DE3736304C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberschenkelteil für eine Hüftgelenkendoprothese, wie sie entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die DE-OS 23 31 728 bekanntgewor­ den ist.

Ein anderes bekanntes Oberschenkelteil (DE-OS 35 36 895), ein Ganzmetallteil, weist in seinem proximalen konischen mit einem Auflagekragen für den Kortikalisrand versehenen Bereich einen massiven Kern mit einer jeweils ventral und dorsal vorspringenden Rippe und außerdem vier Axialstäbe auf. Diese Axialstäbe ragen mit dem überwiegenden Teil ihrer Axiallänge frei über den Kern hinaus distal vor. Im proximalen Bereich bildet der Kern ein Distanzteil, das die Axialstäbe proximal in einer definierten Lage halten soll, während deren frei und unabhängig voneinander distal nach unten vorragenden Stabenden sich durchbiegen können, indem die Stäbe sich infolge ihrer Elastizität an die Form des femurseitigen Markkanals anpassen können. Auf diese Weise soll eine veränderliche Übertragung der Belastung auf das Femur bei sich ändernder äußerer Hüft­ kraft erzielt werden. Das bekannte Oberschenkelteil wird besonders deswegen als nachteilig empfunden, weil die axial frei vorragenden elastischen Stabenden aufgrund der ihnen zugedachten Funktion je nach Belastung ihre Relativlage zuein­ ander und damit auch das Biegewiderstandsmoment des Metall­ schaftes verändern.

Trotz des an sich nur im Ansatz vorhandenen Vorteils, beim Gegenstand der DE-OS 35 36 895 den metallischen Schaft­ querschnitt gering zu halten (wie bei isoelastischen Ober­ schenkelteilen allgemein üblich), besteht ein weiterer Nach­ teil des bekannten Implantats in folgendem: Die frei vorragen­ den elastischen Stabenden sind mit Verdickungen versehen, die wegen der Elastizitätsmodul-Unterschiede zwischen Femursub­ stanz und Metall den proximal vorhandenen Auflagekragen des Implantats hinsichtlich der axialen Kraftkomponente entlasten und so eine nachteilige distale Kraftübertragung in physiolo­ gisch bedenklicher Höhe bewirken. Die Nachteile einer derarti­ gen Krafteinleitung an sich sind in der Einleitung der DE-PS 33 34 058 beschrieben.

Der Querschnitt des eingangs zunächst erwähnten bekannten Oberschenkelteils (s. DE-OS 23 31 728 Fig. 3) ist etwa hantel­ förmig konturiert, indem er an beiden Enden eines Steges massive rundliche Verdickungen aufweist. Die äußeren Rundungen der Verdickungen sollen hierbei der Knochenkontur entsprechen. Die je dorsal und ventral von den Verdickungen und dem Steg begrenzten beiden Nuten sind einander diametral gegenüberlie­ gend angeordnet und öffnen sich trapezflächenartig nach außen. Die so erzielte Querschnittsgestalt des immerhin noch recht massigen Oberschenkelteils kann eine schädliche Keilwirkung auf die Knochensubstanz und zudem die erwähnte nachteilige distale Axialkraftübertragung ebenfalls nur ansatzweise verminden.

Ausgehend von dem bekannten Oberschenkelteil gemäß der DE-OS 23 31 728, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein isoelastisches Oberschenkelteil zu schaffen, welches eine physiologisch günstige Krafteinleitung gestattet und darüber hinaus einen nur geringen Verlust an Knochensubstanz während der Operation erfordert. Diese Aufgabe wurde entsprechend dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Entsprechend der Erfindung sind die Nuten hinter­ schnitten, so daß die nutenfreien Bereiche großflächige Schalenelemente bilden können, deren Außenflächen sich möglichst satt an die Innenmantelfläche der Kortikalis bzw. an etwa noch vorhandene Spongiosa anschmiegen können. Hierdurch ist die Voraussetzung zu einer großflächigen Anlage gegeben, so daß die als Bestandteil der eingeleiteten Hüftkraft zu übertragenden Radialkräfte großflächig, d. h. mit geringer Flächenpressung, auf das Femur übertragen werden können. Zudem ist es erfindungsgemäß wichtig, daß der gesamte Schaftquer­ schnitt, also auch der Stegquerschnitt, zum distalen Ende hin bis zu einem fertigungsbedingten Minimalquerschnitt kontinuierlich abnimmt, wobei der Steg am distalen Ende eine Schneide bildet. Hierdurch wird zunächst ein physiologisch günstiger von proximal nach distal abnehmender Biegewiderstand geschaf­ fen. Bei der Implantation des erfindungsgemäßen Oberschenkel­ teils braucht daher nur der proximale trochantäre Innenraum des Femurs geräumt zu werden, während der Markraum des distalen Femurbereichs erhalten bleibt. Das erfindungsgemäße Oberschenkelteil kann also in den unveränderten distalen Markraum eingesenkt werden, wobei eine Traumatisierung weitest­ gehend dadurch ausgeschlossen ist, daß die gegeneinander weisenden sich axial erstreckenden Schmalflächen benachbarter Schalenelemente (nutfreie Bereiche) jeweils eine geräumige Umfangslücke zur Aufnahme von Knochenmark und Spongiosa zwischen sich freilassen. Kern und Schalenelemente bilden also räumlich großzügig bemessene Längskanäle, die in Verbindung mit den Umfangslücken zwischen den Schmalflächen der Schalen­ elemente dafür sorgen, daß die Anbindung des Knochenmarks (Medulla) und ggf. der Spongiosa an die Kortikalis in großen Bereichen erhalten bleibt. Bei Verwendung des erfindungs­ gemäßen Oberschenkelteils bleibt also das medulläre Volumen (Knochenmarkvolumen) vaskularisiert (durchblutet).

Hinzu kommt, daß die zunehmende Querschnittsverringerung des vorzugsweise aus Metall bestehenden Schaftes von proximal nach distal besonders in Verbindung mit der distal vorgesehenen Schneide eine distale Einleitung der axialen Hüftkraft- Komponente bis auf ein tolerierbares Mindestmaß reduziert.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß jeweils eine hinterschnittene Nut der Einschubbefestigung von gesonderten Backenbauteilen dient. Die Mantelfläche eines solchen Backenbauteils ist jeweils sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung in Anpassung an einen hinterschnittenen proximalen femoralen (d. h. trochantären) Hohlraum gewölbt. Zur Einschubbefestigung weist jedes Backenbauteil einen federartigen Ansatz auf. Diese Erfindungsmerkmale gestatten den Vorteil, daß vor einer Implantierung, mit welcher zunächst eine Entfernung der natürlichen Gelenkkugel und ein stirnseitiger Anschnitt des trochantären Femurbereichs einhergehen, der operativ bedingte Knochensubstanzverlust auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann. Während bei allen bislang bekannten Oberschenkelteilen der trochantäre Femurbereich so weit angeschnitten werden mußte, daß alle Hinterschneidungsräume entfielen, um ein ungehindertes axiales Einsetzen und ggf. Einzementieren des Implantats zu ermöglichen, gestattet die Erfindung folgende Operationsweise: Das Femur wird proximal stirnseitig nur so weit wie eben nötig angeschnitten. In die von Knochenmark und Spongiosa befreiten trochantären hinterschnittenen Hohlräume werden sodann die beiden Backenbauteile eingesetzt. Anschließend werden die beiden gegenüberliegenden schaftseitigen hinterschnittenen Nuten über die federartigen Ansätze der Einschiebteile geschoben und der Schaft sodann bis zu seiner vorbestimmten Tiefe in das Femur abgesenkt. Durch den Nutverlauf oder durch gesonderte Mittel werden die beiden backenartigen Einbauteile bzw. Einschiebeteile in ihrer Endlage bis zu einer glatten Anlage an die Innenfläche der Kortikalis verspannt. Die Backenbauteile bewirken zugleich eine rotatorische Stabilität im proximalen Bereich des Oberschenkelteils.

Weitere Vorteile entsprechend der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung näher dargestellt, es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Oberschenkelteils,

Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte durch das Oberschenkelteil gemäß Fig. 1 entsprechend den dort vorgesehenen Schnittlinien II-II, III-III und IV-IV,

Fig. 4a einen abgeänderten Querschnitt in Anlehnung an die Darstellung gemäß Fig. 4,

Fig. 5 die Ausführungsform gemäß Fig. 1, jedoch ergänzt durch ein ventrales Einschiebteil,

Fig. 6 einen Radialschnitt entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt entsprechend der Schnittlinie VII-VII in Fig. 5 und

Fig. 8 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, ansonsten etwa in Anlehnung an die Darstellung gemäß Fig. 1.

In den Zeichnungen ist das Oberschenkelteil einer Hüftgelenkendoprothese insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Das Oberschenkelteil 10 besteht aus einem insgesamt mit 11 bezeichneten Metallschaft, welcher einen proximalen konischen Bereich 12 und einen distalen Bereich 13 aufweist. Proximal entsprechend dem physiologischen Schenkelhalswinkel angesetzt, ist ein Implantathals 14, auf welchem eine nicht dargestellte Gelenkkugel zu befestigen ist. Metallschaft 11 und Implantathals 14 bestehen insgesamt aus einem stoffschlüssig zusammenhängenden Metallteil, beispielsweise aus einem Schmiedeteil aus Titan oder aus einem geeigneten Implantatstahl.

Die Besonderheiten des in Fig. 1 gezeigten Oberschenkelteils werden bei Betrachtung der Querschnitte gemäß den Fig. 2, 3 und 4 deutlich:

Hierbei fällt zunächst auf, daß ein Radialsteg 15 zwei Schalenelemente (nutfreie Bereiche) 16, 17 stoffschlüssig miteinander verbindet.

Die metallischen Querschnitte sowohl der Schalenelemente 16, 17 als auch des Radialsteges 15 nehmen von proximal (Fig. 2) bis zum äußersten distalen Ende (Fig. 4) ab. Diese Quer­ schnittsverminderung ist derart, daß das distale Ende des Schaftes 11 nach Art einer Schneide 18 ausgebildet ist. Zwischen den Außenflächen 19, 19 des Radialsteges 15 und den Innenflächen 20, 21 der Schalenelemente 16, 17 sind eine ventrale (vordere) hinterschnittene Nut 22 sowie eine dorsale (hintere) hinterschnittene Nut 23 gebildet.

Bei Vergleich der Querschnitte untereinander gemäß den Fig. 2-4 fällt auch auf, daß die zwischen den Schalenelementen 16, 17 gemessene Stegbreite b von proximal (Fig. 2) nach distal (Fig. 4) unverändert ist. Die Nuten 22, 23 sind demnach so beschaffen, daß sämtliche Nutquerschnitte über die gesamte axiale Schaftlänge von proximal nach distal im wesentlichen kongruent sind; lediglich am äußeren Ende des distalen Schaft­ bereichs 13, also in der Nähe der Schneide 18, können die Schalenelemente 16, 17 bis auf ein Mindestmaß verschmälert sein.

Die Schalenelemente 16, 17 sind derart gestaltet, daß diese über den distalen Schaftbereich 13 an den Verlauf der Innenmantelfläche der Kortikalis eines nicht dargestellten Femurs angepaßte äußere konvexe Anlageflächen 24, 25 bilden. Hierbei lassen die gegeneinanderweisenden, sich axial er­ streckenden Schmalflächen 26, 27 der benachbarten Schalenele­ mente 16, 17 jeweils eine Lücke L zwischen sich frei. Jede Lücke L, geschaffen durch die Nuten 22, 23, dient der Aufnahme von Knochenmark (Medulla) und Spongiosa im distalen Bereich des Femurs. Es ist daher vorstellbar, daß Medulla und Spon­ giosa im Bereich der Lücken L beim Einsetzen (Eintreiben) des distalen Schaftendes 13 in den Innenquerschnitt des Femurs nur unwesentlich gestört werden, d.h. also, daß Medulla und Spongiosa jedenfalls ihre vaskuläre Anbindung an die Kortikalis nicht verlieren.

In Anlehnung an Fig. 4 stellt ein alternativer Querschnitt gemäß Fig. 4a kreuz- bzw. sternförmig angeordnete Radialstege 15 mit diesbezüglichen Schalenelementen 16, 17, 16 a, 17 a dar. Auch hier bilden die Schalenelemente 16, 17, 16 a, 17 a zwischen sich Lücken bzw. Nuten L zur Aufnahme von Medulla und Spongiosa.

Aus den Fig. 2-4 wird auch deutlich, daß die Dicke d des Steges 15 von proximal nach distal abnimmt.

Beide hinterschnittenen Nuten 22, 23 liegen einander diametral gegenüber. Jede Nut 22, 23 bildet eine in Axialrichtung offene Einschieböffnung A für den federartigen Ansatz 30 eines ventralen Backenbauteils 28 bzw. eines dorsalen Backenbauteils 29. Da der lichte Querschnitt der hinterschnittenen Nuten 22, 23 trotz Querschnittsverminderung der Schalenelemente 16, 17 und des Steges 15 von proximal nach distal konstant bleibt, können auf diese Weise schwalbenschwanzförmig hinterschnittenen Nuten 22, 23 von distal nach proximal formschlüssig über die Ansätze 30 hinweggeschoben werden. Hierbei wandern die Backenbauteile 28, 29 wegen der von distal nach proximal zunehmenden Dicke d des Steges 15 radial (d.h. ventral und dorsal) nach außen. Die Relativbewegung beim Einschieben zwischen dem Metallschaft 11 und den Backenbauteilen 28, 29 endet dann, wenn die konvex gewölbten oberen Anschlagflächen 31, 32 (Fig. 7) gegen die konkav gewölbten nutseitigen Anschlagflächen 33 (Fig. 1) stoßen. Hierbei wird eine Endlage erreicht, wie sie aus den Fig. 5-7 zu ersehen ist.

Durch die Querschnittsverminderung des Schaftes 11 (insbesondere des Bereichs 13) ergibt sich eine von proximal nach distal abnehmende Steifigkeit, welche die physiologische Biegefähigkeit des Femurs erhält.

Die äußere Mantelfläche M eines jeden Backenbauteils 28, 29 ist sowohl in der Querschnittskontur (s. Fig. 6) als auch in der Längsschnittkontur (Fig. 7) gewölbt, so daß die Backenbauteile 28, 29 in hinterschnittenen trochantären Aushöhlungen, an deren konkav gewölbten Verlauf angepaßt, des nicht dargestellten Femurs aufgenommen sein können.

Operativ geschieht dies so, daß zunächst die Backenbauteile 28, 29 in den durch Ausräumen von Spongiosa entstandenen ventralen und dorsalen Hohlräumen des trochantären Femurbereichs eingesetzt werden, welcher proximal lediglich mit einem Mindestmaß abgeschnitten ist. Nachdem dies geschehen ist, wird der Metallschaft 11 des Oberschenkelteils 10 von oben (proximal) mit seinen hinterschnittenen Nuten 22, 23 über die Ansätze 30 geschoben; mit fortschreitendem Einsenken des Bauteils 10 bis zur Anlage der einschiebteilseitigen Anschlagflächen 31, 32 an den nutseitigen Anschlagflächen 33, 33 ergibt sich infolge der zunehmenden Dicke d des Steges 15 (von distal nach proximal) eine satt verspannte Anlage der Backenbauteile 28, 29 an der kortikalen Innenfläche. Hieraus wird deutlich, daß das Oberschenkelteil 10 zementlos eingesetzt werden kann und unmittelbar nach der Operation in der Lage ist, wegen der satt verspannten Anlage der Backenbauteile 28, 29 an der Kortikalis sogleich voll zu tragen, d.h. sowohl Axialkräfte und Torsionsmomente überzuleiten.

Zur Erzielung eines wirksamen biologischen Verbundes der Mantelflächen M der Backenbauteile 28, 29 mit der Kortikalis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß diese Teile in abwechselnder Aufeinanderfolge vorgesehene, sich axial erstreckende Nuten 34 und Rippen 35 aufweisen. Eine gute Überleitung des Axialanteils der Hüftkraft vom Implantat auf das Femur wird dadurch erzielt, daß jedes Einschiebteil 28, 29 von proximal nach distal abgestuft (bei 36, 37; Fig. 7) querschnittsvermindert ist.

Jedes Backenbauteil 28, 29 besteht aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise aus einem körperverträglichen Polyacetal oder aus Polyäthylen und bildet insbesondere ein Kunststoffspritzgußteil. Anstelle von Kunststoff sind auch ggf. Werkstoff wie Schwammetall (also Sintermetall), Hydroxylapatit, bearbeitbare Keramik o.dgl., einsetzbar.

Es hat sich zudem als zweckmäßig erwiesen, jedes Kunststoffspritzgußteil 27, 28 mit einer im Werkzeug umspritzten Metallarmierung 38 (aus Titanblech z.B.) zu versehen, welche auch die äußeren Führungsflächen 39 jedes federartigen Ansatzes 30 bilden können.

Aus den Fig. 1 und 7 geht jeweils eine mit Innengewinde 40 versehene Eingriffsöffnung 41 hervor, in welche ein Werkzeug einschraubbar ist, welches dem Eintreiben und ggf. dem intraoperativen Herausziehen des Oberschenkelteils 10 dient.

Es bleibt noch zu erwähnen, daß im proximalen Bereich des Metallschaftes 11 die Schalenelemente 16, 17 mit Fortsätzen 42, 43 zur Anlage und zusätzlichen Arretierung der Körper 28, 29 versehen sind. Der laterale Fortsatz 42 ist hierbei nach Art einer schmalseitig konvex gerundeten Rippe ausgebildet, während der mediale Fortsatz 43 im Querschnitt etwa hammerförmig ausgebildet ist und zudem eine konvex ge­ wölbte mediale Anlagefläche 44 zur Anlage an der nicht darge­ stellten trochantären Kortikalisinnenfläche aufweist.

Anhand von Fig. 8 soll lediglich gezeigt werden, daß der Metallschaft 11 auch entsprechend einer physiologischen Krüm­ mung, verdeutlicht durch den Winkel α, verlaufen kann.

Ansonsten bleibt noch nachzutragen, daß die zunehmende Querschnittverringerung des Metallschaftes 11 in Verbindung mit der distalen Schaftschneide 18 eine distale Einleitung des axialen Hüftkraftanteils auf ein geringes tolerierbares Maß reduziert, während Axial- und Drehkräfte im proximalen Konusbe­ reich 12 und die radialen Komponenten der Hüftkraft groß­ flächig über die Schalenaußenflächen 24, 25 auf das Femur übertragen werden.

Claims (18)

1. Oberschenkelteil einer Hüftgelenkendoprothese, bestehend aus einer Gelenkkugel und aus einem mit dieser über einen Hals verbundenen Schaft, dessen Schaftquerschnitt sich von proximal nach distal kontinuierlich verjüngt, wobei der Schaft sich über die gesamte Schaftlänge erstreckende diametral gegenüberliegende Nuten aufweist, wobei der nutfreie Schaftbereich an den Verlauf der Innenfläche der Kortikalis angepaßte äußere Anlageflächen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (22, 23) hinterschnitten sind und der durch die Nuten (22, 23) gebildete Radialsteg (15) von proximal nach distal sich verjüngt und am distalen Ende eine Schneide (18) bildet.

2. Oberschenkelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Radialsteg (15) flächenmittig im Schaftquerschnitt angeordnet ist.

3. Oberschenkelteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Radialstege (15), von einem gemeinsamen Mittelbereich ausgehend, kreuz- oder sternförmig angeordnet sind.

4. Oberschenkelteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialsteg (15) über die gesamte Axiallänge des Schaftes (11) dieselbe Steghöhe (b) aufweist.

5. Oberschenkelteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (22, 23) schwalbenschwanzförmig hinterschnitten ist.

6. Oberschenkelteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (22) ventral und die andere Nut (23) dorsal angeordnet sind.

7. Oberschenkelteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außem am proximalen Schaftbereich (12) ventrale und dorsale Backenbauteile (28, 29) formschlüssig in den Nuten (22, 23) angeordnet sind, wobei diese beiden Backenbauteile (28, 29) radial vom Schaftbereich (12) weg nach außen bewegbar und hierbei gegen die Innenfläche der Kortikalis anlegbar- bzw. verspannbar sind.

8. Oberschenkelteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenbauteile (28, 29) in die Nuten (22, 23) vom distalen Schaftende (bei 18) einschiebbar sind.

9. Oberschenkelteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Steg benachbarten Schmalflächen des distalen Schaftendes schneidenförmig (bei 18) zulaufen.

10. Oberschenkelteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit je einem federartigen Ansatz versehene Backenbauteile (28, 29) äußere Mantelflächen (M) aufweisen, die sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung in Anpassung an einen hinterschnittenen proximalen femoralen Hohlraum gewölbt sind.

11. Oberschenkelteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenbauteile (28, 29) in abwechselnder Aufeinanderfolge sich axial erstreckende Nuten (34) und Rippen (35) aufweisen.

12. Oberschenkelteil nach Anspruch 10 oder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Backenbauteil von proximal nach distal abgestuft (bei 36, 37) querschnittsvermindert ist.

13. Oberschenkelteil nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Backenbauteil (28, 29) aus Kunststoff besteht.

14. Oberschenkelteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Backenbauteil (28, 29) eine Metallarmierung (38) durch Umspritzung gehalten ist, welche die äußeren Führungsflächen (39) des federartigen Ansatzes (30) bildet.

15. Oberschenkelteil nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede hinterschnittene Nut (22, 23) proximal durch einen Axialanschlag (33) für den federartigen Ansatz (30) des Backenbauteils (28, 29) begrenzt ist.

16. Oberschenkelteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der nutseitige Axialanschlag (33) eine konkav gewölbte Anschlagfläche bildet, welche mit einer satt anlegbaren, konvex gewölbten Gegenanschlagfläche (31, 32) des federartigen Ansatzes (30) zusammenwirkt.

17. Oberschenkelteil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die proximale Stirnfläche des Metallschaftes (11) mit einer sacklochartigen Eingriffsöffnung (41) für ein Treib- oder ein Ausziehwerkzeug versehen ist.

18. Oberschenkelteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsöffnung ein Gewindesackloch (41) ist.