DE68909054T2

DE68909054T2 - Hüftgelenkprothese.

Info

Publication number: DE68909054T2
Application number: DE89903066T
Authority: DE
Inventors: Dirk Victor Vermeire
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: DE68909054D1; EP0438400B1; BE1001511A4; EP0438400A1; US5004475A; WO1989008436A1; ZA891941B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine femorale Hüftprothese im allgemeinen und insbesondere einen Schaft für eine femorale Prothese, der in dem Oberschenkelknochen ohne Zement angeordnet werden kann. Ein Schaft mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der FR-A-2 295 730 bekannt.
In der Metaphyse einer normalen Hüfte ist ein Muster von Trag- und Zug-trabeculae sichtbar, welches Muster dem Muster der mechanischen Kräfte entspricht. Im Verlauf einer ausführlichen Untersuchung ist eine Prothese entwickelt worden, die eine solche Form besitzt daß das natürliche bio-geometrische Kräftemuster in der femoralen Metaphyse so eng wie möglich nachgebildet ist. Mit anderen Worten muß die femorale Prothese im Oberschenkelknochen so angeordnet werden, daß bei Belastung der Schwerpunkt der femoralen Prothese so dicht wie möglich bei dem Mittelpunkt der Metaphyse liegt oder mit diesem zusammenfällt.
Fig. 5, 6 und 7 der Zeichnung sind Femoralschnitte, die unterschiedliche Abstützmöglichkeiten der femoralen Prothese zeigen, wobei zwecks Klarheit die Kontaktflächen vergrößert und schraffiert dargestellt sind.
In Fig. 5 stützt sich die in dem Oberschenkelknochen 1 angeordnete Prothese 2 medial an dem Schambogen ("Adam-Bogen") S&sub1; und seitlich an der Schale S&sub2; ab. In dem Fall einer unipodalen Belastung G des Hüftkopfs 3 kommt der Schwerpunkt CG bei der Zerlegung der Kräfte sehr nahe bei dem Schambogen S&sub1; und in einem großen Abstand von dem Zentrum CM der Metaphyse zu liegen. Der am Schambogen S&sub1; entstandene Überdruck muß durch beispielsweise einen Flansch kompensiert werden, der sich gegen den trochanter major S&sub3; abstützt.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Situation stützt sich die Prothese medial am Schambogen S&sub1; und seitlich am trochanter major S&sub3; ab. Wenn eine unipodale Belastung G auftritt, befindet sich der Schwerpunkt CG am Hals 5 der Prothese und wiederum in einem Abstand vom Zentrum der Metaphyse.
Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäß ideale Belastung, wobei sich die Prothese 2 medial am Schambogen S&sub1; und seitlich an der seitlichen Schale S&sub2; und dem trochanter major S&sub3; abstützt. Im Fall einer unipodalen Belastung G fallen der Schwerpunkt CG und das Zentrum CM der Metaphyse erst zusammen. Bei der in Fig. 7 dargestellten Belastung handelt es sich um diejenige, die mit der erfindungsgemäßen Prothese so nahe wie möglich nachgebildet ist.
Es ist zu beachten, daß die in Fig. 5-7 dargestellten Belastungen des Oberschenkelknochens bei mechanischen Belastungsversuchen mit Prothesen-Kunststoffelementen bestätigt worden sind, wobei unter Verwendung von polarisiertem Licht das Kräfte/Belastungsmuster sichtbar gemacht worden ist.
Die Erfindung betrifft einen Schaft für eine Hüftprothese und die Hüftprothese selbst, welcher Schaft für die mediale Abstützung an dem Schambogen (S&sub1;) mit einem gebogenen, glatten, medialen Schaftstützteil ausgestattet ist, für die seitliche Abstützung an der seitlichen Rinde (S&sub2;) mit einem seitlichen Schaftstützteil ausgestattet ist und für die seitliche Abstützung an dem trochanter major (S&sub3;) mit einem seitlichen, kammelementartigen Schaftstützteil ausgestattet ist, der zwischen dem seitlichen Schaftstützteil und dem Kopfende angeordnet ist und über eine Zahl Kammelemente verfügt, wobei das Kammelement an der seitlichen Seite anschließt, die relativ zu diesem seitlich vorsteht, und welches Kammelement an der ventralen und der dorsalen Seite an dem Punkt des Metaphyseabschnitts mit mindestens einer Nut ausgestattet ist, die aus Nutabschnitten besteht, die in der Richtung auf das Kopfende konvergieren und einen Scheitel einschließen. Durch diese Art der Abstützung ist erreicht, daß der Schwerpunkt der Prothese mit dem Zentrum der Metaphyse zusammenfällt oder in direkter Nähe zu diesem liegt und in dieser Weise so nahe wie möglich die natürlichen bio-geometrischen Kräfte in der femoralen Metaphyse nachbildet.
Für die seitliche Abstützung an dem trochanter major S&sub3; ist es günstig, daß der kammelementartig gestaltete Schaftstützteil eine Anzahl von Kammelementen aufweist und daß das Kammelement, das an der seitlichen Seite anschließt, seitlich hierzu vorsteht. Diese kammelementartige Struktur für den Schaftstützteil verhindert eine distale Verschiebung der Prothese bei Auftritt einer Last nach dem Einwachsen in den Knochen des trochanter major, während darüber hinaus einer übermäßigen Belastung der seitlichen Schale S&sub2; und damit der Drehbewegung in dem Fall einer unipodalen Belastung entgegengewirkt wird.
Der Schaft ist an der ventralen und der dorsalen Seite an dem Punkt des Abschnitts der Metaphyse mit mindestens einer Nut ausgestattet. Diese Nut leistet einen Beitrag bei der Verankerung der Prothese in der femoralen Metaphyse. Die Form der Nuten entspricht der der natürlichen Stütz- und Zug-trabeculae. Während des Eintreibens der Prothese in den Oberschenkelknochen frei gesetzte trabeculae-Strukturen sammeln sich darüber hinaus in den Nuten, insbesondere an dem Punkt des Scheitels, und bilden ventrale und dorsale Knochenstreifen, die einen Beitrag zu einer schnellen Verankerung der Prothese in dem Oberschenkelknochen leisten. Da die ventralen und dorsalen Seitenflächen des Schafts in Richtung auf das Kopfende in der Höhe der Nuten auseinander divergieren, ist ein distales Verschieben der Prothese bei Lastauftritt verhindert.
Es ist günstig, wenn der Radius der Biegung des gebogenen, medialen Schaftstützteils im Bereich von 120-150º liegt, vorzugsweise 130-140º und mehr bevorzugt 135º ist. Die Prothese stützt sich somit an dem medialen Calcar- und dem Meta-Diaphysial-Abschnitt des Oberschenkelknochens ab, und dies vorzugsweise über einer Länge von etwa 10 cm.
Für eine gutes Gleichgewicht zwischen der medialen Abstützung am Schambogen S&sub1; und der seitlichen Abstützung an der Schale S&sub2; ist es günstig, daß in der Richtung auf das femorale Ende ein flacher, medialer Seitenabschnitt an den gebogenen, medialen Schaftstützteil anschließt, welcher Abschnitt in Bezug auf die flache seitliche Seite, die von ihm abgewandt ist, divergiert, wobei vorzugsweise der Winkel der Divergenz im Bereich von 1-5º liegt, vorzugsweise 2-4º und mehr bevorzugt 3º ist. Es ist somit möglich, daß sich die Prothese seitlich an dem meta-diaphysialen Übergang abstützt, d.h. an dem Punkt, an dem die Schale des Oberschenkelknochens ihren größten Durchmesser besitzt, und die Abstützung findet über einer Länge von etwa 3 cm statt.
Der Schaft besitzt in bevorzugter Weise einen im wesentlichen abgerundeten rechteckigen Querschnitt. Eine unnatürliche Belastung der femoralen Diaphyse ist somit verhindert. Käme die Diaphyse in vollständigen Kontakt mit dem Prothesenschaft, so würde dann eine Versteifung der Elastizität der femoralen Diaphyse auftreten, was negative Einflüsse auf die Verankerung an der seitlichen Schale haben kann.
Mindestens der Metaphysial-Abschnitt des Schafts ist in bevorzugter Weise mit Hydroxyapatit beschichtet. Diese Hydroxyapatit-Beschichtung leistet einen Beitrag zu einem beschleunigten und verbesserten Einwachsen des Knochens. Weil hauptsächlich der Metaphysial-Abschnitt des Schafts mit dem Oberschenkelknochen in Berührung steht, sollte mindestens dieser Abschnitt des Schafts mit Hydroxyapatit beschichtet sein.
Schließlich ist beachtenswert, daß die Prothese eine solche Form besitzen soll, daß im Fall eines Oberschenkelknochenbruchs oder als eine Folge anderer unerwarteter Umstände die Prothese leicht entfernt werden kann, ohne irgendeine große Beschädigung des Oberschenkelknochens zu verursachen.
Die oben angegebenen und weitere Merkmale der Hüftprothese und des Hüftprothesenschafts der Erfindung werden nachfolgend auf der Grundlage der Beschreibung eines Ausführungsform der Prothese verdeutlicht, die ausschließlich beispielhaft gegeben wird und wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird, in der zeigen:
Fig. 1-3 ventrale, seitliche bzw. mediale Ansichten der erfindungsgemäßen Prothese und
Fig. 4 eine Ansicht des Oberschenkelknochens im Schnitt durch die Prothese der Fig. 1 in Anordnung in dem Oberschenkelknochen.
Fig. 1-3 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen femoralen Prothese 6, die eine äußere Form derart besitzt, daß sich die Prothese nach ihrer Anordnung in dem Oberschenkelknochen 1 medial an dem Schambogen S&sub1; und seitlich an der seitlichen Schale S&sub2; an einer Seite und am trochanter major S&sub3; an der anderen Seite abstützt (siehe Fig. 4). Die Prothese 6 verfügt über einen Hüftkopf 3, der an dem Kopfende 7 des Prothesenschafts 8 angeordnet werden kann, der mit seinem femoralen Ende 9 in dem Oberschenkelknochen 1 aufgenommen ist.
Der Schaft ist mit einem gebogenen, glatten, medialen Stützteil 10 ausgestattet, das sich am Schambogen S&sub1; abstützt. Der Radius der Biegung des medialen Stützteils 10 liegt im Bereich von 120-150º, ist bevorzugterweise 130-140º und in dem Fall der Prothese 6 135º. Diese Biegung ist derart gewählt, daß ein physiologischer CCD Winkel so weit wie möglich erhalten bleibt. Die Länge der medialen Stützteilfläche mißt etwa 10 cm. An dem gebogenen, medialen Schaftstützteil 10 ist in der Richtung des Oberschenkelknochenendes 9 ein flacher, medialer Seitenteil 11 angeschlossen, der bezüglich des flachen Seitenteils 12 divergiert, der von ihm unter einem Divergenzwinkel von 1-5º, vorzugsweise 2-4º und für die Prothese 6 3º abgewandt ist. Der flache, seitliche Seitenteil 11 und der flache, seitliche Seitenteil 12 haben im wesentlichen keinen Kontakt mit der femoralen Diaphyse 13, so daß die oben erwähnte Versteifung der Elastizität der Diaphyse nicht auftritt. Das femorale Ende 9 endet in einem abgerundeten Punkt 14, der während der Anordnung der Prothese 6 im Oberschenkelknochen 13 als Führungsteil wirkt.
Die flache seitliche Seite 12 geht in den seitliche Schaftstützteil 15 über, der sich an der seitlichen Schale 52 an dem Punkt des meta-diaphysialen Übergangs abstützt. Diese seitliche Schaftstützfläche hat eine Länge von etwa 3 cm.
An der seitlichen Seite zwischen dem seitlichen Schaftstützteil 15 und dem Kopfende 7 liegt der kammartige Schaftstützteil 16, der in dem Fall der Prothese 6 über drei seitlich vorstehende Kammelemente 17-19 verfügt. Die Kammelemente liegen nach der Anordnung im Oberschenkelknochen im trochanter major 4. Das Kammelement 19 beginnt an einer Fläche 20, die rechtwinklig zu der Längsachse 21 des Schafts 18 liegt, welche Achse 21 einen Winkel von etwa 135º mit der Längsachse 22 des Halses 5 einschließt und in eine Fläche 35 übergeht, die rechtwinklig zu ihr liegt. Diese Fläche 35 geht in eine tatsächlich horizontale Fläche 36 des Kammelements 18 über, hinter der eine nach unten gebogene Fläche 37 in eine nach außen gebogene Fläche 38 übergeht, die das seitlich vorstehende Kammelement 17 bestimmt und die in die seitliche Seitenfläche 12 übergeht.
Die ventrale Seite und die dorsale Seite 24 divergieren in einem zunehmenden Ausmaß in Richtung auf den Hals 5, wobei die Divergenz in den zugehörigen Seitenabschnitten 25 und 26 maximal ist, die in der femoralen Metaphyse 27 zu liegen kommen.
Diese Abschnitte 25 und 26 sind mit Nuten 28 und 29 ausgestattet. Die Nuten 29 besitzen Nutenabschnitte 30 und 31, die in Richtung auf das Kopfende 7 konvergieren und einen Scheitel 32 einschließen. In diesen Nutenabschnitten 30 und 31 ist loses trabeculae-Gewebe zum Scheitel 32 geführt, wo sich das Gewebe ansammelt und Knochenstreifen die Verwachsungsform weiterbilden. Für eine gute Versorgung des Gewebes schließen die Nuten 21 an einer Seite an den gebogenen, medialen Schaftstützteil 10 und an der anderen Seite an den seitlichen Schaftstützteil 15 oder den kammartigen Schaftstützteil 16 an.
Durch die Divergenz der seitlichen und medialen Seiten 11 und 12 einerseits und der ventralen und dorsalen Seiten 23 und 24 andererseits nimmt der Schaft 8 eine abgerundete rechteckige Querschnittsform an, die hauptsächlich die Berührung an der Stelle der Metaphyse fördert und die Berührung der Diaphyse reduziert.
Die Anbringung der femoralen Hüftprothese 2, 6 gemäß der Erfindung findet wie folgt statt. Der natürliche Hüftkopf wird etwa 1 cm oberhalb des trochanter minor 33 abgesägt, wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß die Knochenstruktur an der Stelle des trochanter so intakt wie möglich bleibt. Die schwammartige Knochenmasse wird anschließend über eine Tiefe von etwa 2 cm entfernt. Unter Verwendung einer Raspel werden der Schambogen und die mediale Schale geglättet. Seitlich wird lediglich schwammartiges Gewebe an der Stelle des meta-diaphysialen Übergangs entfernt.
Der seitliche Abschnitt des Oberschenkelknochenhalses wird dann mit einer Quetschzange entfernt, und das Schwammgewebe wird von trochanter major mit einem Meißel destrukturiert, um eine gute Anpassung an die Kammelemente 17- 19 der Prothese zu erreichen.
Nach Entfernen der Raspel wird eine erfindungsgemäße Prothese 2, 6 entsprechend der Gestalt der Raspel in den Oberschenkelknochen eingetrieben. Während die seitlichen Bögen der Prothese im Oberschenkelknochen verschwinden, kann noch Schwammgewebe zugegeben werden. Es ist wichtig, daß die Stelle des trochanter in der Höhe des Zentrums des Kopfs der femoralen Prothese liegen muß. Dann findet eine Waschung mit physiologischem Wasser und Rivocin statt, um loses Material zu entfernen. Die Anordnung der Dränage und das Schließen der Wunde werden in herkömmlicher Weise durchgeführt.

Claims

1. Schaft (8) für eine Hüftprothese mit einem femoralen Ende, das in dem Oberschenkelknochen (1) aufzunehmen ist, und einem Kopfende (7) zur Verbindung mit einem Hüftkopf, wobei der Schaft (8) zur seitlichen Abstützung an der seitlichen Schale (S&sub1;) mit einem seitlichen Schaftträgerteil (15) und zur seitlichen Abstützung an dem trochanter major (S&sub3;) mit einem seitlichen, kammartigen Schaftträgerteil (16) ausgestattet ist, der zwischen dem seitlichen Schaftträgerteil (15) und dem Kopfende (7) angeordnet ist, und mit einer Anzahl von Kammelementen (17,18, 19), wobei das Kammelement (17), das an der seitlichen Seite anschließt, seitlich hierzu vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft zur medialen Abstützung an dem Schambogen (S&sub1;) mit einem gebogenen, glatten, medialen Schaftträgerteil (10) ausgestattetr ist und daß der Schaft an der ventralen und der dorsalen Seite an der Stelle des metaphysialen Abschnitts mit mindestens einer Nut (29) ausgestattet ist, die aus Nutabschnitten (30, 31) besteht, die in Richtung des Kopfendes zusammenlaufen und einen Scheitel (32) einschließen.

2. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Bogens des gebogenen, medialen Schaftträgerteils (10) 120-150º ausmacht, vorzugsweise 130-140º und mehr bevorzugt 135º ist.

3. Schaft nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Richtung auf das femorale Ende ein flacher, medialer Seitenabschnitt (11) an den gebogenen, medialen Schaftträgerteil (10) anschließt welcher Abschnitt (11) relativ zu der flachen seitlichen Seite (12) divergiert, wobei er von diesem abgewandt ist.

4. Schaft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Divergenz 1-5º mißt, vorzugsweise 2-4º und mehr bevorzugt 3º ist.

5. Schaft nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (29) an der einen Seite an dem gebogenen, medialen Schaftträgerteil (10) und an der anderen Seite an dem seitlichen Schaftträgerteil (15) oder dem kammartigen Schaftträgerteil (16) anschließt.

6. Schaft nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft einen im wesentlichen abgerundeten rechteckigen Querschnitt aufweist.

7. Schaft nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der metaphysiale Abschnitt des Schafts mit Hydroxyapatit beschichtet ist.

8. Hüftgelenkprothese mit einem Schaft wie in Anspruch 1-7 beansprucht und einem an dem Schaft angeschlossenen Hüftkopf.