DE602004012839T2

DE602004012839T2 - Instrument zur positionierung einer pfannenkomponente einer orthopädischen gelenkprothese

Info

Publication number: DE602004012839T2
Application number: DE602004012839T
Authority: DE
Inventors: Gary Fenton; Stefano Alfonsi; Gary Moore; Magnus Flett
Original assignee: DePuy International Ltd
Current assignee: DePuy International Ltd
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: JP4833055B2; ES2301965T3; DE602004012839D1; US8021370B2; EP1592370B1; ATE390900T1; WO2004069107A1; GB0302409D0; JP2006517817A; EP1592370A1; US20070250066A1; US20120316569A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Instrument zum Positionieren eines Pfannenbauteils einer orthopädischen Gelenkprothese. Der am nächsten kommende Stand der Technik betrifft US-A-5169399 , die den Oberbegriff von Anspruch 1 definiert.
Bestimmte orthopädische Gelenkprothesen umfassen eine hohle Pfanne mit einer Innenfläche, die einen im allgemeinen halbkugelförmigen hohlen Bereich definiert, und eine andere Komponente, die einen kugelförmigen Abschnitt aufweist, der für eine Gelenkverbindung bezüglich des Pfannenbauteils in dem hohlen Bereich aufgenommen werden kann. Solche Gelenkprothesen können Hüftgelenkprothesen und Schultergelenkprothesen umfassen. Das Äußere der Pfanne wird die vorbereitete Fläche des Knochens eines Patienten berühren, in dem das Bauteil implantiert werden soll. Das Innere der Pfanne wird eine ebene oder glatte Lagerfläche für den kugelförmigen Abschnitt der anderen Komponente der Gelenkprothese bilden. Die Lagerfläche kann durch eine einteilige Pfannenkomponente bereitgestellt sein. Alternativ dazu kann die Pfannenkomponente ein Lagerteil umfassen, das die Lagerfläche bildet und das in einen Schalenteil passt. Das Lagerteil kann aus einem Material hergestellt sein, das sich von dem Material des Schalenteils unterscheidet: zum Beispiel kann das Lagerteil aus einem Polymermaterial (wie beispielsweise Polyethylen) hergestellt sein, und der Schalenteil (und der kugelförmige Abschnitt der anderen Komponente) kann aus einem Metall (wie beispielsweise einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Basis oder einem rostfreien Stahl oder einer Legierung auf Titanbasis) hergestellt sein.
Es ist wichtig, dass die Komponenten einer orthopädischen Gelenkprothese genau im Knochen eines Patienten positioniert sind. Sowohl die Position als auch die Ausrichtung sind wichtig. Das genaue Positionieren eines Bauteils erfordert, dass das Bauteil mit einem entsprechenden Instrument in Eingriff kommt, das es zulässt, dass eine beträchtliche Kraft auf das Bauteil ausgeübt wird, falls und soweit es notwendig ist. Es kann jedoch wichtig sein, die Außenfläche und/oder die Innenfläche des Bauteils, insbesondere die Innenfläche, wenn sie mit einer glatten polierten Lagerfläche versehen worden ist, nicht mit dem Instrument zu berühren. Ein Zerkratzen oder anderweitiges Beschädigen dieser Oberfläche kann die Lagereigenschaften der Prothese beeinträchtigen.
US-5171243 offenbart eine Acetabulum-Pfanne zur Verwendung in einer Hüftgelenkprothese. Die Pfanne umfasst eine Schale, die eine umlaufende Nut hat, die in die Innenfläche der Schale geschnitten ist. Die Nut kann einen Flansch am freien Ende eines Einsetzwerkzeugs aufnehmen, so dass die Pfanne an dem Instrument gehalten wird, was es zulässt, dass die Schale unter Verwendung des Instruments betätigt wird. Der mit der Nut versehene Schalenteil nimmt einen Lagerteil auf, der eine glatte Innenfläche hat, an der eine Lagerfläche eines anderen Bauteils der Gelenkprothese gelenkig gelagert sein kann. Der Schalenteil kann Befestigungslöcher aufweisen, die sich durch seine Wand erstrecken, durch die sich Knochenschrauben erstrecken können, um den Schalenteil an der Oberfläche eines Knochens zu befestigen.
Die vorliegende Erfindung wird gemäß Anspruch 1 definiert und stellt ein Instrument bereit, das auf einem zurückziehbaren Flansch beruht, um es an einem Pfannenbauteil zu befestigen, das an seiner Innenfläche eine Nut aufweist.
In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Instrument zum Positionieren eines Pfannenbauteils einer orthopädischen Gelenkprothese bereit, mit einem Schaft und einem Flansch hin zum Ende des Schafts, an dem das Pfannenbauteil befestigt werden kann, das sich von dem Schaft in Querrichtung erstreckt, wobei das Instrument von einer Gebrauchsposition, in welcher der Flansch in einer Nut in der Innenfläche des Pfannenbauteils aufgenommen werden kann, wenn er über dem Ende des Instrument positioniert ist, und in einer eingefahrenen Position zurückgezogen werden kann, in welcher der Flansch in Richtung der Achse des Schafts aus der Gebrauchsposition entfernt ist, was ein Lösen des Pfannenbauteils von dem Instrument zulässt, wobei das Instrument einen Querträger umfasst, der sich im allgemeinen parallel zu dem Flansch erstreckt, wobei der Flansch wenigstens zwei in einem radialen Abstand zueinander angeordnete Flanschabschnitte (zum Beispiel zwei, drei oder vier Flanschabschnitte) aufweist, von denen wenigstens ein Flanschabschnitt zurückziehbar ist, wie oben erwähnt ist, während er durch den Träger getragen ist, wobei die Bewegung des zurückziehbaren Flanschabschnitts zwischen der eingefahrenen Position und der Gebrauchsposition in einer Richtung ausgerichtet ist, die parallel zu der Trägerplatte liegt, wobei der zurückziehbare Flanschabschnitt in Richtung der Gebrauchsposition vorgespannt ist.
Vorzugsweise ist der zurückziehbare Flanschabschnitt in Richtung der Gebrauchsposition durch ein Federelement vorgespannt, das aus einem Material gefertigt ist, das von dem Material des Flanschabschnitts unterschiedlich ist.
Vorzugsweise ist das Federelement aus einem nichtmetallischen Material gebildet. Das Federelement kann zwischen dem Flanschabschnitt und der Achse des Schafts positioniert sein. Das Federelement kann elastisch durch den Flanschabschnitt komprimiert sein, wenn der Flanschabschnitt von seiner Gebrauchsposition in seine eingefahrene Position bewegt ist.
Ein bevorzugtes Federelement umfasst einen O-Ring, der zwischen dem zurückziehbaren Flanschabschnitt und dem Schaft positioniert ist. Vorzugsweise ist der Flansch so angeordnet, dass er sich um den Schaft erstreckt. Vorzugsweise hat der oder jeder zurückziehbare Flanschabschnitt eine Aufkantung, die, wenn der Flanschabschnitt von seiner Gebrauchsposition hin zu seiner eingefahrenen Position bewegt wird, den O-Ring berührt und bewirkt, dass er komprimiert wird. Die Aufkantung wird sich normalerweise im allgemeinen längs (zum Beispiel parallel zu) der Achse des Instruments, zum Beispiel hin zum Ende des Werkzeugs, erstrecken. Allerdings kann sich die Aufkantung längs der Achse des Instruments in die Richtung weg vom Ende des Werkzeugs erstrecken.
Vorzugsweise umfasst das Instrument eine Druckplatte, die bezüglich des Schafts befestigt ist, wobei der Flansch zwischen der Platte und dem Ende des Schafts liegt, um mit der Öffnung des Pfannenbauteils in Eingriff zu kommen, um dieser eine Kraft mitzuteilen, wobei der Rand der Platte angeschrägt ist, so dass deren Querausdehnung etwa an der Fläche am größten ist, die das Pfannenbauteil berührt.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Instrument zum Positionieren eines Pfannenbauteils einer orthopädischen Gelenkprothese bereit, mit (a) einem Schaft, (b) einem Flansch hin zum Ende des Schafts, an dem das Pfannenbauteil befestigt werden kann, das sich von dem Schaft in Querrichtung erstreckt, wobei das Instrument von einer Gebrauchsposition, in welcher der Flansch in einer Nut in der Innenfläche des Pfannenbauteils aufgenommen werden kann, wenn er über dem Ende des Instrument positioniert ist, und in einer eingefahrenen Position zurückgezogen werden kann, in welcher der Flansch in Richtung der Achse des Schafts aus der Position, in welcher er in einer Nut in dem Pfannenbauteil aufgenommen werden kann, entfernt werden kann, was ein Lösen des Pfannenbauteils von dem Instrument zulässt, und (c) einer Druckplatte, die bezüglich des Schafts befestigt ist, wobei der Flansch zwischen der Platte und dem Ende des Schafts liegt, um mit der Öffnung des Pfannenbauteils in Eingriff zu kommen, um dieser eine Kraft mitzuteilen.
Vorzugsweise ist der Rand der Platte angeschrägt, so dass deren Querausdehnung etwa an der Fläche am größten ist, die das Pfannenbauteil berührt.
Vorzugsweise ist die Querausdehnung der Druckplatte größer als die des Flansches, wenn sich der Flansch in seiner Gebrauchsposition befindet. Dies kann dazu beitragen, sicherzustellen, dass die Druckplatte die Pfanne um deren Öffnung richtig berührt, so dass die Kraft der Pfanne richtig mitgeteilt wird.
Vorzugsweise ist die Seite des Flansches, die dem Ende des Schafts zugewandt ist, an deren Rand angeschrägt. Dies kann eine Verschiebung des Flansches nach innen erleichtern, so dass er in der Nut aufgenommen werden kann, wenn das Instrument der Öffnung des Pfannenbauteils dargeboten wird.
Vorzugsweise umfasst das Instrument wenigstens drei in einem radialen Abstand zueinander angeordnete Flanschabschnitte.
Vorzugsweise schließt das Instrument einen weichen Deckel ein, der zwischen dem Flansch und dem Ende des Schafts positioniert ist und der wenigstens teilweise das Ende des Schafts umgibt. Der Deckel erstreckt sich vorzugsweise um den Schaft, zum Beispiel im allgemeinen in der Form eines Saums. Vorzugsweise bedeckt er ebenfalls das Ende des Schafts (obwohl das Ende freigelegt gelassen sein kann). Das Material des Deckels wird so ausgewählt, dass es die glatte polierte Innenfläche des Pfannenbauteils nicht beschädigen wird. Geeignete Materialien schließen Polymermaterialien und Elastomermaterialien, wie beispielsweise Polyethylen, Silikonkautschuk usw., ein.
In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Pfannenbauteil einer orthopädischen Gelenkprothese bereit, das eine Außenfläche, eine im allgemeinen kreisförmige Öffnung und eine Innenfläche hat, die einen im allgemeinen halbkugelförmigen hohlen Bereich mit einer glatten Lagerfläche definiert, in dem ein im allgemeinen kugelförmiger Teil eines anderen Bauteils der Gelenkprothese für eine Gelenkverbindung bezüglich des Pfannenbauteils aufgenommen werden kann, wobei die Innenfläche eine in derselben geformte Nut um wenigstens einen Teil das Umfangs des Bauteils aufweist, wobei die Nut durch eine innere Lippe und eine gegenüberliegende äußere Lippe, die näher an der Öffnung liegt, definiert wird, wobei

(a) der Winkel, der am Mittelpunkt des hohlen Bereichs zwischen dem Rand des Pfannenbauteils an der Öffnung und der inneren Lippe der Nut begrenzt ist, nicht mehr als etwa 10° beträgt, und
(b) die äußere Lippe in Radialrichtung nach außen bezüglich der inneren Lippe verschoben ist.

Das Bauteil der Erfindung hat den Vorteil, dass es mit einem Instrument in Eingriff kommen kann, das einen Flansch hat, der in die Nut passen kann, und dass die Pfanne eine ausreichende Fläche der Innenfläche bereitstellen kann, damit diese Fläche für eine Gelenkverbindung mit der Lagerfläche eines anderen Bauteils sorgt. Dementsprechend ermöglicht es, wenn das Bauteil eine Metallschale ist, die dafür vorgesehen ist, ohne einen Lagerteil innerhalb derselben verwendet zu werden (wie es bei einer Gelenkprothese der Fall sein kann, wobei beide Lagerflächen durch Metalle bereitgestellt werden oder die eine Lagerfläche durch ein Metall bereitgestellt wird und die andere Lagerfläche durch Keramik (umfasst Metall mit einer Keramikbeschichtung) bereitgestellt wird, die Nut, dass das Bauteil vor dem Befestigen am Knochengewebe des Patienten betätigt wird. Allerdings kann das Pfannenbauteil der Erfindung ein Lagerteil sein, das bezüglich der Schale betätigt werden muss, nachdem die Schale bezüglich dem Knochengewebe des Patienten positioniert und befestigt worden ist.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass es möglich ist, eine sichere Befestigung des Pfannenbauteils der Erfindung an einem Instrument zu erreichen, unter Verwendung eines Flansches, der in der Nut aufgenommen wird, wenn die Nut nahe der Öffnung der Pfanne positioniert ist. Ferner hat es sich gezeigt, dass das Material der Pfanne nahe der Öffnung, in dem die Nut geformt ist, und das die äußere Lippe bereitstellt, wenig oder keine Einschränkung des Schwenkbereichs eines Gelenks, dessen Teil das Pfannenbauteil bildet, gewährleisten kann. Dies wird dadurch erleichtert, dass die äußere Lippe bezüglich der inneren Lippe in Radialrichtung nach außen verschoben ist. Die Beschaffenheit dieser radialen Verschiebung kann als Vergleich der tatsächlichen Position der äußeren Lippe bezüglich einer Linie, welche die Fortsetzung der Innenfläche des Bauteils durch den Bereich, in dem die Nut angeordnet ist, darstellt, verstanden werden. Wenn der durch die Innenfläche definierte Hohlraum kugelförmig ist (wie es häufig der Fall sein wird), wird die Verschiebung durch Vergleichen des Radius der Pfanne an der inneren und der äußeren Lippe bestimmt. Das Ausmaß der Verschiebung wird davon abhängen, (a) dass die Nut mit ausreichender Tiefe versehen ist, damit sie sicher mit einen Flansch an einem Instrument in Eingriff kommen kann, und (b) dass die Wahrscheinlichkeit auf ein Minimum verringert wird, dass das Pfannenbauteil während der Gelenkbewegung, außer an der inneren Lagerfläche, durch das andere Bauteil des Gelenks berührt wird. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Radius des Pfannenbauteils an der inneren Lippe der Nut zu dem Radius des Pfannenbauteils an der äußeren Lippe der Nut nicht mehr als etwa 0,99, noch bevorzugter nicht mehr als etwa 0,98, insbesondere nicht mehr als etwa 0,97, zum Beispiel nicht mehr als etwa 0,95. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis wenigstens etwa 0,85, noch bevorzugter wenigstens etwa 0,90, zum Beispiel wenigstens etwa 0,95. Der Unterschied zwischen den Radien beträgt vorzugsweise wenigstens etwa 0,5 mm, noch bevorzugter wenigstens etwa 1,0 mm. Der Unterschied zwischen den Radien beträgt vorzugsweise nicht mehr als etwa 2,5 mm, noch bevorzugter nicht mehr als etwa 2,0 mm.
Vorzugsweise ist die Innenfläche an der Öffnung, um wenigstens einen Teil des Umfangs des Bauteils, noch bevorzugter um im wesentlichen den gesamten Umfang, angeschrägt. Das Bereitstellen einer Anschrägung an der Innenfläche kann dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit weiter zu verringern, dass das Pfannenbauteil während der Gelenkbewegung, außer an der inneren Lagerfläche, durch das andere Bauteil des Gelenks berührt wird. Vorzugsweise beträgt der Winkel der Anschrägung, zwischen der angeschrägten Innenfläche und einer Tangente zu der Innenfläche an dem Punkt, an dem die angeschrägte Fläche die im allgemeinen kugelförmige Fläche schneidet, wenigstens etwa 20°, noch bevorzugter wenigstens etwa 30°, zum Beispiel wenigstens etwa 40° oder 45°.
Vorzugsweise erstreckt sich die Anschrägung an der Innenfläche über wenigstens etwa 20% der Dicke des Bauteils, noch bevorzugter wenigstens etwa 25%, insbesondere wenigstens etwa 30%.
Vorzugsweise ist die Außenfläche an der Öffnung, um wenigstens einen Teil des Umfangs des Bauteils, noch bevorzugter um im wesentlichen den gesamten Umfang, angeschrägt. Dies kann das Versperren der Sicht auf das Knochengewebe, das den Ort, an dem das Bauteil implantiert wird, unmittelbar umgibt, auf ein Minimum verringern und das genaue Positionieren des Bauteils stark erleichtern, insbesondere, um sicherzustellen, dass zu sehen ist, dass das Bauteil richtig in die vorbereitete Aussparung im Knochen eingesetzt worden ist, bevor es in seiner Position befestigt wird.
Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen der angeschrägten Außenfläche und einer Tangente zum nicht angeschrägten Teil der Außenfläche wenigstens etwa 30°. Vorzugsweise erstreckt sich die Anschrägung an der Außenfläche über wenigstens etwa 20% der Dicke des Bauteils, noch bevorzugter wenigstens etwa 25%, insbesondere wenigstens etwa 30%.
Vorzugsweise hat das Pfannenbauteil eine ebene Fläche an der Öffnung, im wesentlichen senkrecht zur Polarachse des Bauteils, die sich um wenigstens einen Teil der Öffnung des Bauteils erstreckt und sich vorzugsweise um das gesamte Bauteil erstreckt. Wenn sowohl die Innen- als auch die Außenfläche des Bauteils angeschrägt ist, wird die ebene Fläche zwischen diesen angeschrägten Flächen bereitgestellt. Das Bereitstellen einer ebenen Fläche ermöglicht, dass das Bauteil mit einer Platte in Eingriff kommt, um dem Bauteil eine Kraft in einer Richtung, im allgemeinen entlang der Polarachse, mitzuteilen, um das Bauteil in die vorbereitete Aussparung in dem Knochen des Patienten zu schieben.
Das Pfannenbauteil der Erfindung wird häufig rotationssymmetrisch um die Polarachse angeordnet sein, obwohl es Abweichungen von einer solchen Symmetrie geben kann. Zum Beispiel könnte die Öffnung des Bauteils nicht notwendigerweise in eine einzige Ebene, senkrecht zur Polarachse, fallen. Zum Beispiel könnte das Bauteil eine Erweiterung der Innenfläche um nur einen Teil seines Umfangs umfassen, um die Gefahr einer Verlagerung des Gelenks zu verringern. Der hohle Bereich innerhalb des Pfannenbauteils wird im allgemeinen eine kugelförmige Gestalt haben, obwohl es Abweichungen von der Kugelform geben kann. Zum Beispiel kann der Radius der Kugel am Äquator oder in Richtung des Äquators, verglichen mit dem Radius am Pol, geringfügig größer sein. Häufig werden, wenn es solche Abweichungen gibt, diese derart sein, dass die Innenfläche rotationssymmetrisch ist. Es ist ebenfalls im allgemeinen zu bevorzugen, dass die Abweichungen klein sind.
Vorzugsweise beträgt der Winkel, der am Mittelpunkt des hohlen Bereichs zwischen den inneren Lippen der Nut an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten begrenzt ist, wenigstens etwa 150°, noch bevorzugter wenigstens etwa 155°, insbesondere wenigstens etwa 160°. Der Winkel wird im allgemeinen weniger als 180° betragen. Das Material, das die Nut definiert, fällt außerhalb dieses begrenzten Winkels.
Der Winkel, der am Mittelpunkt des hohlen Bereichs zwischen dem Rand des Pfannenbauteils an der Öffnung und der inneren Lippe der Nut begrenzt ist, beträgt nicht mehr als etwa 10°, vorzugsweise nicht mehr als etwa 7°, zum Beispiel etwa 5°. Ein Gestalten des Bauteils, wobei dieser Winkel so klein wie möglich ist, kann dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit auf ein Minimum zu verringern, dass das Pfannenbauteil während der Gelenkbewegung, außer an der inneren Lagerfläche, durch das andere Bauteil des Gelenks berührt wird.
Die Wände der Nut können im allgemeinen parallel sein, wenigstens am offenen Ende der Nut. Dies kann sicherstellen, dass ein Flansch mit parallelen Wänden sich in Gleitpassung in der Nut befindet, was ermöglicht, dass der Flansch leicht in die Nut einzuführen und aus der Nut zurückzuziehen ist und dass das Spiel zwischen dem Bauteil und dem Instrument (das den Flansch bereitstellt), klein ist.
Die Breite der Nut (gemessen zwischen ihren gegenüberliegenden Wänden) an dem offenen Ende wird von Faktoren wie beispielsweise der Größe des Bauteils und der Menge an Kraft, die auf das Bauteil ausgeübt werden muss, wenn es während des Implantierens betätigt wird, abhängen. Die Breite der Nut wird im allgemeinen nicht mehr als etwa 3,0 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 2,5 mm, noch bevorzugter nicht mehr als etwa 2,0 mm, insbesondere nicht mehr als etwa 1,5 mm, zum Beispiel nicht mehr als etwa 1,0 mm, betragen.
Das Pfannenbauteil kann aus einem Metall hergestellt sein, insbesondere, wenn seine Außenfläche dafür vorgesehen ist, das Knochengewebe des Patienten zu berühren. Geeignete Metalle schließen Legierungen auf Kobalt-Chrom-Basis oder bestimmte rostfreie Stähle oder Titan oder eine Legierung auf Titanbasis ein. Die Außenfläche kann unter Verwendung von Knochenzement in dem vorbereiteten Hohlraum in dem Knochen befestigt werden. Alternativ dazu kann die Außenfläche für eine zementlose Befestigung konfiguriert sein, zum Beispiel durch das Bereitstellen einer porösen Oberfläche, wie sie beispielsweise von der DePuy Orthopaedics Inc. unter der Handelsmarke POROCOAT erhältlich ist. Das Pfannenbauteil kann aus anderen harten Materialien, wie beispielsweise Keramikmaterialien, die keramikbeschichtete Metalle umfassen, hergestellt sein.
Das Pfannenbauteil kann aus einem Polymermaterial hergestellt sein, insbesondere, wenn es dafür vorgesehen ist, die Lagerfläche innerhalb einer Metallpfanne bereitzustellen, die innerhalb eines vorbereiteten Hohlraums im Knochen des Patienten befestigt wird. Ein Polymer-Lagerbauteil kann unter Verwendung vorhandener Techniken innerhalb einer Metallpfanne befestigt werden, zum Beispiel unter Verwendung von elastisch verformbaren Drähten, die in ausgerichtete Nuten in dem Lagerbauteil und der Pfanne passen.
Beispiele von Anwendungen des Pfannenbauteils der Erfindung umfassen ein Bauteil einer Hüftgelenkprothese oder ein Bauteil einer Schultergelenkprothese ein. Die Größe des Bauteils wird von Faktoren wie beispielsweise seiner vorgesehenen Anwendung abhängen. Wenn das Bauteil zum Beispiel für die Verwendung in einer Hüftgelenkprothese bestimmt ist, kann der Radius des im allgemeinen kugelförmigen hohlen Bereichs wenigstens etwa 6 mm, manchmal wenigstens etwa 8 mm, zum Beispiel wenigstens etwa 10 mm, betragen.
Bei größeren Produkten kann der Radius des im allgemeinen kugelförmigen hohlen Bereichs wenigstens etwa 15 mm, zum Beispiel wenigstens etwa 18 mm, betragen.
Der Radius des im allgemeinen kugelförmigen hohlen Bereichs kann nicht mehr als etwa 40 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 35 mm, betragen.
Die Dicke der Wand des Pfannenbauteils wird von Faktoren wie beispielsweise dessen Anwendung, dem Material, aus dem es hergestellt ist, und dem Gesamtaufbau der Gelenkprothese abhängen. Es wird im allgemeinen vorzuziehen sein, dass die Wanddicke (die keinerlei Beschichtungen oder andere Lagen umfasst, die zum Befestigen aufgetragen werden) so dünn wie möglich ist, um die Menge an Knochen, die um das Bauteil reseziert werden muss, auf ein Minimum zu verringern, in Übereinstimmung mit dem Sicherstellen einer ausreichenden Festigkeit des Bauteils und der Fähigkeit, einem Verschleiß auf Grund der Gelenkbewegung während der Verwendung zu widerstehen. Wenn das Bauteil aus einem harten Material, wie beispielsweise einem Metall, einer Keramik oder einem keramikbeschichteten Metall, hergestellt ist und eine glatte innere Lagerfläche hat, wird seine Wanddicke im allgemeinen wenigstens etwa 1,5 mm, vorzugsweise wenigstens etwa 2,0 mm, noch bevorzugter wenigstens etwa 3,0 mm, betragen. Wenn das Bauteil aus einem Polymermaterial (wie beispielsweise Polyethylen mit extrem hohem Molekulargewicht) hergestellt ist, könnte seine Wanddicke wenigstens etwa 2,5 mm, vorzugsweise wenigstens etwa 3,0 mm, noch bevorzugter wenigstens etwa 3,5 mm, betragen. Die Wanddicke des Bauteils kann zwischen dem polaren und den anderen Bereichen variieren. Zum Beispiel kann die Wanddicke am Pol am größten und an oder nahe der Öffnung am geringsten sein. Zum Beispiel kann im Fall eines aus einem harten Material geformten Bauteils die Wanddicke etwa 4 bis 6 mm am Pol und 3 bis 4 mm an oder nahe der Öffnung betragen.
Die Eigenschaften der Innenfläche, damit sie zufrieden stellend als Lagerfläche funktioniert, werden von dem Material der Lagerfläche und dem Gesamtaufbau der Gelenkprothese abhängen. Wenn das Bauteil aus einem harten Material, wie beispielsweise einem Metall, einer Keramik oder einem keramikbeschichteten Metall, hergestellt ist, wird die Oberflächenrauheit der inneren Lagerfläche vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,015 μm R_a, noch bevorzugter nicht mehr als etwa 0,01 μm R_a, insbesondere nicht mehr als etwa 0,008 μm R_a, zum Beispiel nicht mehr als etwa 0,005 μm R_a, gemessen unter Verwendung einer herkömmlichen Oberflächen-Profilometer-Vorrichtung, betragen.
Das Bauteil der Erfindung kann unter Verwendung eines Instruments betätigt werden, das einen Schaft und einen Flansch hin zum Ende des Schafts umfasst, an dem das Pfannenbauteil befestigt werden kann, das sich von dem Schaft in Querrichtung erstreckt, wobei das Instrument von einer Gebrauchsposition, in der der Flansch in einer Nut in der Innenfläche des Pfannenbauteils aufgenommen werden kann, wenn er über dem Ende des Instrument positioniert ist, und in eine eingefahrene Position zurückgezogen werden kann, in welcher der Flansch in Richtung der Achse des Schafts aus der Position, in der der Flansch in einer Nut in dem Pfannenbauteil aufgenommen werden kann entfernt ist, was ein Lösen des Pfannenbauteils von dem Instrument zulässt.
Die Erfindung wird nun als Beispiel beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen, wobei zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein Pfannenbauteil gemäß der Erfindung.
2 eine vergrößerte Ansicht der Kante des in 1 gezeigten Pfannenbauteils.
3 einen Querschnitt durch ein Instrument, das verwendet werden kann, um das in 1 gezeigte Pfannenbauteil zu betätigen.
4 eine Ansicht der Kante des Pfannenbauteils, wie in 2 gezeigt ist, wobei das Pfannenbauteil an dem Instrument an einem Ende desselben angebracht ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 eine Acetabulum-Pfanne 2, die eine im allgemeinen halbkugelförmige Gestalt hat. Sie ist aus einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Basis geformt. Die Außenfläche der Pfanne hat eine auf derselben geformte poröse Lage 4, die durch Teilchen bereitgestellt wird, die gesintert sind, so dass sie aneinander und an der Oberfläche haften. Die Verwendung dieser Technik zum Erzeugen einer porösen Oberfläche ist bekannt und wird in Verbindung mit Produkten verwendet, die durch die DePuy Orthopaedics Inc. unter der Handelsmarke POROCOAT verkauft werden. Eine solche poröse Oberfläche fördert das Befestigen des Implantats als Ergebnis eines Einwachsens von Knochengewebe.
Eine Nut 6 ist nahe der Öffnung 8 in der Innenfläche der Pfanne gebildet. Die Nut wird durch eine innere Lippe 10, eine äußere Lippe 12 und durch gegenüberliegende Wände 14, 16, die an der offenen Kante der Nut parallel sind, definiert. Vorzugsweise sind die Wände der Nut annähernd senkrecht zur Polarachse des Pfannenbauteils.
Die Innenfläche der Pfanne innerhalb des durch die innere Lippe 10 der Nut 6 definierten Bereichs ist glatt und stark poliert, so dass sie im wesentlichen frei von Fehlern ist und ihre Oberflächenrauheit nicht mehr als etwa 0,015 μm R_a, vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,01 μm R_a, beträgt. Techniken zum Glätten der Oberfläche sind in Verbindung mit der Fertigung von Bauteilen für orthopädische Gelenkprothesen bekannt. Der glatte polierte Bereich der Innenfläche der Pfanne stellt eine Lagerfläche bereit, an der eine entsprechend glatte konvexe Lagerfläche eines anderen Bauteils gelenkig lagern kann. Der Radius des Lagerbereichs wird entsprechend der Größe der Lagerfläche des anderen Bauteils ausgewählt und wird im allgemeinen geringfügig größer sein als der Radius der Lagerfläche des anderen Bauteils.
Der Radius des Lagerbereichs innerhalb der Pfanne sollte sich vorzugsweise bis zur Innenkante 10 der Nut 6 erstrecken, um den größten Bewegungsbereich des Gelenks bereitzustellen.
Der Radius des hohlen Bereichs innerhalb der Pfanne an der äußeren Lippe 12 der Nut 6 ist größer als der Radius an der inneren Lippe (gemessen vom Mittelpunkt der durch die Lagerfläche definierten Kugel). Dies ist in 2 mit Hilfe der gestrichelten Linienfortsetzung der Kugelfläche über die innere Lippe hinaus zu sehen. Das Verhältnis des Radius an der inneren Lippe zum Radius an der äußeren Lippe ist geringer als etwa 0,98. Der Unterschied zwischen den Radien beträgt etwa 1,0 mm.
Die Innenfläche 18 des Pfannenbauteils ist zwischen der äußeren Lippe 12 der Nut und der Fläche des Bauteils angeschrägt. Die angeschrägte Innenfläche 18 trägt dazu bei, Einschränkungen des Bewegungsbereichs des Gelenks der Erfindung auf ein Minimum zu verringern.
Die Außenfläche des Pfannenbauteils ist nahe der Öffnung mit einer Anschrägung 20 versehen. Die Anschrägung wird über demjenigen Teil des Bauteils bereitgestellt, der dafür vorgesehen ist, aus dem Hohlraum im Knochen des Patienten, in dem das Bauteil implantiert werden soll, vorzustehen. Der Winkel zwischen der angeschrägten Fläche und der Tangente zu der äußeren Kugelfläche beträgt wenigstens etwa 30°, zum Beispiel wenigstens etwa 40°.
Eine ebene Fläche 22 wird zwischen der inneren und der äußeren angeschrägten Fläche 18, 20 bereitgestellt.
Die Nut wird durch parallele Seitenwände 14, 16 definiert. Die Nut ist an der Basis einer der Wände abgerundet.
3 zeigt ein Einsetzinstrument 30, das einen Schaft 32 hat. Der Schaft kann sich bis zu einem Griff (nicht gezeigt) erstrecken, durch den das Instrument gehalten und betätigt werden kann. Das Instrument umfasst einen Flansch 34 in Richtung zu einem Ende 35. Der Flansch erstreckt sich von dem Schaft in Querrichtung.
Der Flansch besteht aus mehreren Flanschabschnitten 36, vorzugsweise vier Flanschabschnitten, die mit gleichem Abstand zueinander um den Schaft angeordnet sind. Die Flanschabschnitte können sich in Querrichtung bezüglich der Achse, die durch den Schaft definiert wird, verschieben, zwischen einer Gebrauchsposition, in welcher der Flansch in der Nut 6 in der Innenfläche des Pfannenbauteils aufgenommen werden kann, wenn er über den Ende des Instruments positioniert ist, und einer eingefahrenen Position, in welcher der Flansch hin zu der Achse des Schafts zurückgezogen ist aus der Position, in welcher er in der Nut 6 aufgenommen werden kann. Die Flanschabschnitte verschieben sich innerhalb eines Gehäuses, das durch eine Grundplatte 37 definiert ist, die bei der illustrierten Ausführung integral mit dem Gehäuse geformt ist. Das Gehäuse umfasst ebenfalls eine gegenüberliegende Platte 41, gegenüber der Grundplatte, so dass die Grundplatte und die gegenüberliegende Platte die Flanschabschnitte stützen, wenn sie sich in dem Gehäuse zwischen der Gebrauchs- und der eingefahrenen Position verschieben. Die Flanschabschnitte verschieben sich in dem Gehäuse in einer Richtung, die im allgemeinen parallel zu dem Flansch ist. Die gegenüberliegende Platte 41 stützt die Flanschabschnitte gegen Kräfte, die entlang des Schafts weg von dem Ende 35 des Schafts gerichtet sind, die dazu neigen, das Prothesenbauteil von dem Instrument zu trennen.
Die Fläche 38 jedes Flanschabschnitts, die hin zum Ende des Schafts zeigt, ist angeschrägt.
Das Instrument umfasst einen elastisch komprimierbaren O-Ring 39, der den Schaft umschließt. Der O-Ring wird innerhalb eines Schlitzes 40 gehalten, der sich in Querrichtung von dem Schaft erstreckt.
Die Flanschabschnitte 36 werden mit Hilfe des O-Rings 39, der auf eine Aufkantung 42 an den Flanschabschnitten einwirkt, hin zu ihrer Gebrauchsposition vorgespannt.
Das Instrument umfasst einen Gleitbund 44, der mehrere Stifte 45 trägt, die sich von dem Bund in einer Richtung, parallel zu der Schaftachse, hin zum Ende des Schafts erstrecken. Die Stifte sind an ihren Enden verjüngt.
Löcher 46 werden in der Grundplatte 37 bereitgestellt, die mit den Stiften 45 an dem Gleitbund ausgerichtet sind. Löcher 48 werden ebenfalls in jedem der Flanschabschnitte bereitgestellt, die, wenn sich die Flanschabschnitte in ihrer eingefahrenen Position befinden, mit den Löchern in der Basisplatte und den Stiften an dem Gleitbund ausgerichtet sind. Wenn sich die Flanschabschnitte jedoch in ihren Gebrauchspositionen befinden, sind die Löcher 48 in den Flanschabschnitten bezüglich der Löcher 46 in der Grundplatte nach außen verschoben. Dann können die Flanschabschnitte, gegen die auf sie durch den O-Ring 39 ausgeübte Kraft, durch Bewegen des Bundes entlang des Schafts hin zum Ende des Schafts, nach innen verschoben werden, so dass die Stifte 45 durch die Löcher 48 in der Grundplatte und in die Löcher 46 in den Flanschabschnitten hindurchgehen. Die Verschiebung der Löcher in den Flanschabschnitten bezüglich der Löcher in der Grundplatte ist derart gestaltet, dass die verjüngten Enden der Stifte in die Löcher in den Flanschabschnitten gedrückt werden können. Dies wird dadurch erleichtert, dass die Löcher in den Flanschabschnitten an den Enden, die hin zu den Stiften zeigen, verjüngt sind. Ein fortgesetztes Verschieben des Bundes entlang des Schafts steigert die Verschiebung der Flanschabschnitte nach innen, hin zu ihren eingefahrenen Positionen.
Die Fläche 50 der Grundplatte, die hin zu dem Ende des Instruments zeigt, ist eben. Die Kante 51 der Grundplatte ist angeschrägt.
Das Instrument umfasst einen Deckel 52, der den Schaft umgibt, wobei der Deckel aus einem weichen Material gebildet ist, wie beispielsweise einem Kautschuk oder einem Polymer, das die Innenfläche der Pfanne nicht zerkratzen wird, wenn es diese Oberfläche berührt.
Bei der Anwendung wird ein Pfannenbauteil 2 dadurch an einem Instrument 30 befestigt, dass das Instrument in das Pfannenbauteil gedrückt wird. Die Einwirkung der angeschrägten Fläche 38 der Flanschabschnitte an der angeschrägten Innenfläche der Pfanne bewirkt, dass die Flanschabschnitte gegen die durch den O-Ring ausgeübte Auswärtskraft nach innen verschoben werden. Die Flanschabschnitte können danach hin zu der Gebrauchsposition zurückschnellen, wenn sie in der Nut 6 aufgenommen werden. Danach kann das Pfannenbauteil unter Verwendung des Instruments betätigt werden. Das Betätigen kann umfassen, dass das Pfannenbauteil in einer vorbereiteten Aussparung innerhalb des Knochens des Patienten angeordnet wird, wobei das Pfannenbauteil genau ausgerichtet ist und ebenfalls eine Kraft entlang der Achse des Schafts (die mit der Polarachse des Pfannenbauteils ausgerichtet ist) auszuüben, um die Pfanne in die Aussparung zu drücken. Die Kraft wird durch einen Kontakt zwischen der Fläche 50 der Grundplatte 37 an dem Instrument und der ebenen Fläche 22 an der Pfanne zwischen der angeschrägten inneren und äußeren Fläche 18, 20 (siehe 4) auf die Pfanne ausgeübt. Die angeschrägte Kante 51 der Grundplatte und die angeschrägte Außenfläche 20 ermöglichen es, dass der Chirurg die Kante der Pfanne an dem Punkt sieht (wo sich die angeschrägte Oberfläche 20 und die poröse Beschichtung 4 treffen), der dafür vorgesehen ist, an der Oberfläche des vorbereiteten Hohlraums zu liegen. Dies ist wichtig, damit der Chirurg dazu in der Lage ist, sicherzustellen, dass die Pfanne richtig implantiert worden ist.
Sobald die Pfanne genau positioniert und ausgerichtet worden ist, wird der Gleitbund 44 längs des Schafts hin zu dem Ende desselben bewegt, so dass die Stifte 45 durch die Löcher 48 in der Grundplatte und in die Löcher 46 in den Flanschabschnitten hindurchgehen. Dies bewirkt, dass die Flanschabschnitte nach innen hin zu dem Schaft verschoben werden, so dass sie nicht mehr innerhalb der Nut in dem Pfannenbauteil gehalten werden. Dies ermöglicht, dass das Instrument von dem Pfannenbauteil gelöst wird.

Claims

Instrument zum Positionieren eines Pfannenbauteils einer orthopädischen Gelenkprothese mit einem Schaft (32) und einem Flansch (34) hin zum Ende (35) des Schafts (32), an dem das Pfannenbauteil (2) befestigt werden kann, das sich von dem Schaft (32) in Querrichtung erstreckt, wobei das Instrument von einer Gebrauchsposition, in der der Flansch (34) in einer Nut (6) an der Innenfläche des Pfannenbauteils (2) aufgenommen ist, wenn er über dem Ende des Instruments positioniert ist, und in einer eingefahrenen Position zurückgezogen werden kann, in welcher der Flansch (34) in Richtung der Achse des Schafts (32) aus der Gebrauchsposition entfernt ist, was ein Lösen des Pfannenbauteils (2) von dem Gerät zuläßt, wobei der Flansch (34) wenigstens zwei in einem Radialabstand zueinander angeordnete Flanschabschnitte (36) aufweist, von denen wenigstens ein Flanschabschnitt (36), wie oben erwähnt ist, zurückziehbar ist, und in Richtung der Gebrauchsposition vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument einen Querträger (37) umfaßt, der sich im allgemeinen parallel zu dem Flansch (34) erstreckt, wobei der wenigstens eine zurückziehbare Flanschabschnitt (36) durch den Träger (37) getragen ist und die Bewegung des zurückziehbaren Flanschabschnitts (36) zwischen der eingefahrenen Position und der Gebrauchsposition in einer Richtung ausgerichtet ist, die parallel zu dem Träger (37) liegt.
Instrument nach Anspruch 1, bei dem der zurückziehbare Flanschabschnitt (36) in Richtung der Gebrauchsposition durch ein Federelement (39) vorgespannt ist, das aus einem Material gefertigt ist, das von dem des Flanschabschnitts (36) unterschiedlich ist.
Instrument nach Anspruch 1, bei dem der Träger (37) ein Paar gegenüberliegende Trägerflächen (41) aufweist und der zurückziehbare Flanschabschnitt (36) zwischen diesen gleitet.
Instrument nach Anspruch 1, bei dem der Träger (37) eine Trägerfläche aufweist, die Seite des zurückziehbare Flanschabschnitts (36) gleiten kann, die hin zu den Enden des Instruments gerichtet ist.
Instrument nach Anspruch 2, bei dem das Federteil (39) aus einem nichtmetallischen Material gebildet ist.
Instrument nach Anspruch 2, bei dem das Federteil (39) zwischen dem Flanschabschnitt (36) und der Achse des Schafts (32) positioniert ist und elastisch durch den Flanschabschnitt (36) komprimiert ist, wenn der Flanschabschnitt (36) von dessen Gebrauchsposition in dessen eingefahrener Position bewegt ist.
Instrument nach Anspruch 6, bei dem das Federteil (39) einen O-Ring umfaßt, der zwischen dem zurückziehbaren Flanschabschnitt (36) und dem Schaft (32) positioniert ist.
Instrument nach Anspruch 1, bei dem der zurückziehbare Flanschabschnitt (36) aus einem nicht verformbaren Material gebildet ist.
Instrument nach Anspruch 1, bei dem der zurückziehbare Flanschabschnitt (36) aus Metall gebildet ist.
Instrument nach Anspruch 1, das eine Platte (37) umfaßt, die bezüglich des Schaftes (32) befestigt ist, wobei der Flansch (34) zwischen der Platte (37) und dem Ende (35) des Schaftes (32) liegt, um mit der Öffnung des Pfannenbauteils (2) in Eingriff zu kommen, um dieser eine Kraft mitzuteilen, wobei der Rand der Platte (37) angeschrägt ist, so daß deren Querausdehnung etwa an der Fläche am größten ist, die das Pfannenteil (2) berührt.
Instrument nach Anspruch 1, bei dem die Seite des Flansches (34), die dem Ende (35) des Schaftes (32) zugewandt ist, an deren Rand geschrägt ist.
Instrument nach Anspruch 1, das wenigstens drei in einem radialen Abstand zueinander angeordnete Flanschabschnitte (36) umfaßt.
Instrument nach Anspruch 1, das einen weichen Deckel (52) umfaßt, das zwischen dem Flansch (34) und dem Ende (35) des Schaftes (32) positioniert ist und das wenigstens teilweise das Ende des Schaftes (32) umgibt.
Anordnung mit einem nach Anspruch 1 ausgebildeten Instrument und einem Pfannenbauteil (2) einer Gelenkprothese.