aufgesetzter Hüftkappe im 9o-Grad-Winkel zur Femurachse geschnitten, Fig. 5 ein Resektionsschema mit oszillierendem Hohlfräser; Figuren 6 bis 9 zeigen Schnitte durch die Hüftkopfkappe.
Durch einen nicht dargestellten Bohrer, wird in den Hüftkopf lo das Bohrloch 4 eingebracht, das zur Führung des Zentrierstiftes 8 des Hohlfräsers 6 dient. Der Hohlfräser 6 weist einen Ansatz 7 auf, an den eine nichtdargestellte oszillierende Säge angreift, die den Hohlfräser 6 entlang eines Kreisbogens 11 bewegt. Analog wird durch'den Einsatz eines nichtdargestellten Stirnfräsers, der ebenfalls im Bohrloch 4 mittels eines Zentrierstiftes 8 geführt wird, die Kopffläche des Hüftkopfes lo abgearbeitet.
Bei der Resektion des Hüftkopfes lo mittels des Hohlfräsers 6 entstanden am Ende des Kreisbogens 11 Anschläge 14, durch die ein Verdrehen der Hüftkopfkappe 1 vermieden wird. Der offene Bereich 15 der Ausnehmung 16 in der Hüftkopfkappe 1 ist gegen den Schenkelhals 2 des Femurs 3 gerichtet, d.h., daß der resezierte Hüftkopfstumpf 5 sowohl im Bodenbereich 17 der Hüftkopfkappe 1 als auch im Bereich des Schenkelhalses 2 keine Gefäßbeschädigungen aufweist. Um die Beschädigung der Gefäße am Schenkelhals 2 zu vermeiden, ist der Hohlfräser 6 mit einer Aussparung 9 versehen und wird nur durch eine geringfügig oszillierende Bewegung gedreht, um den Kreisbogen 11 zu bilden. Nach der Bildung der Rundung 13 kann die Hüftkopfkappe 1 aufgepreßt werden, die dadurch ihren endgültigen Sitz erhält. Sie weist an ihren Seitenflächen 18 Nuten 19 auf, in die Knochenmaterial einwachsen kann. Die Stirnfläche 20 weist keine Nuten 19 auf, um die Festigkeit der Hüftkopfkappe 1 nicht zu reduzieren.
In den Figuren 6 bis 9 sind Schnitte durch die Hüftkopfkappe 1 dargestellt, die konisch verlaufende Rippen 21 aufweisen. Die konischen Rippen 21 besitzen dabei eine dreikantige Form. Sie können durch Pressen in den resezierten Hüftkopfstumpf 5 eingedrückt werden. Die Primärbefestigung wird durch diese Rippen erhöht, die Hüftkopfkappe 1 damit noch rotationsstabiler verankert.

Claims

Patentansprüche.

1. Hüftkopf-Kappen-Endoprothese für eine zementfreie Implantation einer Hohlkugelhälfte mit einer zur Aufnahme des resezierten Femurkopfes bestimmten rotationssymmetrischen Ausnehmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der rotationssymmetrischen Ausnehmung (16) in Richtung des Schenkelhalses (2) einen offenen Bereich (15), sowie Mittel zur Primär und Sekundärbefestigung der Hüftkopf-Kappen-Endoprothese aufweist.

2. Hüftkopf-Kappen-Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Bereich (15) der Ausnehmung (16) eine geringere lichte Weite als die Ausnehmung (16) aufweist.

3. Hüftkopf-Kappen-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Ausnehmung (16) den gleichen oder einen kleineren Durchmesser wie der Hüftkopfstumpf (5) aufweist.

4. Hüftkopf-Kappen-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (16) mit Nut #~n (1 9) versehen ist.

5. Hüftkopf-Kappen-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (16) mit Rippen (21) versehen ist.

6. Hüftkopf-Kappen-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (16) eine rauhe Oberfläche besitzt.

7. Hüftkopf-Kappcn-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ausnehmung (16) mit Poren versehen ist, deren Größe mehr als 80 #m beträgt.