DE4004472A1 - Schaft einer hueftgelenk-endoprothese - Google Patents

Schaft einer hueftgelenk-endoprothese

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaft für eine Hüft­ gelenk-Endoprothese, bestehend aus einem Kern und einer Ummantelung aus unidirektionalen Fasern, die in Längs­ richtung des Schaftes verlaufen, nach Patent (Patent­ anmeldung 39 19 192).
Bei einem derartigen Implantat bildet die Ummantelung den eigentlichen kraftaufnehmenden und -weiterleitenden Körper. Dazu erstrecken sich die längsgerichteten Fasern gemäß dem Hauptpatent in ihrer Gesamtheit von einem bis zum anderen Ende des Schaftes. Aufgrund der unregelmäßigen Geometrie des Schaftes ist ein innerer Kern erforderlich, der inner­ halb der Ummantelung als Verdrängerkörper dient. Auf diese Weise werden die Fasern optimal genutzt, indem sämtliche, am oberen, die Kräfte aufnehmenden Ende des Schaftes endenden Fasern an der Krafteinleitung in andere Bereiche des Schaftes beteiligt werden. Der Kraftschluß bleibt in der Ummantelung, d. h. an der Schaftoberfläche bzw. in der Umgebung des umliegenden Knochenmaterials im einplantierten Zustand. Damit werden die Kräfte über die Fasern direkt an die Knochenanwachszone oder gegebenenfalls an ein da­ zwischenliegendes Klebmaterial eingeleitet. Bei diesen Kräften handelt es sich vorwiegend um in Längsrichtung des Schaftes gerichtete Druckkräfte.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Abhilfe für Biege­ kräfte geschaffen werden, die im Verlauf von Bewegungen im haft einwirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Mit den Faserflechtwerken bietet sich eine optimale radiale Stütze für die unidirektionalen Fasern der Ummantelung. Die geflochtenen Fasern halten sich gegenseitig aufgrund ihrer Flechtführung stabil in ihren Ursprungspositionen, was insbe­ sondere im konvexen Bereich des gebogenen Schaftes, der am stärksten beanspruch wird, wichtig ist. Die radial stützenden Fasern können daher nicht wie bei bekannten im Wickelverfah­ ren aufgelegten schrägen oder in Umfangsrichtung gerichteten Fasern seitlich weggehängt werden.
Mit dem inneren Flechtwerk wird zusätzlich eine seitliche Verschiebung der unidirektionalen Fasern im konvexen Bereich entgegengewirkt, indem die unidirektionalen Fasern einer­ seits in zwei Bereiche aufgeteilt und andererseits die Kon­ taktfläche zwischen unidirektionalen Fasern und der struk­ turierten Oberfläche der Flechtwerke vergrößert wird, die die unidirektionalen Fasern in ihrer Ursprungslage zu ver­ ankern versuchen. Die beiden Flechtwerke bilden eine Art Doppeltorsionskasten, die in Verbindung mit den unidirek­ tionalen Fasern die Steifigkeit des Schaftes gegenüber allen auftretenden Kräften optimal einstellen.
Nachdem die Strukturierung der Fasern im Flechtwerk einen strengen bzw. straffen Verlauf der unmittelbar angrenzenden unidirektionalen Fasern leicht stören, ist es vorteilhaft, daß der größte unidirektionale Faseranteil die innere Um­ mantelungslage bildet, während nur ein Restanteil von etwa 30% zwischen den beiden Flechtwerken zu liegen kommt. Bei einer größeren Anzahl von unidirektionalen Faserlagen kann der Anteil zwischen den beiden Faserflechtwerken bis maximal 50% angehoben werden.
Die Fasern des Faserflechtwerkes haben vorzugsweise über die gesamte Schaftlänge etwa eine Orientierung von ±45°.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch gezeigt.
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Schaftes 10 für Hüft­ gelenk-Endoprothesen dargestellt, der ein annähernd zylind­ risches oberes Ende 11 für die Aufnahme eines nicht darge­ stellten Gelenkkopfes, ein unteres Ende 12 und einen im Querschnitt erweiterten, geknickten Mittelbereich 13 hat. Der Schaft 10 wird im wesentlichen aus unidirektionalen Fasern 14 gebildet, die in Längsrichtung des Schaftes 10 sich von dem einen Ende 11 bis zum anderen Ende 12 des Schaftes 10 erstrecken.
Aufgrund der Querschnittserweiterung im mittleren Bereich 13 und des größeren Querschnittes des oberen Endes 11 bilden die unidirektionalen Fasern 14 im Mittelbereich eine Ummantelung 15, während sie am oberen Ende 11 einen dünnen Kanal 16 freilassen. Der Hohlraum zwischen den unidirek­ tionalen Fasern 14 ist mit einem Kern 17 lückenlos ausge­ füllt, der nach innen gerichtete Radialkräfte aufzunehmen vermag.
Um ebenfalls nach außen gerichtete Radialkräfte, die im Gebrauch des Schaftes insbesondere im konvexen Bogenbe­ reich 20 auftreten werden, aufnehmen zu können, wird der Schaft 10 mit Flechtwerken ergänzt, die in zwei Flechtwerk­ lagen 22 und 23 aufgeteilt sind. Das eine Flechtwerk 22 umgibt einen Torsionskasten bildend den fertiggestellten Schaft 10. Die zweite Faserflechtwerklage 23 befindet sich zwischen den unidirektionalen Faserlagen, und zwar derart, daß die Ummantelung 15 in zwei Lagen bzw. Lagengruppen 15′ und 15′′ getrennt werden. Dieses zweite, innenliegende Flechtwerk 23 unterstützt die Wirkung des äußeren Flecht­ werkes. Wie in Fig. 1 in der ausschnittsweise dargestell­ ten Draufsicht des äußeren Flechtwerkes 22 erkennbar ist, werden die Fasern 24 einer Richtung abwechselnd unter und über die Fasern 25 der Querrichtung geführt, wobei sich zu beiden Seiten eines Flechtwerkes 22 bzw. 23 eine struktu­ rierte Oberfläche ergibt. Diese Strukturierung erlaubt gleichzeitig eine tangentiale Verankerung, zumindest der an die Flechtwerke angrenzenden unidirektionalen Fasern 14. Auch diese Wirkung wird durch die Aufteilung des Faser­ flechtwerkes in zwei nicht unmittelbar aneinanderliegenden Flechtwerklagen 22, 23 verstärkt.
Auf der anderen Seite jedoch wird der Faserverlauf der uni­ direktionalen Fasern im Grenzbereich der Flechtwerke 22, 23 durch die Oberflächenstrukturierung beeinflußt, so daß deren Spannung leicht abfällt. Um diesen Effekt möglichst gering zu halten, wird das innere Flechtwerk 23 in radialer Rich­ tung so angeordnet, daß im inneren, d. h. am Kern 17 an­ grenzenden Bereich 15′ der größere Anteil der unidirektio­ nalen Fasern 14 liegt. Dieser Anteil bewegt sich je nach Anzahl der unidirektionalen Faserlagen 14 zwischen 50 bis 90% der gesamten unidirektionalen Fasern.
Die Flechtwerke 22, 23 werden vorzugsweise so geflochten, daß die Flechtfasern 24, 25 über die Länge des Schaftes 10 eine 45°-Orientierung gegenüber der Schaftachse 18 erhalten.

Claims (3)

1. Schaft für eine Hüftgelenk-Endoprothese, bestehend aus einem Kern und einer Ummantelung aus unidirektionalen Fasern, die in Längsrichtung des Schaftes verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (15) mit mindestens einem Faser­ flechtwerk (23) durchsetzt und von mindestens einem weiteren Faserflechtwerk (22) umgeben ist.
2. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 50 bis 90%, vorzugsweise etwa 70% der unidirektionalen Fasern (14) der Ummantelung (15′) sich unterhalb des ersten Flechtwerkes (23) und die übrigen 50 bis 10% bzw. etwa 30% sich zwischen dem ersten und dem äußeren Flechtwerk (23 bzw. 22) befinden.
3. Schaft nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (24, 25) der Flechtwerke (22, 23) über den gesamten Schaft (10) etwa ± 45° zur Schaftachse (18) gerichtet sind.
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