DE3730814A1 - Zementfrei implantierbarer, selbstnachspannender hueftgelenkschaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in der orthopädischen Chirurgie häufig ange­ wendete Endoprothese (Kunstgelenkersatz). Sie betrifft alle Endoprothesen, obwohl sich die nachfolgende Beschreibung ausschließlich auf eine Hüft­ gelenksprothese bezieht.

Unterschiedliche Indikationen können zu einem endoprothetischen Ersatz eines Gelenkes führen. Nachdem bis Anfang der 70er Jahre nur Implantationstechni­ ken mit Knochenzement bekannt waren, etablierten sich zunehmend zementfreie Implantationsweisen. Die erste zementfreie Implantation des Schaftes wurde mit der Judet-Prothese 1974 realisiert. In der weiteren Entwicklung wurden sich verkeilende und in der Grundform dem femoralen Markraum angepaßte Pro­ thesenschäfte entwickelt. Die herkömmlich zementlos eingesetzte Endoprothese hat nach wie vor den Nachteil, daß der in den Markraum des Femurs hinein­ ragende Schaft durch die notwendige Konfektionierung in einer bestimmten Anzahl von Größen nur ungenügend an die Form des Markraumes angepaßt ist. Die daraus resultierenden punktuellen Auflagen führen zu örtlich sehr hohen Querbelastungen sowie Entlastung der Corticalis in Längsrichtung und damit zu Resorptionen im oberen Bereich des Prothesenansatzes.

Aufgrund der über den Schenkelhals einleitenden Kraft kommt es zu Biegebean­ spruchung des Schaftes. Da der Schaft im distalen, also metaphysären Bereich gehalten wird und bei Belastung im proximalen Bereich in die mediale Cortica­ lis gepreßt wird und bei Entlastung sich wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt, kommt es hier zu mikrofeinen Bewegungen im proximalen Femur­ schaft zwischen Trochanter major und medialer Corticalis. Besonders deut­ lich wird dies bei den Zwey-müller-Geradschaft-Modellen in der "Langschaft- Ausführung".

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hüftgelenk­ schaft zu schaffen, der bei Lockerungstendenz ein Schwingen im proximalen femoralen Markraum unmöglich macht und gleichzeitig über eine möglichst große Fläche des gesamten Schaftes eine genügende Vorlast und primäre Stabilität des Implantates gewährleistet und dabei in der Lage ist, die für den allge­ meinen Bewegungsablauf erforderlichen Kräfte sowohl statisch als auch dynamisch zu ertragen und zu nutzen, um auf physiologische Weise diese in die Corticalis einzuleiten.

Diese Aufgabe wird gelöst, durch den zementfrei implantierbaren, selbstnach­ spannenden Hüftgelenksschaft mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vor­ teilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Bisherige Konstruktionen von Hüftgelenksschaftimplantaten teilen sich grob aufgrund ihrer Fixierung in zwei Gruppierungen:

• 1. Fixierung aufgrund von Verkeilung, insbesondere im metaphysären Bereich.
• 2. Fixierung aufgrund weitgehend formschlüssiger Anpassung in den Markraum.

Insbesondere bei der letzten Konstruktion werden oberflächenvergrößernde Strukturen zum besseren Anhaften im Markraum zur Begünstigung des Ein- oder Anwachsens von Knochenstrukturen, angewandt. Die Erfindung ist für jedes dieser Konstruktionsprinzipien einsetzbar.

Damit ist die Grundform des die Erfindung betreffenden Prothesenschaftes in jedem heute auf dem Markt befindlichen Modell zu sehen. Eine besonders günstige Schaftform stellt jedoch die den Markraum weitestgehend anatomisch ausfüllende Gestaltung dar, wobei insbesondere der distale Schaftsitz be­ sonders gut angepaßt sein sollte. Aber auch rechteckige Querschnitte die sich im Schaft insbesondere im meta-diaphysären Bereich verkeilen, sind geeignet. Die meisten heute gebräuchlichen Schäfte zeigen eine ungenügende Ausbildung in das Massiv des Trochanter major. Aufgrund des oben beschriebenen Mechanismus bietet gerade diese Region genügend Spielraum, um dem Lockerungsprozeß Vorschub zu leisten. Die Erfindung basiert auf der Abspreizung eines Spreizblattes vom Prothesenschaft in das Trochanter-major-Massiv. Dadurch erlangt der Prothesenschaft nicht nur eine primäre Stabilität, sondern darüber hinaus mittels der Vorspannung des Spreizblattes auch eine sekundäre Stabilität, die mögliche Lockerungsvorgänge nach der Implantation unterbindet. Die aus der Vorspannung des Spreizblattes resultierende optimale Vorlast bewirkt eine dauerhafte Fixierung des Implantates und zugleich reaktive Verfestigungsprozesse am Knochen. Insbe­ sondere sei darauf hingewiesen, daß wahrscheinlich kurz nach der Implantation Umbauvorgänge des unmittelbar angrenzenden Knochens eine relative Insta­ bilitätsphase durchmachen, denen ein starres Implantat nicht folgen kann. Konstruktionsbedingt kann jedoch das Spreizblatt durch Nachspannen auch in d. "vulnerablen Phase" einen individuellen und fortwährend festen Sitz des Schaftes garantieren.

Dabei kann, wie in Fig. 1, das Spreizblatt (2) etwa in halber Höhe des ge­ samten Prothesenschaftes, zum Beispiel in Art eines Federblatt-Mechanismus mit dem Schaft (1) verbunden sein. Aufgrund des weiten Ausladens des Spreiz­ blattes (2) wird dieses beim Eintreiben des Schaftes in den Markraum zunächst an den Schaft (1) angepreßt. Aufgrund des Federblattmechanismus in Position 3 wird eine Vorspannung erzeugt, welche das Federblatt zur lateralen Corticalis, bzw. gegen das Trochanter-major-Massiv anpreßt. Neben der Fixierung im distalen Schaftende sowie entlang der medialen Corticalis ist jetzt eine individuelle Fixierung mit Vorlast zur lateralen Corticalis und dem Trochanter-major-Massiv gegeben, welche sich bei Lockerung individuell wieder aufgrund der Federblatt-Vorspannung nachstellt.

Prinzipiell ist auch eine Konstruktion denkbar, bei der der Federblatt- Mechanismus (Pos. 3) weiter distal zur Spitze hin positioniert ist. Einer dynamischen Wirkung des Spreizblattes würde dann auf den größten oder vollständigen Teil der lateralen Corticalisbegrenzung zugute kommen (Fig. 2). Durch einen zusätzlichen Federmechanismus wäre eine Verstärkung der Aus­ lenkung bzw. Abspreizung des Spreizblattes vom Schaftkörper des Trochanter- major-Massivs denkbar. Die Erfindung zeichnet sich also durch eine dem Lockerungsmechanismus bzw. dem Knochenabbau entgegenwirkende Querschnitter­ weiterung aus. Ein weiterer Vorteil dieses Konstruktionsprinzipes liegt da­ rin, daß bei einer vorzunehmenden Explantation, wie zum Beispiel im Rahmen einer Infektion der Querschnitt des Prothesenschaftes durch Anspreizen des Spreizblattes an den Prothesenkörper verkleinert wird und damit die Explanta­ tion erheblich erleichtert wird. Insbesondere bei grobporigen Oberflächen­ strukturen, die eine Knocheninvasion ermöglichen, ist dies ein Vorteil, da häufig bei Implatationen eine Deckelung des Femurschaftes und damit eine Aufhebung der Kontinuität und Stabilität des Femurschaftes bei herkömmlichen Prothesenmodellen erforderlich ist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, daß sie an jeder konventionellen Prothesenschaftform Anwendung finden kann. Bei üblicher Größenkonfektionierung und einer bestimmten Anzahl von Femurschäften ist eine individuelle Anpassung, insbesondere aber Nachspannmöglichkeit bei Lockerung des Implantates im Markraum möglich.

Die heute gebräuchlichen Materialien zur Herstellung von Femurschaftprothesen sind Titan und Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen. Grundsätzlich gibt es keine Materialeinschränkung zur Herstellung eines zementfreien Prothesenschaftes mit den Konstruktionsmerkmalen der Erfindung. Bei besonders spröden Materia­ lien ließe sich der Federblatt-Mechanismus in Position 3 durch eine Gelenk­ verbindung ersetzen und der Vorschub des Spreizblattes vom Schaftkörper durch einen Federmechanismus bewerkstelligen. Besonders bevorzugt werden heute Titan-Legierungen, die neben der Kermik dem Knochen hinsichtlich des Elasti­ zitätsmoduls am ähnlichsten sind.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei das Spreizblatt (2) in Pos. 3 direkt an dem Schaftkörper (1), an dem der Konus (6) für den Kunstkopf sitzt. Nach vollständigem und schlüssigem Anspreizen des Spreizblattes an den Schaft­ körper reduziert sich der Spalt (5), wobei das Spreizblatt an dem Schaft­ körper in der Position durch eine Sicherungsspange (4) gehalten wird. Nach Implantation kann die Sicherungsspange (4) gelöst werden, damit das Federblatt sich der lateralen Corticalis bzw. dem Trochanter-major-Massiv anlegen kann. Die Sicherungsspange kann durch einen Sperrmechanismus so ge­ arbeitet sein, daß sie jetzt durch z. B. ein Widerhakenprinzip ein Anlegen des Spreizblattes an den Schaftkörper verhindert, so daß die abgespreizte Posi­ tion auf jeden Fall gehalten wird und ein weiteres Abspreizen ermöglicht ist. Eine ähnliche Funktion könnte ein in dem Spalt (5) sich zum Beispiel unter Federspannung vorschiebender Keil übernehmen. Um das Eindringen von Bindegewebe und Knochensubstanz zu verhindern, könnte der Spalt (5) von einem formelastischen Kunststoff ausgefüllt oder noch besser von einer am Spreiz­ blatt (2) und/oder am Schaftkörper (1) angeschlossenen Verkleidung abge­ schlossen sein.

Um eine schlagartige Kraftentfaltung des Spreizblattes (2) nach Öffnen der Sicherungsspange (4) nach erfolgtem Einsetzen in den Markraum zu verhindern, kann auch derart implantiert werden, daß die Sicherungsspange zunächst funktionslos nach oben geklappt ist, das komplette Implantat in den Markraum eingetrieben wird, wobei sich das Spreizblatt an den Prothesenkörper anlegt und erst dann die Sicherungspange in ihrer Funktion als Anspreizverhinderung unter fester Verankerung einerseits und gegenüberliegend auf einem Rillen­ profil, welches quer zur Bewegungsrichtung läuft, einsetzt.

Fig. 2 stellt den zementfrei implantierbaren Hüftgelenkschaft im menschlichen Femur dar.

Bei dem Ausbau der Prothese kann die Sicherungsspange aufgeklappt werden und über zwei dafür vorgesehene Haltelöcher (7) eine Zange mit hakenförmig ausge­ bildeten Zapfen eingesetzt, das Spreizblatt (2) an den Schaftkörper (1) unter Querschnittsverminderung angespreizt und das komplette Implantat unter Zug an der Zange aus dem Markraum herausgeführt werden.

Produktionstechnisch ist es denkbar, daß das Implantat aus einem Stück ge­ fertigt wird, der Spalt (5) durch eine entsprechende Keilentnahme entsteht. Damit ist eine Homogenität des gesamten Materials gegeben.

Die optimale Realisierung der Erfindung wäre bei einer d. Markraum ange­ paßten Grundform gegeben.

Claims (22)

1. Zementfrei in den Markraum des proximalen Femurs implantierbarer Schaft mit einem unter Querschnittserweiterung nachspannenden Spreizblatt zum Trochanter major und der lateralen Cortialis, da­ bei im Markraum einliegend und mindestens an der medialen und late­ ralen Corticalis anliegend, versehen mit einem Konus, Steckkonus oder anderen Einrichtung zur gelenkartigen Verbindung mit der Hüft­ pfanne, dadurch gekennzeichnet, daß an einem üblich geformten Prothesen­ schaft, der an der inneren Corticalis medial anliegt (1), sowie ein Spreizblatt (2) verbunden über einen Federblattmechanismus (3) in den Markraum derart eingebracht, so daß das ausladende und vom Schaft abgespreizte Spreizblatt (2) an den Schaft angepreßt wird, dabei über den Federblattmechanismus eine so starke Vorspannung erhält, daß bei einer Lockerung der umgebenden ossären Struktur ein Nachrücken des Spreizblattes und damit ein erneutes Fixieren des Schaftes erfolgt.

2. Hüftgelenkschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftkörper (1) und das Spreizblatt (2) verbunden über den Feder­ blattmechanismus (3) aus bzw. zu einem einheitlichen Werkstück gefertigt sind und das Spreizblatt (2) federblattartig von dem Schaftkörper (1) abgespreizt ist.

3. Hüftgelenkschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spange (4) nach Eintreiben des Schaftes in den Markraum ein Anspreizen des Spreizblattes an den Schaftkörper verhindert.

4. Hüftgelenkschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spalt (5) zwischen dem Schaftkörper (1) und dem Spreizblatt (2) ein Keil ein Wiederanspreizen des Spreizblattes (2) an den Schaft­ körper (1) verhindert, wobei dieser durch die Schwerkraft oder durch Federmechanismus nachrutschen kann.

5. Hüftgelenkschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizblatt (2) am Schaftkörper (1) scharnierartig in Position 3 (3) abspreizbar verbunden ist.

6. Hüftgelenkschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizblatt (2) anliegt und/oder in Position 3 abgestützt ist.

7. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Spiralfeder, Blattfeder oder anderer Feder­ mechanismus das Abspreizen des Spreizblattes vom Schaftkörper ver­ ursacht oder unterstützt, vorzugsweise im Spalt (5) befindlich.

8. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Schraubmechanismus die Abspreizung des Spreizblattes vom Schaftkörper durch Volumenverdrängung im Spalt (5) ausübt.

9. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Hohlraum (5) zwischen dem Schaftkörper (1) und dem Spreizblatt (2) ein Medium befindlich ist, welches über Temperatur, Druck oder andere Umgebungssteuerung das Abspreizen des Spreizblattes vom Schaftkörper verursacht.

10. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein elektromechanischer Vorgang über welche Steuerung auch immer, ein Abspreizen vom Schaftkörper verursacht.

11. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der gesamte Prothesenschaft mit Spreizblatt (2) und Schaftkörper (1) dem anatomischen Markraum weitestgehend nachgeahmt ist und ringsum flächig anliegt.

12. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens an der medialen Corticalis und an der gegenüberliegenden lateralen Corticalis wenigstens punktuell die Prothese einen Knochenkontakt hat und dabei eine zwei- oder mehr­ flächige/-eckige oder runde oder ovaläre Querschnittsform haben kann.

13. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federblatt (2) nicht breitflächig sich an der latera­ len Corticalis abstützt, sondern nur eine punktuelle kleinflächige Abstützung verursacht wird.

14. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizblatt (2) in seiner Führung durch ein nutfederartiges Ineinandergreifen von Erhebungen und Vertiefungen des korrespondierenden Schaftkörpers (1) achsenstabil gehalten wird.

15. Hüftgelenkschaft nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt (5) durch ein verformbares Medium zur Verhinderung des Eindringens von biologischem Material aufgefüllt ist.

16. Hüftgelenkschaft nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt (5) nach allen Seiten durch eine entweder am Schaftkörper (1) oder am Spreizblatt (2) oder an beiden befindlichen Verkleidung nach außen hin abgeschlossen ist.

17. Hüftgelenkschaft nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Schaftkörper (1) und/oder am Spreizblatt (2) Verankerungslöcher (7) zum Ansatz eines Manipuliergerätes, zum Beispiel einer Zange geschaffen sind.

18. Hüftgelenkschaft nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er einen handelsüblichen Konus zum Aufstecken eines handelsüblichen Kopfes hat.

19. Hüftgelenkschaft nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er einen einsetzbaren Konus (6), der geschraubt, gesteckt oder anderweitig befestigt sein kann, hat.

20. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gesamte Prothese aus einem Material, zum Beispiel Titan, Glasfaser, Chrom-Kobalt-Molybdän besteht.

21. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaftkörper (1) und das Spreizblatt (2) aus unter­ schiedlichen Materialien hergestellt sind.

22. Hüftgelenkschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine Knochenein- oder -anlagerung begünstigende Oberflächen­ struktur des Schaftkörpers (1) und/oder des Spreizblattes (2), je­ weils ganz oder teilweise die Oberfläche des gesamten Schaftes/ Spreizblattes betreffend.