DE3505997C2

DE3505997C2 - Hüftgelenkendoprothesen-Oberschenkelteil

Info

Publication number: DE3505997C2
Application number: DE3505997A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr.med. 6800 Mannheim Griss
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1985-02-21
Publication date: 1987-03-12
Also published as: DE3505997A1; CH663149A5; ATA61285A; AT391264B

Abstract

Im proximalen Bereich ist der Querschnitt des auf seinen Blattseiten mindestens in diesem Bereich mit Längsrippen (8) versehenen Schaftes als linsenförmige Scheibe ausgebildet; in die Linsenform sind ein lateraler Trochanterflügel (6) und der Übergang zum Prothesenhals (4) integriert. Weiterhin gilt die Linsenform sowohl für die äußere Umhüllung (12) als auch für den Kern (11) des Schaftes. Die neue Schaftform gewährleistet eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung - ohne ausgeprägte Belastungsspitzen - der bei Biege- und Rotationsbelastungen zu übertragenden Kräfte längs des Umfangs des im proximalen Bereich fixierten Schaftes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hüftgelenkendoprothesen-Oberteil zur zementfreien Verankerung mit einem sich vom rumpffernen Ende allseitig konisch erweiternden blattartigen Schaft, der mindestens im rumpfnahen Bereich seiner nach vorn und hinten gerichteten Blattseite mit stufenförmigen Ansätzen versehen ist und auf seiner nach außen weisenden Schmalseite im rumpfnahen Bereich des Schaftes einen Trochanterflügel aufweist, von dem eine Schulter zu einem Prothesenhals führt, wobei die Umhüllende des Schaftes im rumpfnahen Bereich eine den Trochanterflügel und den Übergang in den Prothesenhals umfassende, linsenähnliche Scheibenform aufweist.
Ein Oberschenkelteil der vorstehend genannten Art ist in der nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung publizierten EP-AL 01 12 435 gezeigt und beschrieben. Im Gegensatz zu dem vorliegenden Oberschenkelteil ist diese frühere Konstruktion für die Verankerung in einem Zementbett bestimmt. Sein stufenförmiger Aufbau dient dazu, eine mechanische Verankerung nach dem Schwinden des Knochenzementes zu gewährleisten.
Bei einer zementfreien Verankerung von Oberschenkelteilen von Hüftgelenkprothesen ist man bestrebt, die Fixierung des Schaftes im Knochen möglichst im rumpfnahen Bereich vorzunehmen. Dabei treten vor allem zwei Belastungsformen auf: Eine Biegebelastung infolge des - von der auf den Prothesenkopf wirkenden Gewichtsbelastung ausgeübten - Momentes und eine Torsionsbelastung, die im wesentlichen durch die beim Bewegen des Gelenkes auftretenden Kräfte verursacht ist. Bei Be- und Entlastungen verursacht das Biegemoment unter anderem an der Grenzfläche zwischen Knochen und Schaft Kräfte, die im proximalen Bereich bei Belastungen im wesentlichen nach medial und bei Entlastungen - wegen einer "Entspannung" der bei Belastungen auftretenden elastischen Verformungen des Schaftes - nach lateral gerichtet sind.
Die Torsionskräfte wirken auf den Schaft im wesentlichen als Kräftepaar bezüglich einer in einer von vorn nach hinten verlaufenden Mittelebene liegenden "Drehachse".
Bekanntlich müssen dabei im Kraftfluß zwischen Prothese und Knochen lokale Belastungsspritzen vermieden werden, da sie zu örtlichen Knochenabbau führen können.
Daher wird für eine zementfreie Verankerung - beispielsweise bei einem aus der (DE-OS 32 16 539) bekannten Schaft, der einen massiven Kern und eine rippenartige Oberflächenstruktur besitzt - die operativ geschaffene Ausnehmung, die den Schaft aufnimmt, auf den Kernquerschnitt abgestimmt; beim Einschlagen des Schaftes dringt dann die Oberflächenstruktur in das, die Ausnehmung begrenzende, spongiose Gewebe ein und verdrängt und verdichtet dieses; dadurch ergibt sich ein fester "Sitz" der Struktur in diesem Gewebe.
Das spongiose Gewebe ist jedoch über den Querschnitt des Femurknochens ungleichmäßig dick. An den Rändern des Querschnitts, d. h. in den Bereichen des Trochanterflügels und des nach innen weisenden Bogens ist die Spongiosa erheblich dünner als in der "Mitte", beispielsweise im Bereich einer von vorn nach hinten verlaufenden "Mittelebene".
Es besteht daher die Aufgabe, die Oberflächenstruktur des Prothesenschaftes an die unterschiedlichen Spongiosa-Dicken anzupassen. Denn einerseits ist der "Sitz" der Struktur um so fester, je größer die dem Gewebe zum Anwachsen zur Verfügung stehende Fläche ist; andererseits kann neues Gewebe in eine Oberflächenstruktur nur bis zu einer gewissen Tiefe einwachsen, bzw. sich regenerieren.
Mit der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die stufenförmigen Ansätze Längsrippen bilden, die aus einem ebenfalls linsenähnlichen Kernquerschnitt hervorstehen, und daß der Radius der Scheibenform für die Umhüllende kleiner ist als derjenige für die Scheibenform des Kernquerschnitts. Der Radius der "Umhüllung" beträgt mit Vorteil höchsten 60% des Kernradius.
Die in Richtung der Längsachse des Schaftes verlaufenden geradlinigen Längsrippen ermöglichen ein einfaches Einschlagen des Schaftes und gewährleisten ihr "sauberes" Eindringen in die Spongiosa. Sie fördern und verbessern darüber hinaus eine großflächige Verteilung der auftretenden Kräfte, wobei die doppelte Linsenform des Schaftes, im Querschnitt einer relativ schlanken "Doppelkeil" ergibt; dessen Symmetrie bezüglich der von vorn nach hinten verlaufenden "Mittelebene" ermöglicht sowohl für Be- als auch für Entlastung infolge des auftretenden Biegemomentes einen relativ gleichmäßig verteilten Kraftabfluß über seine relativ breiten Flanken; in gleicher Weise sind die Torsionsbelastungen auf eine erhebliche Breite verteilt.
Durch die unterschiedlichen Radien von "Umhüllung" und "Kern" ist es möglich, die Rippenhöhe an die unterschiedlichen Möglichkeiten für eine Verdichtung des spongiosen Gewebes anzupassen.
Weiterhin werden durch den stufenlosen Übergang der Querschnittsform des Schaftes sowohl am Prothesenhals als auch am Trochunterflügel Unstetigkeiten, an denen Belastungsspitzen auftreten können, in Umfangsrichtung des Schaftes weitgehend vermieden.
Wie eingangs erwähnt, erfolgt die Fixierung des Schaftes im rumpfnahen Bereich; der rumpfferne Teil dient dann lediglich noch für eine seitliche Abstützung nach außen, ohne daß dabei ein Verkeilen oder eine Klemmwirkung unterhalb des rumpfnahen Bereichs auftritt. Wegen des relativ langen Hebelarms der "hoch" über dem rumpffernen Schaftteil angreifenden Belastung ist es günstig, wenn der rumpfferne Schaftteil eine hohe Biegesteife besitzt. Eine solche läßt sich mit einfachen Mitteln - bei gleichzeitiger Sicherstellung, daß der rumpfferne Schaftteil sich nicht im Knochen verkeilt - erreichen, wenn die Längsrippen der Blattseiten vom nach innen weisenden Übergang in den Prothesenhals aus in einem bogenförmigen Absatz, der etwa ab 1/3 der - vom rumpffernen Ende aus gemessen - Schafthöhe nach unten parallel zur Längsachse des Schaftes verläuft, in ein Blatt verringerter Dicke übergeht. Als besonders wirksam hat es sich herausgestellt, wenn im rumpffernen Bereich die Breite des Blattes verringerter Dicke mehr als 50% der gesamten Querschnittsbreite auf der jeweiligen Schafthöhe ist.
Als Materialien für den neuen Schaft sind alle in der Implantat-Technik üblichen Stoffe geeignet; in erster Linie besteht der Schaft jedoch aus Metall (z. B. Titan) oder einer der in der Implantat-Technik üblichen Metall-Legierungen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Geradschaft in einer Aufsicht auf eine seiner Blattseiten;
Fig. 2 ist der Schaft nach Fig. 1 von links gesehen;
Fig. 3 gibt den Schnitt III-III von Fig. 1 wieder;
Fig. 4 ist der Schnitt IV-IV von Fig. 1.
Bei der Konstruktion nach Fig. 1-4 handelt es sich um einen sogenannten Geradschaft, der sich von seinem distalen Ende 9 aus in Richtung seiner Längsachse 1 konisch erweitert, wobei seine äußere Schmalseite 2 bei etwa der Hälfte der vertikal zwischen dem rumpfnah höchsten und dem rumpffern tiefsten Punkt der reinen, ohne Prothesenhals gemessenen Schafthöhe H in einem zunächst nach auswärts gekrümmten Bogen in einen Trochanterflügel 6 übergeht, der am Schaftende über eine mindestens nahezu horizontale Schulter 3 zum Übergang in den Prothesenhals 4 verläuft.
Der sich erweiternde Konus der nach innen weisenden Schmalseite geht in einen Kreisbogen über, der im nach innen weisenden Übergang 7 zum Prothesenhals 4 endet; dieser trägt seinerseits einen konischen Zapfen 13 für die Aufnahme des nicht gezeigten Gelenkkopfes.
Die - bei eingesetzter Prothese mit ihren Flächennormalen nach vorn bzw. hinten weisenden - die Schmalseiten 2 und 5 verbindenden Blattseiten des Schaftes sind im rumpfnahen Schaftbereich mit Längsrippen 8 bedeckt.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat der Schaft nach Fig. 1 im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse 1 die Form einer bikonvexen Linse, wobei die Linsenform sowohl für den Schaftkern 11 als auch für die die Kämme der Rippen 8 tangierende Umhüllende 12 vorhanden ist. Auf der Höhe des nach innen weisenden Übergangs 7 zum Prothesenhals 4 hat die große Achse 14 der "Linse" für die Umhüllende 12 etwa die 2,5fache Länge ihrer kleinen Achse 15. Dieses Verhältnis hat sich aus der Praxis heraus als besonders zweckmäßig und in vielen Fällen an die Knochenverhältnisse zwischen Kortikalis und Spongiosa in dem zugehörigen Bereich des Femurknochens angepaßt erwiesen.
Der die Linsenkrümmung erzeugende Radius beträgt dabei für die Umhüllende 12 höchstens das 0,6fache des entsprechenden Radius für die "Kernlinse". Durch diese Maßnahme werden die Form des Kerns 11, der in eine operativ geschaffene Ausnehmung im Knochen eingesetzt wird, und die Rippenhöhe der Rippen 8, die in die Spongiosa eingetrieben werden - ohne daß für sie zuvor eine Ausnehmung operativ erzeugt wird -, an die vorhandene Spongiosadicke und die vorhandenen Möglichkeiten ihrer Verdichtung angepaßt.
Die Rippen 8 enden im nach innen weisenden Schaftbereich rumpffern in einem stufenförmigen Absatz 16, der im Bogen der nach innen weisenden Schmalseite 5 - etwa auf 3/4 der Schafthöhe - entspringt und mit stetiger Krümmung in eine Parallele zur Längsachse 1 - etwa bei 1/3 der Schafthöhe gemessen vom rumpffernen Ende - einmündet. Im nach innen von diesem Absatz gelegenen Bereich der Blattseiten entsteht auf diese Weise ein Blatt 17 verringerter Dicke mit glatter Oberfläche. Dadurch besitzt der Schaft in diesem Bereich einen T-förmigen Querschnitt, durch den ein relativ großer Verformungswiderstand bei Biegebelastung erreicht wird.
Die Querschnittsform der Rippen 8 kann beliebig sein, d. h. die Rippen 8 müssen nicht notwendigerweise die in Fig. 3 dargestellte Rechteckform mit abgerundeten Enden haben, sondern können auch in ihrer Grundform beispielsweise dreieckig, oval oder sägezahnförmig sein, wobei im letzten Fall die steile Flanke des Sägezahnes nach innen oder nach außen weisen kann.

Claims

1. Hüftgelenkendoprothesen-Oberschenkelteil zur zementfreien Verankerung mit einem sich vom rumpffernen Ende allseitig konisch erweiternden blattartigen Schaft, der mindestens im rumpfnahen Bereich seiner nach vorn und hinten gerichteten Blattseiten mit stufenförmigen Ansätzen versehen ist und auf seiner nach außen weisenden Schmalseite im rumpfnahen Bereich des Schaftes einen Trochanterflügel aufweist, von dem eine Schulter zu einem Prothesenhals führt, wobei die Umhüllende des Schaftes im rumpfnahen Bereich eine den Trochanterflügel und den Übergang in den Prothesenhals umfassende, linsenähnliche Scheibenform aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenförmigen Ansätze Längsrippen (8) bilden, die aus einem ebenfalls linsenähnlichen Kernquerschnitt (11) hervorstehen, und daß der Radius der Scheibenform für die Umhüllende (12) kleiner ist als derjenige für die Scheibenform des Kernquerschnitts (11).

2. Oberschenkelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Scheibenform der Umhüllenden (12) höchstens das 0,6fache des Radius der Scheibenform des Kernquerschittes (11) beträgt.

3. Oberschenkelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (8) der Blattseiten vom nach innen weisenden Übergang (7) in den Prothesenhals (4) aus in einem bogenförmigen Absatz (16), der etwa ab 1/3 der - vom rumpffernen Ende aus gemessen - Schafthöhe nach unten parallel zur Längsachse (1) des Schaftes verläuft, in ein Blatt (17) verringerter Dicke übergehen.

4. Oberschenkelteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im rumpffernen Bereich die Breite des Blattes (17) verringerter Dicke mehr als 50% der gesamten Querschnittsbreite auf der jeweiligen Schafthöhe ist.