DE3216111C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schultergelenk-Endo­ prothese mit einem im Humerus zu verankernden Humerusschaft und einem in der Scapula zu ver­ ankernden Scapulaschaft, die jeweils an ihrem freien Ende einen Kugelkopf aufweisen, sowie mit einem mit den beiden Kugelköpfen jeweils in der Art eines Kugelgelenkes zusammenwirkenden, mittig geteilten, kugelförmigen drehbaren Lagerteil für die Kugel­ köpfe, dessen Hälften durch Verbindungsmittel mit­ einander verbunden sind.

Aus der DE-OS 27 14 387 ist eine derartige Schulter­ gelenk-Endoprothese bekannt, bei der die Mittel­ punkte der beiden Kugelköpfe und der Mittelpunkt des kugelförmigen Lagerteiles auf einer Geraden liegen und somit stets einen Winkel von 180° einschließen. Bei dieser bekannten Schultergelenk- Endoprothese ist die Armbewegung nach der Implanta­ tion begrenzt, da jedes Kugelgelenk nur eine be­ grenzte Schwenkbewegung des Humerusschaftes und des Scapulaschaftes zuläßt, und der resultierende Ge­ samtschwenkwinkel sich aus der maximalen Auslenkung der beiden Kugelgelenke ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber eine Schultergelenk-Endoprothese der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine besonders große Armbeweglichkeit bei insgesamt einfachem Aufbau besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Da das Kugelgelenk des Humerus erfin­ dungsgemäß um etwa 40° näher an dem Scapula-Kugel­ gelenk liegt als dies bei der Endoprothese gemäß der DE-OS 27 14 387 der Fall ist, kann der Humerus um etwa 40° näher an den Scapulaschaft herange­ schwenkt werden. Bei einer Schwenkbewegung in Gegen­ richtung läßt sich mühelos die maximale Auslenkung des Scapula-Kugelgelenks und des Humerus-Kugelge­ lenks zurücklegen, bis eine Streckstellung erreicht ist, in welcher der Humerusschaft mit dem Scapula­ schaft etwa fluchtet. Wird diese Schwenkbewegung fortgesetzt, so kommt es zu einer Anlage des Scapulaschaft-Teils und/oder des Humerusschaft-Teils an dem Lagerteil. Durch die erfindungsgemäße An­ ordnung der Kugelgelenke wird jedoch hierdurch die weitere Schwenkbewegung nicht begrenzt. Vielmehr dreht sich unter den vom Scapulaschaft-Teil und/oder dem Humerusschaft-Teil ausgeübten Kräften das Lager­ teil zwischen den beiden Kugelköpfen um etwa 180° um sich selbst, so daß dann die Kugelgelenke - bei weiterer Annäherung des Humerusschaft-Teils an den Scapulaschaft-Teil - auf dem Lagerteil wieder nur um etwa 140° in Schwenkrichtung auseinanderliegen. Durch die Selbst­ drehung des Lagerteils wird also erreicht, daß bei einer Annäherung des Humerusschaft-Teils an das Scapulaschaft-Teil die Lagerpunkte der Kugelge­ lenke nur den verringerten Umfangsabstand von 140° und nicht den erhöhten Umfangsabstand von 220° aufweisen. Die Beweglichkeit der Endoprothese ist dadurch so stark erhöht, daß die Armbewegungen von der natürlichen Muskulatur abgefangen und begrenzt werden, bevor es zum unerwünscht harten mechanischen Anschlagen zweier Prothesenteile kommt.

In den bei­ den Hälften des Lagerteils sind entsprechende Aus­ nehmungen vorgesehen, in welche Lagerschalen vor­ zugsweise aus Kunststoff einsetzbar sind, in denen die Kugelköpfe in allen Richtungen schwenkbar ge­ lagert sind. Zur Halterung der Lagerschalen dienen vorzugsweise zylindrische Buchsen aus Metall, wel­ che die Lagerschalen außen umgeben und von den Hälften des Lagerteils umfaßt werden, wenn die Lagerteilhälften durch ihre Verbingungsmittel, z. B. Schrauben, miteinander verbunden werden.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß der seit­ lich zur Längsachse des Humerusschaftes abgekröpfte Kugelkopf um die Längsachse des Humerusschaftes schwenkbar ist. Hierfür ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Kugelkopf des Humerusschaftes mit einer im Mantel des Humerusschaftes drehbar gelagerten Humerusachse verbunden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Er­ findung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Schulterprothese im implantierten Zustand in Implantationsstellung, teil­ weise im Schnitt;

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung bei angehobenem gestreckten Arm, wobei sich das Lagerteil bis in die Scapula heranbewegt hat;

Fig. 3a und 3b den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen, bei welchen der Arm verglichen mit der Stellung gemäß Fig. 2 noch weiter angehoben (Fig. 3a) bzw. weiter gebeugt ist (Fig. 3b) und sich das Lagerteil selbsttätig verdreht hat;

Fig. 4 den Humerusschaft der Schulterprothese gemäß den Fig. 1 bis 3 in einem ver­ größerten Längsschnitt;

Fig. 5 den Scapulaschaft der Schulterprothese gemäß den Fig. 1 bis 3 in einem ver­ größerten Längsschnitt;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Teilungsebene einer Hälfte des kugelförmigen Lager­ teils ohne Lagerschalen in vergrößerter Darstellung; und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Lagerschale.

Fig. 1 zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Schulter­ prothese mit einem im entsprechend vorbereiteten Humerus 2 verankerten, im ganzen mit 3 bezeichneten Humerusschaft, der an seinem freien Ende einen zu seiner Längsachse 4 seitlich abgekröpften Kugelkopf 6 aufweist, der einen Teil eines im ganzen mit 7 bezeichneten ersten Kugelgelenkes bildet, dessen im ganzen mit 8 bezeichnetes Lagerteil über ein im ganzen mit 9 bezeichnetes Kugel­ gelenk mit einem im ganzen mit 11 bezeichneten Scapula­ schaft verbunden ist.

Wie insbesondere aus Fig. 4 erkennbar ist, ist der aus einer gewebeverträglichen Stahllegierung bestehende Kugelkopf 6 des Humerusschaftes 3 um einen Winkel α von etwa 50° seitlich zur Längsachse 4 des Humerus­ schaftes 3 abgekröpft und integral mit einer Humerus­ achse 12 verbunden, die in einer aus Polyäthylen be­ stehenden Führungsbuchse 13 gelagert ist, welche in einen aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Mantel 14 des Humerusschaftes 3 eingeformt ist. Die Humerusachse 12 ist in der Führungsbuchse 13 um die Längsachse 4 begrenzt drehbar.

Das Lagerteil 8 besteht aus Polyäthylen und ist im wesentlichen kugelförmig ausgebildet, vgl. auch Fig. 6. Es ist mittig geteilt, wobei die beiden Lagerhälften, von denen in Fig. 1 nur die eine Hälfte zu sehen ist, durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schraube miteinander verbunden sind, welche sich durch eine Bohrung 26 der beiden Hälften des Lagerteils 8 er­ streckt und an ihren an der Außenseite des Lagerteils 8 liegenden Enden in das Lagerteil 8 versenkt ist.

Das Lagerteil für den Kugelkopf 6 weist eine Lagerschale 27 aus Kunststoff auf, die in ihrem Inneren mit einer dem Kugelkopf 6 entsprechenden kugelförmigen Ausnehmung 28 versehen ist, s. a. Fig. 7, deren Höhe h größer ist als der Radius r des Kugelkopfes 6, so daß sich die Lager­ schale 27 bis über den Meridian des Kugelkopfes 6 er­ streckt und zusammen mit diesem ein Kugelgelenk bildet. An der im wesentlichen zylindrischen Außenseite ist die Lagerschale 7 mit einer aus Metall bestehenden Buchse 29 versehen. Die beiden Kugelhälften 8′ des Lagerteils 8 sind jeweils mit einer der halben Außenkontur der Buchse 29 entsprechenden Ausnehmung 31 versehen, vgl. Fig. 6.

Die beiden Lagerteilhälften 8′ weisen darüber hinaus noch eine weitere in gleicher Weise ausgebildete Aus­ nehmung 31′ für eine ebenfalls mit einer Buchse 29′ ver­ sehene weitere Lagerschale 27′ auf, die ein Teil des zweiten Kugelgelenkes 9 bildet und einen zweiten Kugelkopf 6′ aufnimmt, der symmetrisch zur Längsachse 33 des Scapulaschaftes 11 angeordnet und mit einer Scapulaachse 34 verbunden ist, die an ihrem dem Kugel­ kopf 6′ abgekehrten Ende mit einem Gewinde 36 versehen ist. Der mit Gewinde 36 versehene Abschnitt der Scapula­ achse 34 ist in einen aus Kunststoff bestehenden, kegel­ förmigen Spreizdübel 37 eingeschraubt, der in seinem dem Kugelkopf 6′ zugekehrten oberen Abschnitt hohl ausge­ bildet ist und mit seinem dort befindlichen inneren Rand einen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehenden Scapulateller 38 übergreift, der im implantierten Zustand der Schulterprothese 1 im wesentlichen in die Außenseite der Scapula versenkt angeordnet ist.

Die jeweils vom Mittelpunkt M der Kugelköpfe 6 und 6′ zum Mittelpunkt des kugelförmigen Lagerteils 8 verlaufenden, gedachten Verbindungslinien schließen einen Winkel β ein, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 140° beträgt.

Soll ein beispielsweise durch eine erhebliche Fraktur des Humeruskopfes beschädigtes Schultergelenk mit einer erfindungsgemäßen Schulterprothese versehen werden, so wird zunächst einmal der natürliche Humeruskopf abgesägt, wodurch sich die in Fig. 1 mit 39 bezeichnete, schräg verlaufende Humerusoberfläche ergibt. Zur Implantation der Prothese wird sodann zunächst die Gelenkpfanne der Scapula angebohrt, und zwar mit einem Bohrungsdurchmesser, der dem Durchmesser des mit Gewinde 36 versehenen Ab­ schnitts der Scapulaachse 34 entspricht. Sodann wird mit einem der Form des nicht gespreizten Spreizdübels 37 entsprechenden Fräser das Scapulagewebe in Richtung der durch die Bohrung vorgegebenen Längsachse 33 ausgefräst. Daraufhin kann der in Fig. 5 in vergrößerter Darstellung abgebildete, im ganzen mit 11 bezeichnete Scapulaschaft in die Ausfräsung eingeführt werden. Nach dem Einführen wird die mit dem Kugelkopf 6′ verbundene Scapulaachse 34 mittels eines Imbusschlüssels um ihre Längsachse 33 gedreht - hierfür ist der Kugelkopf 6′ an seinem freien Ende mit einer Innensechskantöffnung 41 versehen, so daß bei dem hierdurch bewirkten Schraubvorgang der Spreizdübel 37 in Richtung auf den Kugelkopf 6′ hoch­ gezogen und dabei gespreizt wird, was schließlich zu einer festen Verankerung des gesamten Scapulaschaftes 11 in der Scapula 42 führt.

Anschließend wird sodann in entsprechender Weise der Humerus 2 mit einem Formfräser ausgefräst, dessen Außenkontur im wesentlichen dem Mantel 14 des Humerus­ schaftes 3 entspricht, so daß der Humerusschaft 3 in den Humerus 2 eingesetzt werden kann. Eine zementlose Verankerung erfolgt hier durch wenigstens eine, vor­ zugsweise mehrere Bohrungen 43, die einerseits durch das Humerusgewebe und andererseits durch den Mantel 14 verlaufen, wobei anschließend entsprechende Stifte 44 in die Bohrung(en) eingeschlagen werden und für eine feste Verankerung des Humerusschaftes 3 im Humerus 2 sorgen.

Sodann können die jeweils aus einer Lagerschale 27 bzw. 27′, einer Buchse 29 bzw. 29′ und einem Kugelkopf 6 bzw. 6′ bestehenden Kugelgelenke jeweils an ihre Aus­ nehmung 31 bzw. 31′ einer Lagerteilhälfte 8′ eingelegt werden, und es kann anschließend die zweite Lagerteil­ hälfte 8′ angebracht und mittels der sich durch die Bohrung 26 erstreckenden Schraube mit der ihr zugeord­ neten Lagerteilhälfte 8′ fest verbunden werden, so daß das Lagerteil 8 danach an seiner Außenseite - mit Aus­ nahme derjenigen Stellen, an denen die Kugelköpfe 6 und 6′ liegen - durchgehend kugelförmig ist.

Bei einem Schwenken des betreffenden Armes aus der in Fig. 1 dargestellten, mit der normalen Ruhestellung weitgehend übereinstimmenden Implantationsstellung in eine angehobene Streckstellung des betreffenden Armes können sich die Kugelköpfe 6 und 6′ jeweils in ihren Lagerschalen 27 bzw. 27′ drehen, wie dieses aus Fig. 2 erkennbar ist. Außerdem kann sich das Lagerteil 8 relativ zu den Kugelköpfen 6 bzw. 6′ drehen, wie dieses ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist. Kommt es bei einer Streckstellung des Armes zu einem Anschlagen des Lagerteils 8 an die Scapula 42 oder/und den Humerus 2, so wird hierdurch die Bewegungsmöglichkeit nicht be­ grenzt, wie man dieses zunächst annehmen könnte. Vielmehr dreht sich das kugelförmige Lagerteil 8 bei einer ent­ sprechenden Druckbeaufschlagung so nach unten, daß der bei der Stellung gemäß Fig. 2 noch oberhalb der beiden Kugelköpfe 6, 6′ liegende Abschnitt des Lagerteils 8 sich nach unten bewegt, so daß sich der Arm ungehindert weiter nach oben bewegen kann, vgl. Fig. 3a und 3b. Hierin liegt ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schulterprothese, zumal bei derartigen Bewegungen keine Beschwerden verur­ sacht werden, und bei einer Rückbewegung des Armes in seine Normalstellung ein selbsttätiges Rückdrehen des kugelförmigen Lagerteils 8 in seine jeweils der be­ treffenden Hubstellung entsprechende Relativstellung zu den beiden Kugelköpfen 6 und 6′ ohne Zwang erfolgt.

Claims (5)

1. Schultergelenk-Endoprothese mit einem im Humerus zu verankernden Humerusschaft und einem in der Scapula zu verankernden Scapulaschaft, die jeweils an ihrem freien Ende einen Kugelkopf aufweisen, sowie mit einem mit den beiden Kugelköpfen jeweils in der Art eines Kugelgelenkes zusammenwirkenden, mittig geteilten, kugelförmigen drehbaren Lagerteil für die Kugelköpfe, dessen Hälften durch Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils vom Mittel­ punkt (M) der beiden Kugelköfpe (6, 6′) zum Mittelpunkt (bei 26) des kugelförmigen Lagerteils (8) verlaufenden, gedachten Verbindungslinien einen Winkel (8) von etwa 140° einschließen und daß alle Elemente so ausgebildet sind, daß bei Druckbeaufschlagung der Mittelpunkt des Lagerteils (8) eine Drehung um die die Mittelpunkte (M) der beiden Kugelköpfe (6, 6′) verbindenden Geraden aus­ führen kann.

2. Schultergelenk-Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerteilhälften (8′) jeweils an ihrer einan­ der zugekehrten Teilungsebene mit Ausnehmungen (31, 31′) zur Aufnahme von Lagern (27, 29; 27′, 29′) für die Kugelköpfe (6, 6′) versehen sind.

3. Schultergelenk-Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager für die Kugelköpfe (6, 6′) jeweils eine Lagerschale (27 bzw. 27′) aufweisen, die in ihrem Inneren mit einer den Kugelköpfen (6, 6′) entsprechenden etwa halb­ kugelförmigen Ausnehmung (28) versehen ist, deren Höhe (h) größer ist als der Radius (r) der Kugel­ köpfe (6, 6′).

4. Schultergelenk-Endoprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (27, 27′) aus Kunststoff bestehen und an ihrer zylindri­ schen Außenseite von einer aus Metall bestehenden Buchse (29, 29′) umgeben sind.

5. Schultergelenk-Endoprothese nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (6) des Humerusschaftes (3) fest mit einer in einem Mantel (14) des Humerusschaftes (3) drehbar gelagerten Humerusachse (12) verbunden ist.