DE4211347A1 - Socket for hip joint endoprosthesis - has outer shell of metal with plastics inner shell and has meridional slots in both shells - Google Patents
Socket for hip joint endoprosthesis - has outer shell of metal with plastics inner shell and has meridional slots in both shellsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Pfanne für eine Hüftgelenk-Endoprothese, mit einer metallischen Außenschale und mit einer in der Außenschale angeordneten Innenschale, die aus Kunststoffmaterial besteht und einen Hohlraum in Form eines Kugelabschnittes zur Aufnahme eines protheti schen Femurkopfes aufweist.The invention relates to a cup for a hip joint endoprosthesis, with a metallic outer shell and with an inner shell arranged in the outer shell, the consists of plastic material and a cavity in Shape of a spherical section for receiving a prosthetic has femoral head.
Derartige Pfannen sind allgemein bekannt, wobei die Außenschale formschlüssig im natürlichen Beckenknochen verankert wird und auf diese Weise der gesamten Pfanne Stabilität und einen ausreichenden Kraftschluß mit dem menschlichen Becken verleiht. Die Innenschale ist re gelmäßig formschlüssig in der Ausnehmung der Außenschale gelagert und besteht aus relativ dickwandigem Kunst stoffmaterial mit einem Hohlraum in Form eines Kugelab schnittes, der den Kopf eines prothetischen Femurteils der Hüftgelenk-Endoprothese gelenkig aufnimmt und eine möglichst abriebfreie Gelenkbewegung über einen mög lichst langen Zeitraum sicherstellen soll. Die hohe Formsteifigkeit, welche der gesamten Pfanne durch die Außenschale verliehen wird, verhindert jedoch während des Gehens eine ausreichend spannungsarme Formanpassung der Prothese an die ständige Formänderung des natürli chen Acetabulums, wodurch das natürliche Bewegungsspiel verändert oder gar gestört wird.Such pans are generally known, the Outer shell with a positive fit in the natural pelvic bone is anchored and in this way the entire pan Stability and sufficient adhesion with the gives human pelvis. The inner shell is right form-fitting in the recess of the outer shell stored and consists of relatively thick-walled art material with a cavity in the form of a ball cut the head of a prosthetic femoral part of the hip joint endoprosthesis and one abrasion-free joint movement as possible via a possible should ensure as long as possible. The height Dimensional rigidity, which the entire pan through the Outer shell is awarded, however, prevents during a sufficiently stress-free shape adjustment the prosthesis to the constant change in shape of the natural Chen acetabulum, which creates the natural play of movement is changed or even disturbed.
Aus der EP-A1 0 051 729 ist ein konzentrisches Hüftpfan nen-Implantat bekannt, welches eine über die Rotations achse der Innenfläche hinaus laufende Ausnehmung zeigt und hufeisenförmig ausgebildet ist. Diese bekannte Pfannen-Implantat soll denjenigen Gelenkflächenteil ersetzen, der sich durch seine Struktur und Knorpeldicke als tragende Stützfläche für den Femurkopf auszeichnet. Um so wenig natürliches Gewebe wie nur möglich allopla stisch ersetzen zu müssen, besitzt dieses bekannte Pfan nen-Implantat eine möglichst dünne Wandstärke und soll möglichst über seine gesamte Fläche mit dem natürlichen Beckenknochen fest verankert werden.EP-A1 0 051 729 discloses a concentric hip cup NEN implant known, which one about the rotation Axis of the inner surface shows running recess and is horseshoe-shaped. This well-known Cup implant should be the part of the joint surface replace that with its structure and cartilage thickness distinguished as a supporting support surface for the femoral head. Allopla as little natural tissue as possible This famous Pfan has to replace the table NEN implant has the thinnest possible wall thickness and should if possible over its entire surface with the natural Pelvic bones to be firmly anchored.
Aus der DE-PS 33 31 191 ist eine Kunststoff-Pfanne zur zementfreien Verankerung im Beckenknochen bekannt, deren halbkugelförmiger Hohlraum eine Exzentrizität zur Außen fläche besitzt, wobei im dickwandigen Bereich an der Außenfläche ein Verankerungszapfen angeordnet ist. Um eine gute und spannungsarme Verformbarkeit der gesamten Pfanne zu erzielen, ist eine schlitzförmige Ausnehmung vorgesehen, die vom dünnwandigen Pfannenbereich ausgeht und sich wenigstens bis zur Rotationsachse des Hohlraums hin erstreckt. Die Formanpassung dieser mit einer Aus nehmung versehenen Kunststoffpfanne ist daher sehr groß. Den ständigen Gehbewegungen des prothetischen Femurkop fes kann die Pfanne durch Verformung nachgeben, so daß der Abrieb zwischen prothetischem Femurkopf und dem Pfannenhohlraum reduziert wird. Allerdings kommt es aufgrund der geringen Formsteifigkeit der Pfanne zu unerwünschten Relativbewegungen zwischen der Kunststoff pfanne und dem Beckenknochen bzw. einer zuvor auf den Knochen aufgebrachten Zementschicht, so daß an der Außenfläche der Kunststoffpfanne ein unerwünschter Ab rieb entsteht, der zu Partikel-Wanderungen im Gewebe, und damit zu Schmerzen führt.From DE-PS 33 31 191 is a plastic pan cementless anchoring in the pelvic bone, whose hemispherical cavity an eccentricity to the outside has area, whereby in the thick-walled area on the An anchoring pin is arranged on the outer surface. Around good and low-stress deformability of the whole To achieve pan is a slit-shaped recess provided that starts from the thin-walled pan area and at least up to the axis of rotation of the cavity extends. The shape adjustment of this with an off Appropriate plastic pan is therefore very large. The constant walking movements of the prosthetic femur head fes can give way to the pan by deformation, so that the abrasion between the prosthetic femoral head and the Pan cavity is reduced. However, it does due to the low dimensional stability of the pan unwanted relative movements between the plastic pan and the pelvic bone or one previously on the Bone applied cement layer, so that on the External surface of the plastic pan from an undesirable rubbed arises, which leads to particle migrations in the tissue, and thus leads to pain.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pfanne der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß einer seits die Pfanne den natürlichen Bewegungen des Becken knochens ausreichend flexibel folgen kann, andererseits jedoch die Relativbewegung zwischen Pfanne und Becken knochen reduziert wird.The object of the invention is therefore a pan type mentioned in such a way that one on the side of the pan the natural movements of the pelvis bone can follow sufficiently flexibly, on the other hand however the relative movement between pan and basin bone is reduced.
Diese Erfindung wird bei der Pfanne der eingangs genann ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außen schale und die Innenschale vom Pfannenrand ausgehend je eine meridial verlaufende Ausnehmung aufweisen.This invention is called pan at the beginning ten kind according to the invention solved in that the outside shell and the inner shell starting from the pan edge have a meridially extending recess.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die notwendige Elastizität zur Formanpassung an dem Beckenknochen in zwei Stufen, nämlich mittels der rand seitigen Ausnehmung der Außenschale und mittels der randseitigen Ausnehmung der Innenschale realisiert wird, und daß insbesondere bei der Relativbewegung zwischen Außenschale und Knochen sowie zwischen der Außenschale und der Innenschale hochpolierte Metallflächen vorge sehen sind, die den unvermeidlichen Abrieb wesentlich reduzieren. Es ist erfindungsgemäß also möglich, die Gesamtsteifigkeit des Pfannensystems in gewünschter Weise - gegenüber der bekannten geschlitzten Kunststoff pfanne - zu reduzieren und so besser an die Elastizität des natürlichen Knochens anzupassen, dabei jedoch die notwendige Formanpassung der Innenpfanne an die Gehbewe gung des prothetischen Femurkopfes zu gewährleisten. Außerdem wird die unerwünschte Relativbewegung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Knochen bzw. dem Knochen zement vermieden, die Relativbewegung wird verteilt auf die Bewegung zwischen dem Beckenknochen und der Außen fläche der Außenpfanne sowie zwischen der Innenschale und der Innenfläche der Außenpfannen, und diese Relativ bewegungen verursachen einen erheblich reduzierten Ab rieb, da jeweils eine polierte Metallfläche an der Rela tivbewegung teilnimmt. Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäße Pfanne, die Resektion im Implantatlager sehr sparsam vorzunehmen, da nämlich im Bereich der Ausnehmung der Außenpfanne keine Resektion erforderlich ist.The advantages of the invention are in particular that the necessary elasticity to conform to the shape Pelvic bone in two stages, namely by means of the edge side recess of the outer shell and by means of edge recess of the inner shell is realized, and that especially in the relative movement between Outer shell and bone and between the outer shell and the inner shell pre-polished highly polished metal surfaces are seen, the inevitable abrasion essential to reduce. It is therefore possible according to the invention that Overall stiffness of the cup system in the desired Way - compared to the well-known slotted plastic pan - to reduce and so better the elasticity of the natural bone, but the necessary adaptation of the shape of the inner pan to the walking motion guarantee the prosthetic femoral head. In addition, the unwanted relative movement between the plastic material and the bone or bone cement avoided, the relative movement is distributed over the movement between the pelvic bone and the outside surface of the outer pan and between the inner shell and the inner surface of the outer pans, and this relative movements cause a significantly reduced down rubbed because there was a polished metal surface on the relay active movement participates. It also enables the pan according to the invention, the resection in the implant site very economical, because in the area of Recess of the outer cup requires no resection is.
Um dem gesamten Pfannensystem die erforderliche gute und spannungsarme Verformbarkeit zu verleihen, läßt sich bevorzugt die Ausnehmung der Innenschale bis über die Rotationsachse der Innenschale vornehmen. Bei exzentri scher rage des Hohlraums der Innenschale kann die Aus nehmung bis über die Rotationsachse des Hohlraums hinaus verlaufen. Bevorzugt kann auch die Ausnehmung der Außen schale bis über den Pol der Außenschale hinaus geführt werden, und die Breiten der bevorzugt schlitzförmigen Ausnehmungen lassen sich ebenfalls vorgeben. Länge, Breite und die übrige Formgebung der beiden Ausnehmungen legen die gewünschte Verformbarkeit der Außenpfanne sowie der Innenschale und damit der gesamten Pfanne fest. Diese Parameter lassen sich so vorgeben, daß eine gewünschte spannungsarme Formanpassung an die ständigen Formänderungen des natürlichen Acetabulums während der Gehbewegungen bei geringem Abrieb erzielt werden kann.To the entire pan system the required good and It is possible to impart low-stress deformability preferably the recess of the inner shell extends beyond the Make the axis of rotation of the inner shell. At eccentric The cavity of the inner shell can protrude take beyond the axis of rotation of the cavity run. The recess in the outside can also be preferred shell out beyond the pole of the outer shell be, and the widths of the preferably slit-shaped Recesses can also be specified. Length, Width and the rest of the shape of the two recesses lay the desired deformability of the outer pan as well as the inner shell and thus the entire pan firmly. These parameters can be specified so that a Desired stress-free shape adaptation to the permanent Changes in shape of the natural acetabulum during the Walking movements with low abrasion can be achieved.
Die Ausnehmungen der Außenschale und der Innenschale weisen näherungsweise dieselbe Form auf, wobei bevorzugt die Ausnehmung der Innenschale größer ist als die Außen nehmung der Außenschale. Beide Ausnehmungen besitzen dieselbe Ausrichtung derart, daß die Innenschale sich nur auf der Innenfläche der Außenschale, nicht jedoch durch die größere Ausnehmung hindurch am Knochen ab stützt, um auch eine geringe Flächenberührung zwischen Innenschale und Knochengewebe bzw. Knochenzement zu verhindern.The recesses in the outer shell and the inner shell have approximately the same shape, with preference the recess of the inner shell is larger than the outside taking the outer shell. Have both recesses same orientation so that the inner shell itself only on the inner surface of the outer shell, but not through the larger recess on the bone supports to even a small surface contact between Inner shell and bone tissue or bone cement too prevent.
Besonders bevorzugt ist zur Primärfixation der Pfanne mindestens ein Befestigungselement, bevorzugt eine Kno chenschraube, durch die Außenschale hindurch radial nach außen gerichtet und dient zur Befestigung der Außenscha le im Beckenknochen. Die Innenschale läßt sich bevorzugt nach dem Setzen des Befestigungselements, z. B. mittels einer Rastverbindung an der Außenschale befestigen.Is particularly preferred for primary fixation of the socket at least one fastening element, preferably a kno screw, radially through the outer shell directed on the outside and serves to fasten the outer scha le in the pelvic bone. The inner shell can be preferred after placing the fastener, e.g. B. means attach a snap connection to the outer shell.
Besonders bevorzugt ist die Außenfläche der Außenschale im cranialen Bereich mit einer offenporigen oder offen zelligen Struktur versehen, so daß das Knochengewebe in diese Struktur hineinwächst, wodurch in diesem Bereich ein flächiger fester Verbund zwischen Außenschale und Knochen entsteht, der die Verankerung mittels des Befe stigungselementes verbessert, dabei jedoch in diesem Bereich die natürliche Elastizität des Knochens derjeni gen des Metalls anpaßt.The outer surface of the outer shell is particularly preferred in the cranial area with an open-pore or open cellular structure so that the bone tissue in this structure grows in, which in this area a flat solid bond between the outer shell and Bone arises, which is anchored by means of the Stigungselementes improved, but in this Area the natural elasticity of the bone derjeni adapts to the metal.
Besonders bevorzugt läßt sich auch die Innenschale in einem vorgegebenen, bevorzugten cranialen Bereich flä chig oder an ihrem Rand mit der Außenschale fest verbin den.The inner shell can also be particularly preferably in a predetermined, preferred cranial area or firmly attached to the outer shell at its edge the.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are through characterized the features of the subclaims.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Außenpfanne und Innenschale einer Pfanne; Fig. 1 shows a cross section through the outer cup and inner shell of a ladle;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die offene Seite der Pfanne gemäß Fig. 1; und FIG. 2 shows a top view of the open side of the pan according to FIG. 1; and
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Außenschale gemäß Fig. 1. Fig. 3 is a plan view of the outer shell of FIG. 1.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Pfanne von einer Hüftge lenk-Endoprothese in einer Gesamtdarstellung, Fig. 1 und 2 sowie in einer Einzeldarstellung der Außenpfanne, Fig. 3. Die Außenschale 2 besteht aus Metall, besitzt eine Außenfläche 3, die im cranialen Randbereich mit einer offenporigen oder offenzelligen Metallstruktur 9 ver sehen ist, vgl. Fig. 3. Die Außenpfanne 2 ist zu ihrem offenen Ende hin von einem Rand 8 begrenzt, der einen nach innen gerichteten Wulst 6 aufweisen kann. Die Außenschale 2 besitzt ferner eine Bohrung 7, durch die ein Befestigungselement, z. B. eine Knochenschraube im Knochengewebe verankerbar ist. Figs. 1 to 3 show a pan of a Hüftge steering endoprosthesis in an overall view, Fig. 1 and 2 and in a single view of the outer cup, Fig. 3. The outer shell 2 is made of metal, has an outer surface 3, which in the cranial Edge area with an open-pore or open-cell metal structure 9 is seen ver, cf. Fig. 3. The outer pan 2 is bounded towards its open end by an edge 8 , which may have an inwardly directed bead 6 . The outer shell 2 also has a bore 7 through which a fastener, for. B. a bone screw is anchored in the bone tissue.
In die Außenschale, die z. B. um eine durch den Pol 1a verlaufende Rotationsachse 1 rotationssymmetrisch ausge bildet sein kann, ist eine Innenschale 20 aus Kunst stoffmaterial eingesetzt, die einen Hohlraum 22 in Form eines Kugelabschnitts besitzt, der von einer Innenfläche 24 begrenzt ist. Zum offenen Ende der Pfanne hin besitzt die Innenschale 20 eine Randfläche 26. Die Außenfläche der Innenschale 20 ist der Innenfläche 4 der Außenschale 2 angepaßt, und zwischen der Außenschale und der Innen schale läßt sich eine geeignete Rastverbindung, z. B. ein nach innen gerichteter Randwulst 6 der Außenschale und eine entsprechende Ausnehmung der Innenschale, verwirk lichen.In the outer shell, the z. B. around a through the pole 1 a axis of rotation 1 can be rotationally symmetrical, an inner shell 20 made of plastic material is used, which has a cavity 22 in the form of a spherical section which is delimited by an inner surface 24 . The inner shell 20 has an edge surface 26 toward the open end of the pan. The outer surface of the inner shell 20 is adapted to the inner surface 4 of the outer shell 2 , and between the outer shell and the inner shell, a suitable snap connection, for. B. an inward edge bead 6 of the outer shell and a corresponding recess of the inner shell, realized Lichen.
Die Außenschale 2 besitzt eine vom Pfannenrand 8 meri dial verlaufende Ausnehmung 10, die sich in der darge stellten Ausführungsform bis über die Rotationsachse 1 bzw. den entsprechenden Pol 1a hinaus erstreckt. Die Breite der Ausnehmung 10 vergrößert sich zum Pol 1a der Außenschale 2 hin.The outer shell 2 has a from the pan edge 8 meri dial extending recess 10 which extends in the Darge presented embodiment up to the axis of rotation 1 or the corresponding pole 1 a beyond. The width of the recess 10 increases towards the pole 1 a of the outer shell 2 .
Gemäß Fig. 2 besitzt ebenfalls die Innenschale 20 eine von der Randfläche 26 ausgehende, meridial verlaufende Ausnehmung 30, die sich ebenfalls - in der dargestellten Ausführungsform - bis über die Rotationsachse 21 der Innenschale 20 erstreckt. Die Ausnehmung 10 und die Ausnehmung 30 besitzen näherungsweise denselben Verlauf, die Ausnehmung 30 ist jedoch so bemessen, daß die Innen schale 20 nicht in die Ausnehmung 10 der Außenschale 2 hineinragt, wenn Innenschale und Außenschale so inein ander eingesetzt sind, daß die beiden Ausnehmungen 10, 30 in Richtung der Achse 1 gesehen miteinander fluchten. Eine feste Verbindung zwischen der Innenschale 20 und der Außenschale 2 findet z. B. über die am Rand umlaufen de Rastverbindung 6, 7 oder über eine im cranialen Be reich vorhandene flächige Rastverbindung statt.According to FIG. 2, the inner shell 20 likewise has a meridially extending recess 30 starting from the edge surface 26 , which likewise extends — in the embodiment shown — beyond the axis of rotation 21 of the inner shell 20 . The recess 10 and the recess 30 have approximately the same course, but the recess 30 is dimensioned such that the inner shell 20 does not protrude into the recess 10 of the outer shell 2 when the inner shell and outer shell are inserted into each other so that the two recesses 10th , 30 aligned in the direction of axis 1 as seen. A firm connection between the inner shell 20 and the outer shell 2 takes place, for. B. over the circumferential edge of the snap connection 6 , 7 or a rich in the cranial loading area catch connection instead.
Die Rotationsachse 1 der Außenschale 2 und die Rota tionsachse 21 der Innenschale 20 verlaufen parallel zueinander und besitzen in dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel eine Exzentrizität e zueinander.The axis of rotation 1 of the outer shell 2 and the axis of rotation 21 of the inner shell 20 run parallel to one another and have an eccentricity e to one another in the exemplary embodiment shown.
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