DE3921030A1

DE3921030A1 - Hip joint endoprosthesis - has shaft with annular groove which grips pieces of fractured femur

Info

Publication number: DE3921030A1
Application number: DE19893921030
Authority: DE
Inventors: Klaus Kleinhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1991-01-03
Anticipated expiration: 2009-06-28
Also published as: CH683889A5; DE3921030C2

Abstract

An endoprosthesis (1) for the partial replacement of a hip bone has a shaft (2) on at least one side which grips the pieces of the bone (5). The outer of this shaft is provided with an annular groove (8) in the position (22) where the bone has been cut. This annular groove is formed between the wall (25) of the body of the shaft (2) and the neck (3) which joins the shaft to the ball end of the hip joint. The annular recess enables a very firm joint to be formed between the shaft and the surrounding bone. USE - Hip joint prosthesis.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Endoprothese zum par tiellen Ersatz von Knochen, wobei die Endoprothese zumin dest auf einer ihrer beiden Seiten mit einem Schaft in ein Knochenfragment eingreift.The invention relates to an endoprosthesis for par tial replacement of bone, the endoprosthesis at least least on one of their two sides with a shaft in engages a bone fragment.

Solche Endo-, das heißt implantierbaren Prothesen werden eingesetzt, wo Teile von Knochen unrettbar verloren sind. Bei schweren Trümmer frakturen an den langen Gliedmaßenknochen oder am Unter kiefer, wie sie insbesondere an Unfallopfern zu beobachten sind, kann mittels einer Endoprothese auch ein solcher Knochen wieder in richtiger Länge wiederhergestellt wer den, von dem nur zwei ausreichend lange Enden vorhanden sind, während ein mittlerer Bereich entfernt werden muß. In günstigen Fällen kann in späterer Operation eine Spon giosplastik ausgeführt werden und nach dem Zusammen wachsen der Knochenenden mittels des implantierten Knochenmateriales die Endoprothese entfernt werden; es überwiegen jedoch die Fälle, wo die Endoprothese für die restliche Lebenszeit des Patienten in seinem Körper verbleiben soll.Such endo-, that is implantable prostheses are used wherever parts are irretrievably lost from bones. With heavy debris fractures on the long limb bones or on the lower pine, as observed in particular on accident victims are, such an endoprosthesis Bone restored to the correct length the one of which there are only two sufficiently long ends while a middle area needs to be removed. In favorable cases, a spon giosplastics are performed and after together grow the bone ends by means of the implanted Bone material the endoprosthesis are removed; however, the cases where the endoprosthesis predominate for the rest of the patient's lifetime in his Body should remain.

In jedem Fall müssen die Endoprothesen für lange Zeit im Körper verbleiben, was bislang Probleme bei der Dauerhaltbarkeit der Verbindung zwischen der Endoprothese und den Knochenfragmenten hervorgerufen hat. Die Verbin dungen neigen dazu, sich allmählich zu lockern. Es ist schon versucht worden, dieses Problem durch eine schuppen- oder widerhakenartige Oberflächenstruktur der Endopro these zu lösen. Auch wenn hierdurch die Lockerung erst verzögert eintritt, unterbunden wird die Lockerung nicht.In any case, the endoprosthesis must be used for a long time remain in the body, which so far has problems with Durability of the connection between the endoprosthesis and caused the bone fragments. The verb dung tend to loosen up gradually. It is attempts have already been made to solve this problem by or barb-like surface structure of the Endopro to solve this. Even if this only loosens it up delay occurs, the loosening is not prevented.

Ausgehend von diesem Problem stellt sich die Aufgabe, die Endoprothese so zu gestalten, daß die Verbindung zu Knochen fragmenten dauerhaft ist, sich die Verbindung also nicht lockert.Based on this problem, the task arises Endoprosthesis so that the connection to bone fragments is permanent, so the connection is not loosens.

Ein besonders wichtiger Spezialfall der Endoprothesen zum partiellen Ersatz von Knochen sind die Hüftgelenkendopro thesen. Sie bestehen aus einem in dem resezierten Ober schenkelknochen einzuführenden Schaft, einem Hals und einem Gelenkinnenglied, welches in eine Gelenkpfanne, die mit dem Hüftknochen verbunden ist, eingreift. Hier gibt es also nur eine Verbindungsstelle Knochen-Prothese statt zwei, was aber keinen Einfluß auf die Problematik hat, daß sich nämlich auch Hüftgelenkendoprothesen häufig mit der Zeit lockern.A particularly important special case of endoprostheses for partial replacement of bones are the hip joint endopro theses. They consist of one in the resected waiter femur shaft, a neck and a Inner joint member, which in a socket, which with connected to the hip bone. Here there are thus only one connection point between bone and prosthesis two, which has no influence on the problem, that hip joint endoprostheses are often with of time.

Hüftgelenkendoprothesen werden besonders häufig bei älteren Patienten eingesetzt zur Versorgung pathologi scher Veränderungen im Hüftgelenk oder von Oberschenkel halsbrüchen. Sie ermöglichen trotz der Größe der Implan tations-Operation eine rasche Mobilisierung und Belast barkeit des Hüftgelenkes. Die anderen Versorgungsmög lichkeiten bei Oberschenkelhalsbrüchen sind alle mit längerer Unbelastbarkeit verbunden, wobei diese Zeit spanne wegen verringerten Wachstums bei älteren Patienten einerseits besonders lang ist und andererseits die dabei abgebauten Körperkräfte besonders schwer wieder zu er langen sind, bisweilen zu befürchten ist, daß sich der Patient nie wieder ohne Gehhilfen erheben kann und im Allgemeinbefinden kränkelnd und depressiv wird.Hip joint endoprostheses are particularly common in elderly patients used for care pathologi changes in the hip or thigh neck breaks. Despite the size of the implan, they enable tations operation a rapid mobilization and stress availability of the hip joint. The other supply options options for fractures of the femur are all included prolonged resilience associated with this time range due to reduced growth in elderly patients on the one hand, it is particularly long and on the other hand, it is included degraded physical strength is particularly difficult to recover long, it is sometimes to be feared that the Patient can never raise again without walking aids and in General condition becomes ailing and depressed.

Um die Vorteile der Hüftgelenkendoprothesen in größerem Umfang ausnutzen zu können, stellt sich die Aufgabe, das Lockern der Prothese im resezierten Femur mindestens so weit zu verzögern, daß sich bei der verbliebenen Lebens erwartung des Patienten keine Beschwerden ergeben oder die Wieder-Befestugung einer gelockerten Hüftgelenkendo prothese so radikal zu vereinfachen, daß die Operation nur wenige Minuten dauert und in örtlicher Narkose aus geführt werden kann.To take advantage of hip joint prostheses in larger To be able to take advantage of scope, the task is that Loosen the prosthesis in the resected femur at least this way far to delay that in the remaining life patient did not experience any complaints or the reattachment of a loosened hip joint prosthesis to radically simplify the operation lasts only a few minutes and under local anesthesia can be performed.

Die Lockerung der Verbindung zwischen einem Knochen fragment, das kein Femur ist, und einer Endoprothese wird erfindungsgemäß dadurch unterbunden, daß ein in ein Knochenfragment eingreifender Prothesenschaft an dem Ende des Schaftes, welches an der betreffenden Knochenfragmentgrenze bzw. Frakturlinie bzw. Resektions stelle liegt, eine ringförmige Aussparung aufweist. Diese Aussparung könnte auch als eine Kehle bezeichnet werden. Das Schaftende, das an der Knochenfragmentgrenze liegt, wird dadurch zu einem Kragen reduziert, der unter elastischer Verformung eine gewisse Beweglichkeit gegenüber dem Prothesenhals aufweist. Entscheidend ist, daß die Quersteifigkeit an dem Ende des Schaftes, das an einer Knochenfragmentgrenze liegt, durch die dünnwandige und kragenartige Gestaltung so weit ver ringert ist, daß der durch eine Biegebelastung hervor gerufene Pressungsverlauf über der in Richtung Knochen fragmentgrenze positiv gezählten Prothesenlänge an der Knochenfragmentgrenze nicht steigt, also höchstens kon stant ist, vorzugsweise etwas fällt.The loosening of the connection between a bone fragment that is not a femur and an endoprosthesis is prevented according to the invention in that an in a bone fragment engaging prosthetic socket the end of the shaft, which on the concerned Bone fragment boundary or fracture line or resection is located, has an annular recess. This recess could also be referred to as a throat will. The shaft end that is on the bone fragment boundary is reduced to a collar that is below elastic deformation a certain mobility compared to the prosthesis neck. Crucial is that the transverse rigidity at the end of the shaft, that lies on a bone fragment boundary through which thin-walled and collar-like design so far ver is reduced by a bending load called pressure course over the towards the bone fragment length positively counted prosthesis length on the Bone fragment limit does not rise, i.e. at most con is constant, preferably something falls.

Wo mangels Platzes oder aus Festigkeitsgründen keine hinreichend tiefe Kehle möglich ist oder wo mit Rück sicht auf die Beulfestigkeit keine hinreichend dünne Wandstärke möglich ist, um den nicht steigenden Pressungs verlauf zu erzielen, dort sollte der Prothesenschaft Schlitze im Kragen aufweisen. Der Kragen zeigt dann nicht mehr das Verformungsverhalten eines Kragrohres sondern mehrerer Kragzungen, ist also noch nachgiebiger.Where none due to lack of space or for reasons of strength sufficiently deep throat is possible or where with back not sufficiently thin in view of the dent resistance Wall thickness is possible to avoid the increasing pressure To achieve progress, there should be the prosthetic socket Have slits in the collar. The collar then shows no longer the deformation behavior of a cantilever tube but several cantilevers, is even more compliant.

Die Lockerung einer Hüftgelenkendoprothese im resezierten Femur wird mindestens erheblich verzögert dadurch, daß der Prothesenschaft an seinem oberen Ende gegenüber dem Prothesenhals mittels einer ringförmigen Aussparung freigestellt ist. The loosening of a hip joint endoprosthesis in the resected Femur is at least considerably delayed by the fact that the prosthesis socket at its upper end opposite the Prosthetic neck by means of an annular recess is free.

Bei statischer Belastung durch das Gewicht des stehen den Patienten wird die Verbindungsstelle zwischen Pro these und dem Rest des Oberschenkelknochens nicht nur in Richtung der Längsachse des röhrenförmigen Oberschen kelknochens belastet, sondern auch auf Biegung infolge der zur Hüftgelenkspfanne hin gerichteten Kröpfung des Prothesenhalses aus der Längsachse des resezierten Fe murs heraus. Dies führt am oberen Ende der Verbindung zu Pressung an der proximalen und am unteren Ende der Verbindung zu Pressung an der distalen Seite des Femur.With static load by the weight of the stand the connection point between Pro thesis and the rest of the femur not only in the direction of the longitudinal axis of the tubular thigh of the bone, but also due to bending the offset of the Prosthesis neck from the longitudinal axis of the resected Fe murs out. This leads to the top of the connection for pressing on the proximal and lower ends of the Connection to pressure on the distal side of the femur.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bis lang die durch Biegung erzeugte Pressungsverteilung die allmähliche Lockerung verursacht. Während bislang darauf geachtet wurde, daß die durch Biegung erzeugte Maximalpressung am oberen Ende der verbliebenen Knochen röhre möglichst klein wird, zielt die Erfindung auf eine verminderte Steigung der Pressung über der nach oben positiv gezählten Schaftlänge an der Stelle, wo der Femur reseziert ist. Für die an dieser Stelle verminderte Steigung wird sogar eine Erhöhung des Pressungsmaximums in Kauf genommen.The invention is based on the knowledge that until long the pressure distribution generated by bending the gradual loosening causes. While so far care was taken that the one produced by bending Maximum pressure at the top of the remaining bones tube becomes as small as possible, the invention aims at one reduced slope of the pressure above that positively counted shaft length at the point where the Femur is resected. For the diminished at this point Slope will even increase the maximum pressure accepted.

Bei den Hüftgelenkendoprothesen nach dem Stand der Tech nik weist der Pressungsverlauf in unmittelbarer Nähe der Resektionsstelle nicht nur sein Maximum sondern auch seine hächste Steigung auf. Durch die Anwendung der Erfindung wird die Stelle höchster Pressungssteigung von der Resektionsstelle weg kniewärts verschoben. Wo ausreichende Werkstoff-Festigkeit und nicht zu große Körperkräfte des Patienten es erlauben, sollte die Aus sparung so groß bemessen sein, daß die Pressungsstei gung im Bereich der Resektionsstelle nicht nur vermin dert ist gegenüber einem kniewärts verschobenen Stei gungsmaximums sondern gleich Null oder etwas kleiner als Null ist. In the case of hip joint endoprostheses according to the state of the art nik shows the pressing process in the immediate vicinity the resection site not only its maximum but also its highest slope. Through the application the invention becomes the point of highest pressure gradient shifted from the resection site to the knee. Where sufficient material strength and not too large The patient's physical strength should allow it Saving be dimensioned so large that the compression stone not only reduce the area around the resection site compared to a knee that is shifted towards the knee maximum but rather zero or slightly less is as zero.

Der biologische Regelkreis des örtlichen Knochenwachstums, so die der Erfindung zugrunde liegende Hypothese, reagiert auf gesteigerte Belastung nicht nur mit gesteigerten Kno chenwachstum, sondern beinhaltet als weiteren Wirkzusam menhang auch, daß das Knochenwachstum durch stark ört liche Belastungssteigung vermindert wird. Beide Wirkzu sammenhänge stehen zueinander in Konkurrenz.The biological control loop of local bone growth, this is the hypothesis on which the invention is based to increased stress not only with increased kno growth, but as a further effect together menhang also that the bone growth by strong local load increase is reduced. Both active connections are in competition with each other.

Eine Bestätigung für den weiteren, bislang bei der Pro thesengestaltung zumindest nicht berücksichtigten, wahr scheinlich gar nicht erkannten Zusammenhang, daß nämlich das Knochenwachstum in Abhängigkeit der ersten Ableitung der Belastung nach dem Ort sinkt, liefert die Tatsache (die lange bekannt ist), daß ein Knochen seine optimale Gestalt auch nach zunächst schief oder versetzt ausge heilten Brüchen wieder annähernd erreicht. - Gerade bei versetztem Zusammenwuchs entsteht an der Versatzstelle durch die scharfe Kraftumlenkung eine hohe Kraftlinien konzentration. Mit dem bislang allein angenommenen Zu sammenhang, daß sich das Knochenwachstum in Abhängig keit von der Belastung verstärkt, kann nur die vergrö ßerte Anlagerung in beiden Innenkehlen der Versatz stelle erklärt werden, nicht aber der Abbau in den Außenkehlen der Versatzstelle. Der bislang vorherr schende Erklärungsversuch, daß die Natur halt Über flüssig-gewordenes mit der Zeit eliminiere greift hier zu kurz insbesondere deshalb, weil die Außenkehlen einer Versatzstelle eben nicht nur überflüssig, sondern auch schädlich sind; die Außenkehlen tragen nämlich dazu bei, die Kraftlinien auf die äußeren Fasern in der Versatzstelle zu konzentrieren. Auch wenn es auf den ersten Blick paradox erscheinen mag, die gezielte Entfernung von Knochenmaterial an den Außenkehlen einer Versatzstelle steigert die Festigkeit des Knochens.A confirmation for the other, so far at the Pro thesis design at least not considered, true apparently unrecognized context that namely bone growth depending on the first derivative the burden decreases according to the location, provides the fact (which has long been known) that a bone is its optimal Shape out even after initially crooked or offset healed fractures almost reached again. - Especially with misalignment occurs at the offset point high lines of force due to the sharp deflection of force concentration. With the Zu, which has so far been adopted alone context that bone growth is dependent increased by the load, only the magnification The build-up in both inner grooves is offset be explained, but not the dismantling in the External fillets of the offset point. The previous one trying to explain that nature just about Eliminate what has become liquid over time applies here too short especially because the outer throats an offset point not only superfluous, but are also harmful; namely the outer throats wear help in drawing the lines of force on the outer fibers to focus the offset point. Even if it is on The first glance may seem paradoxical, the targeted one Removal of bone material from the outside of the throat Offset increases the strength of the bone.

Der Lösungsvorschlag fußt auf der Erkenntnis, daß bei Formgebung der Prothese nicht nur die Belastung - also im wesentlichen die Pressung zwischen Prothese und Knochen - sondern auch die erste Ableitung dieser Be lastung nach dem Ort, insbesondere der Schaftlänge, beachtet werden muß. Durch Verminderung der Steigung, das heißt der ersten Ableitung der Pressung wird das Knochenwachstum weniger gehemmt und der Knochenwachstums steigernde Effekt der Pressung selbst (also der nullten Ableitung) gewinnt die Oberhand. Hierdurch wird die von der Resektionsstelle ausgehende Prothesenlockerung unter bunden.The proposed solution is based on the knowledge that at Shaping the prosthesis not just the load - well essentially the pressure between the prosthesis and Bones - but also the first derivative of this Be load according to the location, especially the length of the shaft, must be observed. By reducing the slope, that is, the first derivative of the pressure will be Bone growth less inhibited and bone growth increasing effect of the pressure itself (i.e. the zero Derivative) wins the upper hand. Hereby the of loosening of the prosthesis at the resection site bound.

Um den durch die erfindungsgemäße Aussparung bewirkten Festigkeitsabfall gering zu halten, sind vorzugsweise Pro thesenschaft und Prothesenhals einstückig miteinander ver bunden.To the caused by the recess according to the invention Keeping the drop in strength low is a good thing thesis and prosthesis neck in one piece bound.

Zur zusätzlichen "Aufweichung" des Prothesenbereiches, der die Resektionsstelle des Femur berührt, also des kragenartig ausgebildeten oberen Schaftendes, das mittels einer ring förmigen Aussparung gegenüber dem Prothesenhals freigestellt ist, können in diesem Prothesenbereich Schlitze vorgesehen sein. Zur Vermeidung zu großer Spannungskonzentrationen sollten diese Schlitze an ihrer Wurzel mit einem Radius gleich oder etwas größer als die halbe Schlitzbreite ver rundet sein.For additional "softening" of the prosthesis area, the touches the resection site of the femur, i.e. of the collar trained upper end of the shaft, which by means of a ring shaped recess opposite the prosthesis neck slots can be provided in this prosthesis area be. To avoid excessive stress concentrations these slots should be at their roots with a radius ver or slightly larger than half the slot width be rounded.

Zur Vermeidung von von der Oberfläche ausgehenden Rissen werden in der Oberfläche - insbesondere im Bereich der Aussparung - nach einer bevorzugten Weiterbildung der Er findung Druckeigenspannungen erzeugt. Wenn die Endopro these aus Stahl besteht, können Druckeigenspannungen durch ein volumenvergrößerndes Härtungsverfahren, insbesondere eines mit Aufkohlung, oder durch Sandstrahlen erzeugt werden. Es versteht sich, daß der Werkstoff eine erhebliche Kerb schlagzähigkeit aufweisen muß. Deshalb empfiehlt sich nach eventuellem Härten ein Anlassen zur Vergütung. To avoid cracks from the surface are in the surface - especially in the area of Recess - according to a preferred further education of the Er pressure residual stresses are generated. If the Endopro These are made of steel and can cause residual compressive stresses a volume-increasing hardening process, in particular one with carburizing, or by sandblasting. It is understood that the material has a significant notch must have impact strength. Therefore, it is recommended possible hardening a tempering for remuneration.

Wo Festigkeit des Prothesenwerkstoffes und Höhe der Belas stung es zulassen, kann die Anpassung des Prothesenschaftes an den Rest des Oberschenkelknochens und die Anpassung der Kröpfung bzw. des Gelenkinnengliedes an die individuellen anatomischen Verhältnisse des Patienten dadurch erleichtert werden, daß der Prothesenschaft und der Prothesenhals lös bar miteinander verbunden sind. Unter Verwendung der gleichen Passung in der Verbindungsstelle können unterschiedliche Größen von Prothesenschäften und Prothesenhälsen bzw. Gelenk innengliedern miteinander kombiniert werden, so daß schon mit einer geringen Anzahl unterschiedliche Prothesenteile eine große Vielfalt von Kombinationsmöglichkeiten gegeben ist.Where the strength of the prosthesis material and the height of the belas can allow the adjustment of the prosthetic socket to the rest of the femur and adapting the Cranking or of the inner joint to the individual anatomical conditions of the patient thereby facilitated be that the prosthesis stem and the prosthesis neck loosen are connected to one another in cash. Using the same Fit in the connection point can be different Sizes of prosthetic stems and prosthetic necks or joints inner links are combined with each other, so that already with a small number of different prosthesis parts there is a wide variety of possible combinations.

Weiterhin ermöglicht die lösbare Verbindung eine feine Ju stierung der Oberschenkellänge und der Kröpfungsebene. Die Fertigung der Aussparung, die die Freistellung zwischen Prothesenhals und Prothesenschaft bewirkt, wird durch die lösbare Verbindung erleichtert.Furthermore, the detachable connection enables a fine ju the thigh length and the offset level. The Fabrication of the recess that the exemption between The prosthesis neck and prosthesis socket is caused by the releasable connection facilitated.

Zur Realisierung der lösbaren Verbindung weist der Prothesen hals zweckmäßigerweise einen in Richtung Kniegelenk weisenden Fortsatz auf, der in den hohlen Prothesenschaft eingreift.The prosthesis points to the realization of the detachable connection neck expediently pointing towards the knee joint Extension that engages in the hollow prosthesis socket.

Wenn die lösbare Verbindung allein durch Reibschluß gefestigt wird, ist eine stufenlose Justierung möglich. Die zur Anpres sung erforderliche Aufweitung wird vorzugsweise durch einen in der Schaftlängsrichtung beweglichen Innenkonus bewirkt. Vorzugsweise befindet sich das Organ, am dem die Stellung des Innenkonus und damit die Reibkraft eingestellt wird - vorzugsweise ein Imbusschraubenkopf - gut zugänglich am obe ren Rand der Kröpfung. So ist sogar eine spätere Neujustie rung mit nur einem geringfügigen Hautschnitt möglich. Auch kann ein eventuell verschlissenes oder zur Hüfte bzw. zu einer erneuerten künstlichen Gelenkpfanne nicht mehr passen des Gelenkinnenglied ohne erneuten Eingriff am Femur ausge tauscht werden. If the detachable connection is strengthened solely by friction continuous adjustment is possible. The for press solution required expansion is preferably by a causes inner cone movable in the longitudinal direction of the shaft. The organ on which the position is preferably located of the inner cone and thus the friction force is set - preferably an Allen screw head - easily accessible at the top edge of the crank. This is even a later readjustment possible with only a minor skin incision. Also may be worn or to the hip or too a renewed artificial joint socket no longer fit of the inner joint member without renewed intervention on the femur be exchanged.

Als weitere Lösung dafür, das Lockerungsproblem zu mildern, wird vorgeschlagen, den Prothesenschaft nach Implantationen in den resezierten Femur aufzuweiten, wobei das Aufweitungsmaß am Prothesenhals - vorzugsweise mit einem analogen Mechanis mus wie im Abschnitt zuvor beschrieben - einstellbar ist. Hierdurch wird nach eventueller Lockerung die Wiederbefesti gung vereinfacht. Diese Alternativlösung ist Gegenstand des Anspruches 7.As another solution to alleviate the easing problem, It is proposed to insert the prosthetic socket after implantation expand the resected femur, taking the degree of expansion on the prosthesis neck - preferably with an analog mechanism must be set as described in the previous section. As a result, the reattachment becomes possible after loosening simplified. This alternative solution is the subject of Claim 7.

Unbeschadet der Unabhängigkeit der Ansprüche 1 und 7 entfaltet die Kombination dieser beiden Ansprüche einen synergetischen Effekt auf die Pressungsverteilung. Durch die Überlagerung der durch die Aufweitung bewirkten Pressung mit der durch Biegemomente hervorgerufenen Pressung kann zumindest in den meisten Oberflächenbereichen erreicht werden, daß bei durch lauf eines Belastungszyklus (z. B. eines Gehschrittes) eine Wechselbelastung durch eine Schwellbelastung abgelöst ist, wodurch Spielentstehung und Bewegungen der Endoprothese im Femur zumindest weitgehend unterbunden sind.Without prejudice to the independence of claims 1 and 7 the combination of these two claims creates a synergetic Effect on pressure distribution. Through the overlay the pressure caused by the expansion with the by Bending moments caused pressure can at least in the Most surface areas can be achieved by during a load cycle (e.g. a walking step) Alternating load is replaced by a threshold load, whereby game development and movements of the endoprosthesis in the Femur are at least largely prevented.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using four figures explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Hüftgelenkendoprothese mit einstückiger Verbindung zwischen Prothesenhals und -schaft, Fig. 1 is a hip joint endoprosthesis with an integral connection between the prosthesis neck and shaft,

Fig. 2 eine Hüftgelenkendoprothese mit lösbarer Verbin dung zwischen Prothesenhals und -schaft, Fig. 2 is a hip joint endoprosthesis with releasable Verbin connection between the prosthesis neck and shaft,

Fig. 3 verschiedene Pressungsverläufe herkömmlicher und erfindungsgemäßer Endoprothesen und Fig. 3 different pressure profiles of conventional and inventive endoprostheses and

Fig. 4 einen Knochennagel mit zwei erfindungsgemäß gestalteten, am Knochenrand liegenden Schaft enden. Fig. 4 end a bone nail with two shaft designed according to the invention, lying on the edge of the bone.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Endoprothese 1 gliedert sich in einen Schaft 2, einen Hals 3 und ein Gelenkinnenglied 4. In Fig. 1 ist in gestrichelter Linie der resezierte Femur 5, die Gelenkpfanne 6, der relevante Teil des Hüftknochens 11 und der Körperumriß linie 12 dargestellt. Der Prothesenschaft 2 ist an sei nem oberen Ende 7 gegenüber dem Prothesenhals 3 mittels einer ringförmigen Aussparung 8 freigestellt, läuft also nach oben hin in einem Kragen 25 aus. Die Aussparung 8 hat in diesem Beispiel eine Tiefe von etwa 4 cm und be wirkt zusammen mit der geringen, sich nach oben ver jüngenden Wandstärke des Kragens 25 einen geringen Pressungsabfall an der Resektionsstelle 22 bei Betrach tung des Pressungsverlaufes über der Schaftlänge 1, die vom unteren Schaftende 13 nach oben positiv gezählt wird.The endoprosthesis 1 shown in FIGS. 1 and 2 is divided into a shaft 2 , a neck 3 and an inner joint member 4 . In Fig. 1, the resected femur 5 , the socket 6 , the relevant part of the hip bone 11 and the body outline line 12 is shown in dashed line. The prosthesis shaft 2 is free at its upper end 7 with respect to the prosthesis neck 3 by means of an annular recess 8 , that is to say it ends up in a collar 25 . The recess 8 has a depth of about 4 cm in this example and, together with the small, upwardly ver increasing wall thickness of the collar 25, acts as a slight drop in pressure at the resection point 22 when viewing the pressure profile over the shaft length 1 , from the lower Shaft end 13 is counted up positive.

Die höchste Beanspruchung tritt an der Oberfläche 9 der Aussparung 8 auf, insbesondere im Grunde 21 der Ausspa rung 8. Um von hierher sich fortpflanzende Risse zu unterbinden, sind vorzugsweise in diesen Oberflächen bereichen Druckeigenspannungen erzeugt. Um einen gün stigen Faserverlauf zu erzielen, sollte die Aussparung 8 zumindest im wesentlichen spanlos geformt sein.The highest stress occurs on the surface 9 of the recess 8 , in particular basically 21 of the recess 8 . In order to prevent cracks from propagating from here, compressive residual stresses are preferably generated in these areas. In order to achieve a fine fiber course, the recess 8 should at least be shaped without cutting.

Mit der in der Fig. 1 dargestellten einstückigen Form der Endoprothese wird die höchste Prothesenfestigkeit erzielt. Bei jüngeren Patienten, wo höhere Belastungen zu erwarten sind, dürfte sich diese Ausführungsform empfehlen, während die in der Fig. 2 dargestellte zwei teilige Form sich dort empfehlen dürfte, wo eine beson ders genaue Anpassung vonnöten oder die Anpassung auf wendig ist.The highest prosthesis strength is achieved with the one-piece form of the endoprosthesis shown in FIG. 1. In younger patients, where higher loads are to be expected, this embodiment should be recommended, while the two-part form shown in FIG. 2 may be recommended where a particularly precise adjustment is necessary or the adjustment is agile.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind wie in der Fig. 1 der Prothesenhals 3 und der Kra gen 25, in den der Prothesenschaft 2 nach oben hin aus läuft, durch eine ringförmige Aussparung 8 gegeneinander freigestellt, jedoch greift der Prothesenhals 3 mit ei nem in Richtung Kniegelenk weisenden Fortsatz 10 in den rohrartigen Prothesenschaft 2 ein. In diesem Beispiel ist eine lösbare Verbindung zwischen dem Halsfortsatz 10 und dem Prothesenschaft 2 in der Weise realisiert, daß der Halsfortsatz 10 praktisch spielfrei mit seiner außen zylindrischen Oberfläche in die innenzylindrische Ober fläche des Prothesenschaftes 2 paßt und der Halsfortsatz 10 nach erfolgter Implantation aufgeweitet wird. Hierzu weist der Halsfortsatz 10 entlang der Prothesenachse 14 eine durchgehende, sich nach unten konisch erweiternde Höhlung 15 und an seinem unteren Ende 23 einen Schlitz 26 auf. In die Höhlung 15 ist ein entsprechender, sich nach oben verjüngender Konus 19 mit Innengewinde vor Implantation eingesetzt worden und mittels einer Spann schraube 17, deren Imbuskopf 18 sich auf einer Ausbuch tung 24 des Prothesenhalses 3 abstützt, am Herausfallen nach unten gehindert. Der Konus 19 weist einen als Paß feder ausgebildeten schmalen Steg 20 auf, der in den Schlitz 26 des Halsfortsatzes 10 eingreift und dadurch den Konus 19 am Verdrehen hindert. Nach Verankerung des Prothesenschaftes 2 im Femur 5 und richtiger Justierung des Prothesenhalses 3 wird die Spannschraube 17 angezogen, weitet den Halsfortsatz 10 auf und klemmt ihn dadurch gegenüber dem Prothesenschaft 2 fest.In the embodiment shown in FIG. 2, as in FIG. 1, the prosthesis neck 3 and the collar 25 , in which the prosthesis socket 2 runs upwards, are released from one another by an annular recess 8 , but the prosthesis neck 3 engages egg nem in the direction of the knee extension 10 in the tubular prosthesis socket 2 . In this example, a detachable connection between the neck extension 10 and the prosthesis socket 2 is realized in such a way that the neck extension 10 fits practically free of play with its outer cylindrical surface into the inner cylindrical upper surface of the prosthesis socket 2 and the neck extension 10 is expanded after the implantation. For this purpose, the neck extension 10 has a continuous, downwardly flared cavity 15 along the prosthesis axis 14 and a slot 26 at its lower end 23 . In the cavity 15 , a corresponding, upwardly tapering cone 19 has been used before implantation and by means of a clamping screw 17 , the socket head 18 of which is supported on a bulge 24 of the prosthesis neck 3 , prevented from falling down. The cone 19 has a narrow web 20 designed as a feather key, which engages in the slot 26 of the neck extension 10 and thereby prevents the cone 19 from rotating. After anchoring the prosthesis shaft 2 in the femur 5 and correct adjustment of the prosthesis neck 3 , the clamping screw 17 is tightened, expands the neck extension 10 and thereby clamps it against the prosthesis shaft 2 .

Bei hinreichend kleiner Klemmkraft erfüllt eine solche lösbare Verbindung auch eine Überlastfunktion; eher schiebt sich der Halsfortsatz 10 teleskopartig weiter in den Schaft 2 herein, als der Prothesenhals 3 oder der Femur 5 bricht.With a sufficiently small clamping force, such a releasable connection also fulfills an overload function; rather, the neck extension 10 telescopes further into the shaft 2 than the prosthetic neck 3 or the femur 5 breaks.

Desto dünner die Wandstärke des Prothesenschaftes 2 ge halten ist, desto mehr wirkt sich die Aufweitung des Halsfortsatzes 10 dahingehend aus, daß auch der Prothesen schaft 2 gemäß Anspruch 7 aufgeweitet wird und dadurch den Sitz des Prothesenschaftes 2 gegenüber dem resezier ten Femur 5 verbessert, also die Dauerhaltbarkeit der Ver ankerung erhöht. Der gleiche Effekt läßt sich auch an ein teiligen Endoprothesen unter analoger Anwendung von koni scher Bohrung und Innenkonus erzielen. The thinner the wall thickness of the prosthesis shaft 2 is kept, the more the expansion of the cervical process 10 has the effect that the prosthesis shaft 2 is expanded in accordance with claim 7 and thereby improves the fit of the prosthesis shaft 2 with respect to the resectioned femur 5 , that is the durability of the anchorage is increased. The same effect can also be achieved on a partial endoprosthesis using the conical bore and inner cone.

Die Fig. 3 zeigt schematisch den Verlauf der Pressung p in der senkrecht zur Gehrichtung, die Femur-Längsachse enthaltenden Ebene und zwar
in gestrichelter Linie I mit einer Endoprothese nach dem Stand der Technik,
in strichpunktierter Linie II mit einer erfindungs gemäßen Endoprothese,
in dünn durchgezogener Linie III die Pressung aufgrund einer Schaftaufweitung gemäß Fig. 2 und
in dick durchgezogener Linie IV mit einer erfindungs gemäßen Endoprothese mit Schaftaufweitung.The Fig. 3 schematically shows the course of the pressure p in the direction perpendicular to the walking direction, the longitudinal axis of femur plane containing namely
in dashed line I with an endoprosthesis according to the prior art,
in dash-dotted line II with an inventive endoprosthesis,
in a thin solid line III, the pressure due to an expansion of the shaft according to FIG. 2 and
in a thick solid line IV with an inventive endoprosthesis with an enlarged shaft.

Aus der oberen Diagrammhälfte ist die distale, auf der un teren die proximale Seite dargestellt. Zwecks guter An schaulichkeit ist die distale Pressung auf der Ordinate nach oben angetragen, die proximale Pressung nach unten angetragen. Auf der Abszisse ist als Variable l aufge tragen, die von 0 bis L läuft, wobei L die Länge vom unteren Ende 13 (siehe Fig. 1) des Prothesenschaftes 2 bis zur Resektionsstelle 22 des Femur 5 oder bis zum oberen Ende 7 des Prothesenschaftes 2, je nachdem welche der beiden Längen die kürzere ist. Im zweitgenannten Fall ist der Prothesenschaft 2 sozusagen im Femur 5 "ver senkt", d. h. das obere Ende 22 des resezierten Femurs 5 überragt das obere Ende 7 des Prothesenschaftes. Mit dieser Anordnung wird das Knochenwachstum am Ende 7 des Prothesenschaftes 2 in einem synergetischen Effekt noch weiter gefördert. The distal side is shown from the upper half of the diagram and the proximal side on the lower half. For the sake of clarity, the distal pressure is plotted upwards on the ordinate, the proximal pressure downwards. Is plotted on the abscissa as variable l, which runs from 0 to L, L being the length from the lower end 13 (see FIG. 1) of the prosthesis socket 2 to the resection site 22 of the femur 5 or to the upper end 7 of the prosthesis socket 2 , depending on which of the two lengths is the shorter. In the second case, the prosthesis socket 2 is "lowered" in the femur 5, so to speak, ie the upper end 22 of the resected femur 5 projects beyond the upper end 7 of the prosthesis socket. With this arrangement, the bone growth at the end 7 of the prosthesis socket 2 is further promoted in a synergetic effect.

Um die Übersichtlichkeit der Diagramme nicht zu beein trächtigen, sind eventuelle kurzwellige Überlagerungen, wie sie durch Ausstatten des Schaftäußeren mit einer "rauhen", die Verankerung verbessernden Oberflächen struktur auftreten können, nicht dargestellt.In order not to affect the clarity of the diagrams are short-wave overlays, as provided by equipping the outside of the shaft with a "Rough" surfaces that improve anchorage structure can occur, not shown.

Das Wichtigste, was Fig. 3 zeigen will, ist die mit erfindungsgemäßen Endoprothesen erzielte Vermeidung von am Rand 22 bzw. 7 - im Diagramm also bei l = L - gelegenen Maxima der Pressungssteigung. Hier ist die Randsteigung sogar bis auf negative Werte abgesenkt, so daß die Pressungsmaxima 28 _II und 28 _IV sich bei l kleiner L einstellen. Die Stelle der maximalen Steigung der Kurven I, II und IV ist analog mit 29 _I, 29 _II bzw. 29 _IV bezeichnet.The most important thing that FIG. 3 wants to show is the avoidance, achieved with endoprostheses according to the invention, of maxima of the pressure gradient located at the edge 22 or 7 — in the diagram, therefore, at l = L. Here the edge slope is even reduced to negative values, so that the pressure maxima 28 _II and 28 _{IV occur} at L less than L. The location of the maximum slope of curves I, II and IV is designated 29 _I , 29 _II and 29 _IV , respectively.

Zusammenfassend lehrt die Erfindung nach Anspruch 2 die Stärkung der Verbindung Prothese-Oberschenkelknochen durch eine verringerte Steifigkeit des zu imolantieren den Prothesenschaftes am resezierten Ende des Oberschenkel knochens unter Inkaufnahme einer schwächeren Dimensio nierung der Prothese selbst.In summary, the invention teaches according to claim 2 strengthening the prosthesis-femur connection due to a reduced rigidity of the imolant the prosthetic socket at the resected end of the thigh bone while accepting a weaker dimension the prosthesis itself.

Wie dies schon im Anspruch 1 zum Ausdruck kommt, läßt sich die Erfindung sinngemäß bei allen Knochenendo prothesen anwenden und entfaltet überall dort ihren Vorteil der dauerhafteren Verbindung zum Knochen, wo an der Verbindung Biegemomente zwischen Knochen und Prothese übertragen werden müssen.As already expressed in claim 1, lets the invention analogously applies to all bones use prostheses and develop theirs everywhere Advantage of more permanent connection to the bone where at the connection bending moments between bone and Prosthesis must be transferred.

In der Fig. 4 wird ein Überbrückungsnagel gezeigt zur Versorgung eines Trümmerbruches am Unterkieferknochen in seiner vor den - nicht dargestellten - Weisheitszähnen liegenden Kröpfung. Statt auf einer Seite mit einem Gelenkinnenglied endet der hier dargestellte Knochenersatz auf beiden Seiten mit je einem Schaft 2, dessen hals seitiges Ende 7 jeweils durch eine Aussparung 8 "auf geweicht" ist. Hierdurch können sich die Schaftenden 7 in einem Freiraum verformen ohne durch direkten Kontakt mit dem Hals 3 behindert zu sein. Analog den Fig. 1 und 2 sind die Knochenreste, die hier schraffiert dargestellt sind, mit dem Bezugszeichen 5, deren Bruch kanten mit dem Bezugszeichen 22 versehen.In Fig. 4 a bridging nail is shown for the care of a debris fracture on the lower jaw bone in its offset in front of the - not shown - wisdom teeth. Instead of on one side with an inner joint member, the bone replacement shown here ends on both sides with a shaft 2 , the neck end 7 of which is "softened" by a recess 8 . As a result, the shaft ends 7 can deform in a free space without being hindered by direct contact with the neck 3 . Analogous to FIGS. 1 and 2, the bone remnants, which are shown hatched here, with the reference number 5 , the breaking edges with the reference number 22 .

Die Ausführungsbeispiele sind keine abschließende Auf zählung möglicher Anwendungsfälle der Erfindung sondern nur Beispiele. Unabhängig davon, ob die Endoprothesen gerade oder gekröpft, ein- oder mehrteilig, ein- oder mehrschäftig und ob klein oder groß sind, der Grundge danke der Erfindung ist die so weit gehende "Erweichung" des am Knochenende liegenden Schaftes durch eine ring förmige Aussparung, daß die erste Ableitung (Steigung) der Querpressung nach der Prothesenlänge am Knochenende kein Maximum mehr hat.The exemplary embodiments are not conclusive counting possible applications of the invention but just examples. Regardless of whether the endoprosthesis straight or cranked, one or more parts, one or multi-vaulted and whether small or large, the Grundge thanks to the invention is the "softening" of the shaft lying at the end of the bone through a ring shaped recess that the first derivative (slope) the transverse pressure according to the length of the prosthesis at the end of the bone no longer has a maximum.

Eine Liste der verwendeten Bezugszeichen ist Bestandteil der Beschreibung. A list of the reference symbols used is part of it the description.

Liste der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

1 Endoprothese
2 Schaft von 1
3 Hals von 1
4 Gelenkinnenglied der Hüftgelenkendoprothese
5 Knochenfragment bzw. resezierter Femur
6 Gelenkpfanne der Hüftgelenkendoprothese
7 das Ende von 2, welches an der betreffenden Knochen fragmentgrenze liegt; im Falle einer Hüftgelenkendoprothese das obere Ende von 2
8 ringförmige Aussparung, mit der 2 im Bereich von 7 "aufgeweicht" ist, d. h. in der Quersteifigkeit verringert ist.
9 Oberfläche von 8
10 Fortsatz des Prothesenhalses bei lösbarer Verbindung zwischen 2 und 3
11 Hüftknochen
12 Körperumrißlinie
13 das Ende von 2, welches 7 gegenüber liegt; im Falle einer Hüftgelenkendoprothese das untere Ende von 2
14 Prothesen(längs)achse
15 konische Höhlung in 2
16 Schlitz in 2
17 Spannschraube
18 Imbuskopf von 17
19 Konus zur Aufweitung von 10 oder/und 2
20 Steg an 19 als Verdrehsicherung
21 Grund (tiefste Stelle) von 8
22 Frakturlinie bzw. Resektionsstelle des 5
23 unteres Ende von 10
24 Ausbuchtung von 3 zur Abstützung des Kopfes 18 von 17
25 Kragen an 2 im Bereich 7, wobei 3 und 25 durch 8 gegen einander freigestellt sind
26 Schlitz in 10
27 möglicher aber nicht erforderlicher Tiefenanschlag an 7 zur Erleichterung der Operationstechnik und/oder ver besserten Längskraftübertragung
28 Pressungsmaximum
29 Maximum der ersten Ableitung der Pressung nach der Schaftlänge 1 endoprosthesis
2 shaft of 1
3 neck of 1
4 inner joint of the hip joint endoprosthesis
5 bone fragment or resected femur
6 acetabular cup of the hip joint endoprosthesis
7 the end of 2 , which lies on the bone fragment in question; in the case of a hip joint endoprosthesis, the upper end of 2
8 ring-shaped recess, with which 2 is "softened" in the region of 7 , ie is reduced in transverse rigidity.
9 surface of 8
10 extension of the prosthesis neck with detachable connection between 2 and 3
11 hip bones
12 body outline
13 the end of 2 opposite 7 ; in the case of a hip joint endoprosthesis, the lower end of 2
14 prostheses (longitudinal) axis
15 conical cavity in 2nd
16 slot in 2
17 clamping screw
18 Allen key from 17
19 cone to expand 10 or / and 2
20 bridge on 19 as anti-rotation
21 reason (lowest point) of 8
22 fracture line or resection site of the 5th
23 lower end of 10
24 bulge of 3 to support the head 18 of 17
25 collars on 2 in area 7 , whereby 3 and 25 are exempted from each other by 8
26 slot in 10
27 possible but not necessary depth stop on 7 to facilitate the surgical technique and / or improved longitudinal force transmission
28 maximum pressure
29 Maximum of the first derivative of the pressure according to the shaft length

Claims

1. Endoprosthesis ( 1 ) for the partial replacement of bone, the endoprosthesis ( 1 ) engaging at least on one of its two sides with a shaft ( 2 ) in a bone fragment ( 5 ), characterized in that a in a bone fragment ( 5 ) engaging prosthesis shaft ( 2 ) at the end ( 7 ) of the shaft, which lies on the relevant bone fragment boundary or fracture line or resection site ( 22 ), has a ring-shaped recess ( 8 ).

2. Hip joint endoprosthesis ( 1 ) consisting of a shaft ( 2 ) to be inserted into the resected femur ( 5 ), a neck ( 3 ) and an inner joint member ( 4 ) which is connected to an acetabular cup ( 6 ) which is connected to the hip bone ( 11 ) is engaged, characterized in that the prosthesis shaft ( 2 ) at its upper end ( 7 ) relative to the prosthesis neck ( 3 ) by means of a ring-shaped recess ( 8 ) is free.

3. hip joint endoprosthesis according to claim 2, characterized in that the prosthesis stem ( 2 ) and the prosthesis neck ( 3 ) are integrally connected.

4. hip joint endoprosthesis ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the prosthesis socket ( 2 ) and the prosthesis neck ( 3 ) are detachably connected to one another and the prosthesis neck ( 3 ) with an extension pointing towards the knee in the prosthesis socket ( 10 ) 2 ) intervenes.

5. hip joint endoprosthesis ( 1 ) according to claim 4, characterized in that it ( 1 ) on the distal side in the vicinity of the offset point has a member for releasing the connection between the prosthesis neck ( 3 ) and prosthesis shaft ( 2 ).

6. hip joint endoprosthesis according to claim 5, characterized in that the position between the prosthesis neck ( 3 ) and shaft ( 2 ) is adjustable without any intervention on the femur ( 5 ).

7. hip joint endoprosthesis according to the preamble of claim 2, characterized in that the prosthesis shaft after implantation in the resected ornamented femur ( 5 ) is to be expanded and the degree of expansion on the distal side of the prosthesis neck ( 3 ) is adjustable.

8. hip joint endoprosthesis according to claim 2 with the kenn characterizing features of claim 7.

9. Endoprosthesis ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a prosthesis shaft ( 2 ) in the collar ( 25 ), which is free through the recess ( 8 ) relative to the prosthesis neck ( 3 ), has slots ( 16 ).