DE4421154A1 - Schaftprothese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prothese der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Es sind Schaftprothesen mit in Längsrichtung des Schaftes verlaufender Profilierung bekannt. Wie in der EP-A1-0 368 796 beschrieben, ist die Profilierung ril­ lenförmig ausgebildet, wobei sich die einzelnen Rillen auf der Oberfläche in im wesentlichen gleiche Abstand zueinan­ der erstrecken. Eine derartige Profilierung gewährleistet durch die in Schaftrichtung verlaufende Einrillungen eine gute Rotationsstabilität und eine relatisch unproblemati­ sche Wieder-Entfernbarkeit des Schaftes. Mit der Profilie­ rung des Schaftes ist eine Vergrößerung der mit dem Kno­ chenmaterial nach erfolgter Implantation in Kontakt tre­ tenden Oberfläche des Schaftes verbunden. Trotz des gegen­ wärtigen Erkenntnisstandes auf dem Gebiet der Verträglich­ keit des "körperfremden" Prothesenmaterials mit dem körpe­ reigenen Knochenmaterial kommt es häufig zu Entzündungen des Implantationsbereiches und es werden in nachteiliger Weise große Zeitspannen benötigt, um das für einen festen Prothesensitz notwendige Einwachsen von Knochensubstanz in die Prothesenoberfläche in dem erforderlichen Umfang zu gewährleisten.

Die vorbekannte Prothese weist den Nachteil auf, daß das Einwachsen in das Knochengewebe nur aufgrund von Substan­ zen erfolgen kann, die im Körper vorhanden sind.

Ausgehend von den Mängeln des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaftprothese der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche mittels einer verbesserten Konstruktion medizinische Eigenschaften aufweist, die weitergehende Applikationsmöglichkeiten gewährleisten.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß die Festig­ keit des Sitzes einer Prothese wesentlich durch das ent­ zündungsfreie und sichere Einwachsen des Knochenmaterials in die Prothesenwandung bestimmt wird und diese Bedingungen durch eine dosierte Zugabe geeigneter medizi­ nischer Wirkstoffe direkt im Implantationsbereich in vorteilhafter Weise geschaffen werden können oder zumin­ dest die Ausbildung dieser Bedingungen dadurch in erheb­ lichem Maße unterstützbar ist.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Durchbrüche in den Tiefenbereichen der Profi­ lierung der Schaftoberfläche vorgesehen. Sie erstrecken sich von der Schaftoberfläche bis zu dem im Schaftinneren vorhandenen Hohlraum. Der Hohlraum wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise als Speichervolumen für medizinische Wirkstoffe genutzt, die entzündungshemmende und/oder das Knochenwachstum fördernde Eigenschaften aufweisen. Die Durchbrüche sind in ihrer Größe derart bemessen, daß sie eine ungehinderte Diffusion der medizinischen Wirkstoffe aus dem Hohlraum in die das Prothesenschaft nach erfolgter Implantation umgebenden Knochenmaterial gewährleisten. Damit ist der erhebliche Vorteil verbunden, daß die das Einwachsen und einen festen Sitz der Prothese im Knochen fördernden Wirkstoffe direkt an der Stelle appliziert wer­ den können, an welcher sie benötigt werden. Gleichzeitig werden die Festigkeitseigenschaften der Prothese in günstiger Weise nicht beeinträchtigt.

Nach einer günstigen Weiterbildung der Erfindung sind die Durchbrüche als Schlitze mit rechteckiger Querschnitts­ fläche oder rohrförmig mit im wesentliche kreisförmiger Querschnittsfläche ausgebildet. Dabei ist es im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung der Prothese und die geringste Festigkeitsabsenkung von Vorteil, wenn die Durchbrüche derart angeordnet werden, daß sich ihre Längsachse im wesentlichen senkrecht zur Achse des Prothe­ senschaftes erstreckt. Die Ausbildung der Durchbrüche erfolgt in Abhängigkeit der jeweils applizierten medizi­ nischen Präparate.

Entsprechend einer anderen Weiterbildung der Erfindung nimmt die Anzahl der Durchbrüche je Längeneinheit nach di­ stal allmählich ab. Dadurch kann entsprechend der Knochen­ konfiguration auf einfache Weise eine gleichmäßige Versor­ gung des den Prothesenschaft umgebenden Knochengewebes mit den durch die Durchbrüche diffundierenden medizinischen Wirkstoffen erreicht werden. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil die zur Applikation der medizinischen Wirk­ stoffe notwendigen Durchbrüche im wesentlichen gleichmäßig an der Peripherie des Prothesenschaftes zu verteilen.

Um die durch Diffusion zu überwindende Wegstrecke durch die Wandung des Prothesenschaftes so gering wie möglich zu halten, sind die Durchbrüche in den jeweiligen Tiefen­ bereichen der Profilierung an der Schaftoberfläche vorge­ sehen.

Da für einen schnellen und zugleich komplikationslosen Heilungsprozeß nach erfolgter Implantation einer Prothese sind in der Mehrzahl der Fälle mehr als ein medizi­ nischer Wirkstoff zu applizieren. Um den verschiedenen stoffabhängigen Diffusionseigenschaften zu entsprechen, werden die medizinischen Wirkstoffe innerhalb des Prothe­ senhohlraums in verschiedener Art und Weise positioniert.

Entsprechend einer vorteilhafte Ausführungsform der Erfin­ dung besteht die im Schafthohlraum angeordnete Einlage aus einem medizinische neutralen Trägermaterial, welchem die zu applizierenden medizinischen Wirkstoffe in geeigneter Konzentration beigemischt sind. Dieser Aufbau der Einlage ist für den Fall günstig, wenn die Wirkstoffe im wesentli­ chen die gleiche Diffusionsgesachwindigkeit aufweisen.

Für den Einsatz von medizinischen Wirkstoffen mit deutlich unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten und einer Therapie, nach welcher eine zeitlich gestaffelte Anwendung der gewählten Präparate vorgesehen ist, wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in vorteilhafter Weise eine zwei oder mehrschichtige Anordnung von Zonen vorgesehen, in denen jeweils nur ein bestimmter Wirkstoff konzentriert ist.

Um die erforderlichen medizinischen Wirkstoffe bequem in den innerhalb des Prothesenschaftes vorhandenen Hohlraum einbringen zu können, ist entsprechend einer anderen günstigen Weiterbildung der Erfindung eine leicht zu bedienende Verschlußeinrichtung am proximalen Ende der Prothese vorgesehen, welche in Form eines Stopfens auf der Mittelachse des Schaftes angeordnet ist.

Um die erforderlichen medizinischen Wirkstoffe bequem in den innerhalb des Prothesenschaftes vorhandenen Hohlraum einbringen zu können, ist entsprechend einer anderen günstigen Weiterbildung der Erfindung eine leicht zu bedienende Verschlußeinrichtung am proximalen Ende der Prothese vorgesehen, welche in Form eines Stopfens auf der Mittelachse des Schaftes angeordnet ist.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in schematisierter Darstellung,

Fig. 2 einen Teilabschnitt des Prothesenschaftes der in Fig. 1 gezeigten Prothese in vergrößerter Dar­ stellung,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie A . . . A gemäß Fig. 1 für eine günstige Weiterbildung der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A . . . A gemäß Fig. 1 für eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen schematisiert dargestellten Teilabschnitt des Prothesenschaftes einer zusätzlichen Aus­ führungsform der Erfindung sowie

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie A . . . A in Fig. 5.

In Fig. 1 ist in Teilschnittdarstellung eine Schaft­ prothese 1 gezeigt, welche in den Markraum eines Hüftge­ lenkknochens 17 eingesetzt ist. Der Prothesenschaft 19 verjüngt sich kontinuierlich von proximal nach distal. Er weist eine Profilierung auf, die gleichmäßig auf der Schaftoberfläche verteilt angeordnet ist und sich mit ihren einzelnen Profil-Elementen parallel zur Längsachse des Prothesenschaftes 19 erstreckt. Die Prothese 1 weist im Schaftinneren einen Hohlraum auf (vergleiche die Posi­ tionen 15.1, 15.2 in den Fig. 3, 4, 5 und 6), der im wesentlichen vollständig durch eine mit speziellen medizinischen Wirkstoffen präparierte Einlage ausgefüllt ist. Die Einlage wird von der proximalen Seite her in den Hohlraum des Schaftes 19 eingebracht. Die entsprechende, auf der Längsachse am proximalen Ende des Schaftes 19 befindliche Einfüllöffnung ist durch einen aus körper­ verträglichem Kunststoff gefertigten Stopfen verschließ­ bar.

Durch sich Innenraum des Schaft erstreckende Durchbrüche (vergleiche die Positionen 11, 12, 14 gemäß den Fig. 2 bis 6) können die medizinischen Wirkstoffe der Einlage in den den Prothesenschaft 19 direkt umgebende Teil des Kno­ chenmarks 18 diffundieren. Aufgrund ihrer entzündungshem­ menden und das Knochenwachstum fördernden Eigenschaften der Wirkstoffe trägt eine direkte Applikation in diesem Bereich in erheblichen Maße zu einem schnellen Heilungs­ prozeß bei. Dadurch kann eine derart implantierte Prothese in wesentlich kürzerer Zeit nach erfolgter Implantation wieder voll belastet werden.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen vergrößert und schematisiert dargestellten Teilabschnitt 1.1 eines im wesentlichen runden Prothesenschaftes. Die sich parallel zur Schaftachse erstreckende Profilierung ist in gleichar­ tig ausgebildete erhabene und abgesenkte Bereiche 9.1 bzw. 16.1 gegliedert. Die Durchbrüche 14 erstrecken sich von der Oberfläche des Schaftes - beginnend an den jeweils abgesenkten Profilierungsbereichen 16.1 - zu dessen inneren Hohlraum, der mit einer Einlage gefüllt ist. Die Einlage besteht aus einem Trägermaterial 8.2, in welchem ein medizinischer Wirkstoff 2 in feiner Verteilung vorge­ sehen ist. Die Durchbrüche 14 bilden in der Schaftwandung 10.1 für den Wirkstoff 2 eine Vielzahl feiner Diffusions­ kanäle 14.1 mit sich in radialer Richtung erweiterndem Strömungsquerschnitt. Über diese kann der medizinische Wirkstoff 2 direkt in den durch die Implantation der Prothese stark belasteten Markraum des Knochens appliziert werden. Die entzündungshemmenden und/oder das Knochen­ wachstum fördernden Eigenschaften des Wirkstoffes 2 führen durch diese Direktapplikation in günstiger Weise zu einem erheblich verkürzten Heilungsprozeß. Die Diffusionskanäle 14.1 sind gleichmäßig an der Schaftoberfläche verteilt angeordnet, wobei ihre Anzahl je Längeneinheit nach distal abnimmt.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Schnittes längs der Linie A . . . A gemäß Fig. 1 einer günstige Weiter­ bildung der Erfindung. Die im inneren Hohlraum 15.1 des Prothesenschaftes vorgesehene Einlage besteht aus zwei Be­ reichen, in welchen jeweils ein spezieller Wirkstoff 4, 5 in konzentrierter Form vorgesehen ist. Die zentrale Posi­ tionierung des medizinischen Wirkstoffes 5 führt zu einer längeren Diffusionsdauer, so daß dieses Präparat - medizi­ nisch erforderlich - zeitlich erst nach dem Wirkstoff 4 wirksam werden kann. Die zum Applizieren der Wirkstoffe 4 und 5 erforderlichen Durchbrüche 14 in den Tiefbereichen einer Profilierung mit mäanderförmigen Querschnitt sind radialsymmetrisch verteilt und bilden in der Wandung 10.1 des Schaftes schlitzförmige Diffusionskanäle 14.1, die axial in der gleichen Ebene angeordnet sind und sich in radialer Richtung erweiternde Strömungsquerschnitte auf­ weisen.

Der in Fig. 4 vergrößert dargestellte Schnitt durch eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung längs der Linie A . . . A gemäß Fig. 1 zeigt in dem inneren Hohl­ raum 15.1 des Schaftes eine Einlage mit einem Trägermate­ rial 8.1, in welchem zwei verschiedene medizinische Wirk­ stoffe 6 und 7 gleichmäßig verteilt vorgesehen sind. Glei­ che Diffusionseigenschaften vorausgesetzt, werden die me­ dizinischen Wirkstoffe 6, 7 nach Passieren der in der Schaftwandung 10 vorhandenen Diffusionskanälen 14.1 gleichzeitig im Implantationsbereich wirksam. Die Durch­ brüche 14 in den jeweiligen Tiefbereichen 16.3 der rillen­ förmigen Profilierung sind wechselweise von einer Rille 17 zur anderen um einen bestimmten Betrag axial versetzt an­ geordnet.

Die perspektivische Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilabschnitt 1.2 einer Schaftprothese mit blattförmig ausgebildetem Schaft, Fig. 6 die Darstellung des Schnittes längs der Linie A . . . A in Fig. 5. Die Profi­ lierung der Schaftoberfläche besteht aus bandförmigen, sich in Richtung der Schaftachse erstreckenden Noppen 9.2 mit halbkreisförmigem Querschnitt die sich mit ebenen Streifen als Tiefbereich 16.2 abwechseln. Die sich im Tiefbereich 16.2 der Profilierung auf der Breitseite des blattförmigen Schaftes befindlichen Durchbrüche 11 sind als Kreiszylinder geringen Durchmessers ausgebildet und auf der Breitseite des Blattes in Vierer-Gruppen angeord­ net, die Durchbrüche 12 an der Schmalseite des Schaftes sind als Einzelelement angeordnet. Die röhrenförmigen Diffusionskanäle 11.1 und 12.1 innerhalb der Wandung 10.2 weisen einen konstanten Durchmesser auf. Der innere Hohlraum 15.2 des Schaftes ist mit einem Kombinations­ präparat 3 gefüllt, das sowohl entzündungshemmend wirkt als auch das Knochenwachstum fördert.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (14)

1. Schaftprothese mit einem vorzugsweise zylindrisch oder blattförmig ausgebildetem Schaft, welcher sich von proximal nach distal kontinuierlich verjüngt, wobei im In­ neren des Schaftes ein Hohlraum vorgesehen ist und die äu­ ßere Schaftoberfläche eine im wesentlichen rillenförmig ausgebildete Profilierung aufweist,
gekennzeichnet durch

• - sich von der profilierten Oberfläche bis in den inneren Hohlraum (15.1, 15.2) des Schaftes (19) erstreckende Durchbrüche (11, 12, 14) sowie
• - eine im Hohlraum (15.1, 15.2) vorgesehe, an die Durchbrüche räumlich anschließend angeordnete Ein­ lage, die mindestens einen medizinischen Wirkstoff (2, 3, 4, 5, 6, 7) enthält.

2. Schaftprothese nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchbrüche (11, 12, 14) derart dimensioniert sind, daß eine Diffusion des Wirkstoffs in das den Schaft (19) unmittelbar umgebende Knochenmaterial (18) erfolgt.

Schaftprothese nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Durchbrüche (10.1, 10.2) in den Tiefbereichen (16.1, 16.2) der Profilierung des Schaftes (19) angeordnet sind.

4. Schaftprothese nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (11, 12, 14) schlitzförmig bzw. röhrenartig ausgebildet sind und eine rechteckige bzw. im wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen.

5. Schaftprothese nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchbrüche (11) räum­ lich in Gruppen zusammengefaßt sind.

6. Schaftprothese nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzahl der Durchbrüche (11, 12, 14) pro Längeneinheit nach distal abnimmt.

7. Schaftprothese nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittelachse eines Durchbruchs (11, 12, 14) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Schaftes (19) erstreckt.

8. Schaftprothese nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wirkstoffe (2, 3, 4, 5, 6, 7,) unterschiedliche Diffusionsgeschwindigkeiten auf­ weisen.

9. Schaftprothese nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einlage ein Träger­ material (8.1, 8.2) aufweist, in welche die Wirkstoffe (2, 3, 6, 7) gleichmäßig verteilt sind.

10. Schaftprothese nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wirkstoffe (4, 5) ent­ sprechend ihrer unterschiedlichen Diffusionsgeschwindig­ keit in dem Hohlraum (15.1) des Schaftes (19) geschichtet angeordnet sind.

11. Schaftprothese nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wirkstoff (5) mit der größeren Diffusionsgeschwindigkeit im Zentrum des Hohlraumes (15.1) positioniert ist.

12. Schaftprothese nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothese (1) als Hüftgelenkprothese ausgebildet ist.

13. Schaftprothese nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkstoffe (2, 3, 4, 5, 6, 7) entzündungshemmende und/oder das Wachsen des Knochengewebes fördernde Eigenschaften aufweisen.

14. Schaftprothese nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der der im Schaft (19) befindliche Hohlraum (15.1, 15.2) an seinem proximalen Ende durch einen Stopfen (13) ver­ schließbar ausgebildet ist.