DE3322803A1

DE3322803A1 - Zementfrei implantierbare prothese mit rasterprofilierung

Info

Publication number: DE3322803A1
Application number: DE19833322803
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter 2000 Hamburg Schelhas
Original assignee: ORTHOPLANT VERTRIEBS-GMBH; Orthoplant Vertriebs 2800 Bremen GmbH; ORTHOPLANT VERTRIEBS GmbH
Current assignee: Orthoplant Endoprothetik 2800 Bremen De GmbH
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE8318360U1

Description

Zementfrei implantierbare Prothese mit Rasterprofilierung
Die Erfindung betrifft eine üblicherweise auch als Endoprothese bezeichnete implantierbare Prothese, insbesondere eine Hüftprothese, deren nach der Implantation mit Knochengewebe in Eingriff kommenden Abschnitte ihrer Außenseite mit einer von der Außenseite vorstehenden Rasterprofilierung versehen sind.
Unter einer Rasterprofilierung wird vor- und nachstehend eine aus bevorzugt integral mit dem betreffenden übrigen Prothesenteil ausgebildete Oberflächenprofilierung verstanden, deren insgesamt eine Rasterung bildenden einzelnen Profilelemente Abmessungen aufweisen, die im Verhältnis zu den Abmessungen des betreffenden Prothesenteiles relativ klein sind.
Zur Schaffung von zementfrei einsetzbaren Endoprothesen ist es beispielsweise aus der DE-OS 28 39 093 bei einer Hüftgelenk-Endoprothese bekannt, den nach dem Implantieren mit dem Markkanal des Femurknochens in Eingriff kommenden Schaft an seiner Oberseite mit einem Gewinde zu versehen, welches bevorzugt in der Art eines Trapezgewindes ausgebildet ist, wobei die über die an sich üblicherweise glatte Außenfläche des Prothesenschaftes nach außen vorstehenden Gewindegänge dann bei und nach der Implantation in das Knochengewebe einschneiden.
Eine solche Ausgestaltung stellt ersichtlich eine erhebliche Beanspruchung und eine entsprechende Schwächung des Knochengewebes dar und stellt für sich genommen noch nicht sicher, daß sich das betreffende Prothesenteil im Verlaufe der Beanspruchungszeit nicht löst. Hierfür müssen vielmehr zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, welche nicht nur zu einer insgesamt verhältnismäßig komplizierten und aufwendigen Prothese führen, sondern das natürliche Knochengewebe ebenfalls entsprechend beanspruchen Es kommt dazu, daß derartige Maßnahmen sich nur bei stift-bzw. bolzenförmigen Prothesen bzw. Prothesenteilen durchführen lassen und nicht bei Prothesen bzw. Prothesenteilen, die aufgrund ihrer Formgebung nicht einschraubbar sind.
Um eine zementfreie Implantierbarkeit von Prothesen zu verbessern, ist daher am Beispiel einer Hüftprothese eine feine Rasterprofilierung vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 32 47 726.0, Fig. 6, 7), deren einzelne, jeweils unmittelbar aneinander angrenzende Profilierungselemente pyramidenförmig ausgebildet sind. Es hat sich indes gezeigt, daß eine derartige Rasterprofilierung im Hinblick auf die mit ihr zu schaffenden Widerlager zur Aufnahme bzw. übertragung der im Gebrauch auftretenden Kräfte noch verbesserungsfähig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Prothesen der eingangs beschriebenen Gattung, genauer gesagt deren (im Verhältnis zu den Prothesenabmessungen) verhältnismäßig feine Rasterprofilierung, so zu verbessern, daß die durch die Rasterprofilierung geschaffenen, im implantierten Zustand mit dem Knochengewebe in Eingriff kommenden Profilelemente bzw. deren Widerlagerflächen so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie die im Gebrauch auftretenden Beanspruchungen auf Druck, Zug sowie Torsion bei größtmöglicher Schonung des natürlichen Knochengewebes optimal aufnehmen bzw.
übertragen und insgesamt eine zwar schonende, aber innige Verbindung mit dem Knochengewebe schaffen.
Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Rasterprofilierung aus mit gegenseitigem Horizontal-und Vertikalabstand angeordneten, noppenartigen Ansätzen von im wesentlichen konstanter Höhe besteht.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß die noppenartigen Ansätze rechtwinklig - und zwar wiederum bevorzugt zumindest im wesentlichen quadratisch - ausgebildet sind.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die die Rasterprofilierung bildenden, noppenartigen Ansätze in Längs- oder/und Querrichtung jeweils reihenweise zueinander fluchten, und wenn die noppenartigen Ansätze so ausgebildet bzw. angeordnet sind, daß sie jeweils eine Seitenfläche besitzen, die im wesentlichen senkrecht zu den bei Beanspruchung auftretenden Druckkräften liegt.
Entsprechendes gilt für die bei Beanspruchung ggf. auf tretenden Zugkräfte oder/und Torsionsmomente. Im Falle des Schaftes einer Hüftendoprothese sind mithin die noppenförmigen Ansätze einerseits vorzugsweise ringförmig um den Schaft herum verlaufend angordnet und andererseits in Reihen, welche im wesentlichen parallel zur Schaftlängsachse verlaufen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zwei Gruppen von noppenförmigen Ansätzen vorgesehen sind, wobei bevorzugt zwischen einer aus ersten noppenförmigen Ansätzen bestehenden ersten Rasterprofilierung eine aus (geometrisch ggf.
völlig identisch ausgebildeten, aber bzgl. örtlicher Orientierung anders angeordenten) zweiten noppenförmigen Ansätzen bestehende zweite Rasterprofilierung angeordnet ist, wobei die zweiten noppenförmigen Ansätze bezüglich ihrer - bei rechtwinkliger Ausgestaltung zugleich ihre Seitenflächen bestimmenden - freien Ränder zu den entsprechenden Rändern bzw. Seitenflächen der ersten noppenförmigen Ansätze um einen Winkel gedreht angeordnet sind, ° der bevorzugt etwa 45 beträgt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen mit einer erfindungsgemäßen Rasterprofilierung versehenen Außenseitenabschnitt einer zementfrei zu verankernden Endoprothese in Richtung des Pfeiles I in Fig. 2 gesehen; Fig. 2 einen Teilschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Abschnitt in Richtung der Schnittlinie TI-II gesehen; Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Variante in Richtung des Pfeiles III in Fig. 4 gesehen; Fig. 4 einen Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch die Variante gemäß Fig. 3 in Richtung der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 gesehen; und Fig. 5 als Anwendungsbeispiel einen Teil einer Hüftendoprothese, deren Schaft an seiner gesamten, im inplantierten Zustand mit dem Knochengewebe des Femurkanals in Eingriff kommenden Oberfläche mit einer Rasterprofilierung gemäß den Fig. 1 und 2 versehen ist, wobei diese der besseren Ubersicht halber jedoch in Fig. 1 nur in einem kleinen Ausschnitt dargestellt ist, um die Anordnung der noppenartigen Ansätze Zu zeigen.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen einen Außenseitenabschnitt einer zementfrei zu implantierenden Endoprothese, und zwar beispielsweise einer Hüftgelenk-Endoprothese (s. Fig. 5), deren Schaft an seiner gesamten mit dem Knochengewebe in Berührung kommenden Oberfläche mit der Rasterprofilierung versehen ist. Die Rasterprofilierung besteht aus in der Draufsicht quadratischen,noppenartigen Ansätzen 1 und 1', die im Hinblick auf ihre Dimensionierung identisch ausgebildet sind, jedoch bezüglich ihrer räumlichen Orientierung um 450 zueinander versetzt bzw gedreht angeordnet sind, wie dieses aus Fig. 1 erkennbar ist. Die ein erstes Rasterprofil bildenden Ansätze 1 sind mit gegenseitigem Horizontalabstand h und gegenseitigem Vertikalabstand v angeordnet und weisen jeweils eine Höhe s von 0,6 rm auf. Die gegenseitigen Horizontalabstände h und Vertikal abstände v sind genau so groß wie die Kantenlänge k der Ansätze 1 wie auch der Ansätze 1', die über dem dargestellten Ausführungsbeispiel 2 mm beträgt.
Es ist erkennbar, daß die die erste Rasterprofilierung bildenden, noppenförmigen Ansätze 1 in Vertikal- und Horizontalrichtung bzw. in Längs- und Querrichtung zueinander fluchten und jeweils reihenförmig angeordnet sind. Das gleiche gilt für die noppenförmigen Ansätze 1' der zweiten Rasterprofilierung, welche zu den Ansätzen 1 jeweils um 450 gedreht sind und symmetrisch zur ersten Rasterprofilierung, d.h. also jeweils zwischen vier Ansätzen 1 angeordnet sind, wobei die Begriffe erste und zweite Rasterprofilierung hier nur zu Difinitionszwecken eingeführt worden ist und beide Rasterprofilierunge gemeinsam die gesamte Rasterprofilierung bilden.
Die Hauptzug- und Druckrichtung fällt mit der strichpunktierten Linie 2-2 in Fig. 1 zusammen, wobei diese Linie bei Anwendung der Rasterprofilierung auf eine Hüftendoprothese der Schaftlängsachse 2' richtungsgemäß entspricht.
In Fig. 5 sind die über die gesamte Schaftoberfläche vorgesehenen Ansätze 1, 1' an einem mittleren Abschnitt des in Fig. 5 dargestellten Schaftes 3 einer Hüftgelenkendoprothese erkennbar, wobei gleichzeitig erkennbar ist, daß die Ansätze 1, 1' bezüglich ihrer Dimensionierung ganz erheblich kleiner sind als die Abmessungen des Schaftes 3, insgesamt also eine Feinstruktur-Rasterprofilierung bilden, welche einerseits das Knochengewebe beim Implantieren und danach ganz erheblich schont und dennoch nicht nur eine sichere zementfreie Verankerung gewährleistet, sondern auch sicherstellt, daß die bei der Beanspruchung auftretenden Kräfte in optimaler Weise aufgenommen werden. Aus den Fig. 1, 2 und 5 ist erkennbar, daß die obenliegenden Seitenflächen 4 der Ansätze 1 rechtwinklich zur Schaftlängsachse 2" und damit im wesentlichen senkrecht zu den bei Beanspruchung auftretenden Druckkräften verlaufen und somit optimale Widerlager zur Aufnahme bzw. übertragung dieser Druckkrägte geben. Entsprechendes gilt für die unteren Seitenflächen 6 der Ansätze 1 hinsichtlich der bei Beanspruchung auftretenden Zugkräfte und bezüglich der seitlichen Seitenflächen 7 und 8 der Ansätze 1 hinsichtlich auf zunehmender Kräfte im Falle von um die Schaftlängsachse 21 auftretender Torsionsmomente.
Wie bereits erwähnt worden ist, liegen die Ansätze 1' um 450 zu den Ansätzen 1 hinsichlich ihrer örtlichen Orientierung an der (nicht profilierten) Außenseite 9 des Prothesenteiles um 450 versetzt und nehmen demgemäß in entsprechend optimaler Weise Komponenten der bei Beanspruchung auftretenden Druck- und/oder Zug- und/oder Torsionskräfte auf, vor allem aber auch auftretende Kräfte bei irgendwelchen Biegebeanspruchungen, schräg zur Achse 2' verlaufenden Torsionen o.dgl., wobei in derartigen Fällen wiederum die Ansätze 1 ebenfalls entsprechende Komponenten derartiger Kräfte aufnehmen.
Die erfindungsgemäße Rasterprofilierung löst die an sie gestellten Anforderungen in geradezu optimaler Weise und läßt sich darüber hinaus noch mit einem für derartige Einsatzzwecke und die gebotenen Vorteile vertretbaren Aufwand herstellen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante, bei welcher die Ansätze 1 ebenso wie die Ansätze 1' jeweils dreiecksförmig ausgebildet sind, und zwar mit einer Kantenlänge von 3 mm, wobei die Höhe s der Höhe der Ansätze 1, 1' bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2 entspricht.
Es ist erkennbar, daß auch bei dieser Ausgestaltung die Ansätze in Längs- und Querrichtung jeweils reihenförmig angeordnet sind, und daß darüber hinaus Ansätze 1' vorhanden sind, die relativ zu den Ansätzen 1 verdreht angeordnet sind.
BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF REFERENCE NUMERALS) BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF REFERENCE NUMERALS) 1, II Ansätze 1 Linie 2' Schaftlängsachse (Fig. 5) ~ ~ Schaft 4 obere Seitenflächen (von 1) 4 5 5 6 untere Seitenflächen (von 1) 6 seitliche Seitenflächen (von 1) 8 seitliche Seitenflächen (von 1) 8 9 Oberfläche (von 3) 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 - 16 17 17 18 18 19 19 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 28 28 29 29 30 30 - Leerseite -

Claims

Ansprüche 2.Jzementfrei implantierbare Prothese, insbesondere Hüftprothese, deren nach der Implantation mit Knochengewebe in Eingriff kommende Abschnitte ihre Außenseite mit einer von der Außenseite vorstehenden Rasterprofilierung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterprofilierung aus mit gegenseitigem Horizontalabstand (h) und Vertikalabstand (v) angeordneteten, noppenartigen Ansätzen (1, 1') von im wesentlichen konstanter Höhe (s) besteht.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rasterprofilierung bildenden, noppenförmigen Ansätze (1, 1') in der Draufsicht im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet sind
3. Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die noppenförmigen Ansätze (1, 1') im wesentlichen quadratisch ausgebildet sind.
4. Prothese nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die noppenförmigen Ansätze (1, 1') in der Draufsicht als - vorzugsweise gleichschenklige - Dreiecke ausgebildet sind.
5. Prothese nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenlänge (k) der noppenförmigen Ansätze (1, 1') etwa 2 bis 4 nz beträgt.
6. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die noppenförmigen Ansätze (1 bzw. 1') in Längsrichtung eines profilierten Flächenabschnittes zueinander fluchten.
7. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die noppenförmigen Ansätze (1 bzw. 1') in Querrichtung zueinander fluchten.
8. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer aus ersten noppenförmigen Ansätzen (1) bestehenden ersten Rasterprofilierung eine aus zweiten noppenförmigen Ansätzen (1') bestehende zweite Rasterprofilierung angeordnet ist, wobei die zweiten noppenförmigen Ansätze (1') bezüglich ihrer Ränder bzw. Seitenflächen (4, 6 bis 8) zu den entsprechenden Rändern bzw. Seitenflächen der ersten noppenförmigen Ansätze (1) um einen Winkel gedreht angeordnet sind.
9. Prothese nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der relativen Verdrehung etwa 450 beträgt.
10. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Gruppe von noppenförmigen Ansätzen (1) vorgesehen ist, deren entsprechende Seitenflächen (4 bzw. 6) im wesentlichen senkrecht zu den bei Beanspruchung der Prothese auftretenden Druck- und/oder Zugkräften liegt, während die übrigen Seitenflächen (7, 8) im wesentlichen senkrecht zu bei Torsionsbeanspruchungen auftretenden Kräften liegen.
11. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet1 daß die Höhe (s) der noppenförmigen Ansätze (1, 1') 0,5 bis 1 mm beträgt.
12. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand gleichorientierter, noppenförmiger Ansätze (1 bzw 1') etwa gleich der Kantenlänge (k) der Ansätze (1; 1') ist.
13. Prothese nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Herstellung aus Schmiedetitan.