DE69218209T2

DE69218209T2 - Knochenprothesententeil mit geriffelten keilen

Info

Publication number: DE69218209T2
Application number: DE69218209T
Authority: DE
Inventors: Salvatore Caldarise; Thomas Thornhill
Original assignee: Johnson and Johnson Professional Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Professional Inc
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2012-07-03
Also published as: EP0594711B1; WO1993001770A1; AU2309092A; JPH06509010A; ATE149820T1; AU658659B2; DE69218209D1; EP0594711A1; US5201767A; CA2112114A1

Description

Knochengelenksprothesen, wie zum Beispiel Hüftprothesen, umfassen oft ein Teil, das in einen Markkanal eines Knochens implantiert wird. Die Bewegung der Knochengelenksprothese relativ zum Knochen, in den sie implantiert ist, kann jedoch Schmerzen verursachen, zum Beispiel durch eine kolbenartige Bewegung oder durch eine Drehbewegung, und deren Nützlichkeit herabsetzen. Außerdem kann die Nutzlebensdauer der Knochengelenksprothese durch derartige Bewegung wesentlich reduziert werden, wodurch ein chirurgischer Eingriff zur Wiederherstellung oder zum Austausch des Gelenks erforderlich ist.
Ein Verfahren zur Beschränkung der Bewegung des Teils umfaßt das Zementieren des Stammes an den Knochen. Zement kann aber über längere Zeiträume unbrauchbar werden, wodurch ein Versagen der Bindung zwischen dem Stamm und dem Knochen und eine nachfolgende Lockerung der Knochengelenksprothese verursacht wird. Außerdem kann das Gewebe, in welches die Knochengelenksprothese implantiert wurde, eine nachteilige Reaktion auf den Zement entwickeln.
Bei einem anderen Verfahren sind auf dem Stamm der Knochenprothese poröse Oberflächenabschnitte gebildet, damit Gewebe in die porösen Oberflächenabschnitte wachsen kann und auf diese Weise der Stamm am Knochen befestigt werden kann. Doch selbst eine Mikrobewegung der Prothese relativ zum Knochen während des Knocheneinwuchses, d.h. im Bereich von zwischen etwa zweihundert und etwa dreihundert Mikrometer, beschränkt typischerweise das Ausmaß des Knocheneinwuchses in die porösen Oberflächenabschnitte. Dadurch kann der Stamm innerhalb des Markkanals des Knochens, in den er implantiert wurde, weiterhin locker sein, wodurch in dem die Knochengelenksprothese umgebenden Gewebe Schmerzen verursacht werden und die Verwendbarkeit der Knochengelenksprothese wesentlich verringert wird.
Die internationale Veröffentlichung WO 89/10730 offenbart eine Oberschenkelknochenprothese, die an einem proximalen Oberschenkelknochenende, das an einen Hals eines Stammes angrenzt, einen Vorsprung umfaßt, und welche Rippen und Brücken umfaßt, die in die Knochenstruktur der Spongiosa eines großen Trochanters hineingedrängt werden.
Die EP-A-0 285 735 offenbart eine Hüftgelenksprothese, die Rippen umfaßt, die in der Richtung verlaufen, in der die Prothese eingetrieben wird.
Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale aus dem Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Knochenprothesenteil eines Prothesengelenks zur Anordnung innerhalb eines Markkanals.
Ein Knochenprothesenteil eines Prothesengelenks zur Anordnung innerhalb eines Markkanals eines Knochens umfaßt einen Hals und einen sich vom Hals erstreckenden Stamm. Der Stamm umfaßt einen Gewebeeinwuchsabschnitt, damit das Wachstum von Gewebe von dem Knochen in den Stamm ermöglicht wird, damit eine Mikrobewegung des Stammes relativ zum Knochen weitgehend verhindert wird. Ein geriffelter Keilabschnitt erstreckt sich von dem Stamm und umfaßt Keilabschnitte, die mindestens eine Rille zwischen den Keilabschnitten definieren, wodurch zwischen den Keilabschnitten und dem Knochen während der Implantation des Stammes in den Markkanal ein Preßsitz gebildet wird, auf welche Weise die Bewegung des Stammes relativ zum Knochen genügend beschränkt wird, damit das Gewebewachstum an dem Gewebeeinwuchsabschnitt ermöglicht wird, damit die Mikrobewegung des Schaftes relativ zum Knochen weitgehend verhindert wird.
Ein Verfahren zum Implantieren eines Knochenprothesenteils eines Prothesengelenks in einen Markkanal eines Knochens umfaßt das Führen des Stammes des Knochenprothesenteils in einen Markkanal eines Knochens, wodurch zwischen dem Knochen und den Keilabschnitten eines geriffelten Keilabschnitts des Stammes ein Preßsitz gebildet wird. Auf diese Weise wird die Bewegung des Stammes relativ zum Knochen genügend beschränkt, damit das Gewebewachstum von dem Knochen in einen Gewebeeinwuchsabschnitt des Stammes ermöglicht wird, damit die Mikrobewegung des Stammes relativ zum Knochen weitgehend verhindert wird.
Diese Erfindung hat viele Vorteile. Im allgemeinen wird zwischen den Keilabschnitten des geriffelten Keils und dem Knochen durch die Implantation des Knochenprothesenteils des Prothesengelenks in einen Markkanal des Knochens ein Preßsitz gebildet. Der Preßsitz beschränkt die relative Bewegung zwischen dem Stamm und dem Knochen genügend, zum Beispiel eine Bewegung in Achsrichtung und eine Drehbewegung des Stammes innerhalb des Knochens, damit das Wachstum von Gewebe in einen Gewebeeinwuchsabschnitt des Stammes ermöglicht wird. Das Wachstum von Gewebe in den Gewebeeinwuchsabschnitt befestigt den Stamm am Knochen und verhindert weitgehend eine Mikrobewegung des Stammes relativ zum Knochen. Die Schmerzen im umliegenden Gewebe, die mit einer Bewegung des Teils relativ zum Knochen, in den es implantiert ist, verbunden sind, werden auf diese Weise wesentlich verringert und die Nützlichkeit des Knochenprothesengelenks wird wesentlich erhöht. Auch die Langlebigkeit der Nutzfunktion der Prothese wird erhöht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Prothesengelenks, einschließlich des erfindungsgemäßen Knochenprothesenteils, das in den Markkanal eines Oberschenkelknochens implantiert wurde.
Figur 2 ist eine Teilschnittansicht des in Figur 1 veranschaulichten Knochenprothesenteils entlang einer Linie II-II.
Figur 3 ist eine zum Teil gebrochene Schnittansicht eines geriffelten Keils des in Figur 1 veranschaulichten Knochenprothesenteils.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Merkmale und weiteren Einzelheiten der Vorrichtung der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben und in den Ansprüchen ausgeführt. Die in verschiedenen Figuren vorhandenen gleichen Nummern stellen die gleichen Gegenstände dar. Es versteht sich von selbst, daß die besonderen Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele und nicht als Beschränkungen der Erfindung gezeigt werden. Die grundsätzlichen Merkmale dieser Erfindung können in verschiedenen Ausführungsformen eingesetzt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
In einer Abbildung der Erfindung, in Figur 1 gezeigt, wird das Knochenprothesenteil 10 an dem Oberschenkelkopf 12 befestigt. Der Oberschenkelkopf 12 befindet sich in dem Einsatz 14. Der Oberschenkelkopf 12 ist innerhalb des Einsatzes 14 drehbar zur Bewegung des Knochenprothesenteils 10. Einsatz 14 ist in der kugelförmigen Schale 16 angeordnet. Die Hüftgelenkpfanne 18 definiert den mit Aussparungen versehenen Abschnitt 20. Die Schale 16 ist im Aussparungsabschnitt 20 angeordnet. Der Oberflächenabschnitt 22 der Schale 16 stößt mit der Hüftgelenkpfanne 18 am Aussparungsabschnitt 20 aneinander. Der Oberflächenabschnitt 22 eignet sich zur Befestigung der Schale 16 an der Hüftgelenkpfanne 18 durch Wachstum von Knochengewebe am Oberflächenabschnitt 22. Schraube 23 verläuft durch die Schale 16 in die Hüftgelenkpfanne 18 am Aussparungsabschnitt 20 zur Verankerung der Schale 16 im Aussparungsabschnitt während der Befestigung der Schale in der Hüftgelenkpfanne 18 durch Gewebewachstum am Oberflächenabschnitt 20.
Das Knochenprothesenteil 10 umfaßt einen Hals 24. Stift 26 erstreckt sich vom Hals 24 und ist innerhalb des Oberschenkelkopfes 12 angeordnet. Wahlweise können der Oberschenkelkopf 12 und der Hals 24 aus einem Stück sein. Stamm 28 erstreckt sich vom Hals 24. Stamm 28 ist im Oberschenkelknochen 30 angeordnet durch Implantation des Stammes 28 in den Markkanal 32 des Oberschenkelknochens 30.
Stamm 28 stößt an kortikales Gewebe 34 und an spongiöses Gewebe 36 des Oberschenkelknochens 30. Stamm 28 umfaßt eine mediale Seite 38, die unter dem Oberschenkelkopf 12 gelegen ist, und eine laterale Seite 40, die an der gegenüberliegenden Seite des Stammes 28 zur medialen Seite 38 liegt. Die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 sind am Stamm 28 unter dem Hals 24 angeordnet. Die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 eignen sich, um das Gewebewachstum, zum Beispiel das Wachstum von Knochengewebe, in die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 zu ermöglichen, damit auf diese Weise eine Mikrobewegung des Stammes 28 relativ zum Oberschenkelknochen 30 weitgehend verhindert wird. Eine relative Bewegung zwischen dem Stamm 28 und dem Oberschenkelknochen 30 umfaßt zum Beispiel eine kolbenartige Bewegung entlang einer parallel zur Hauptachse des Stammes 28 verlaufenden Linie und auch eine Drehbewegung des Stammes 28 um eine Hauptachse des Stammes 28. Der hierin verwendete Ausdruck "Mikrobewegung" bedeutet eine relative Bewegung im Bereich von zwischen etwa zweihundert und etwa dreihundert Mikrometer.
Ein Beispiel für geeignete Gewebeeinwuchsabschnitte 42 schließt am Stamm 28 befestigte Cobalt-Chrom-Perlen ein, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Bei einer Ausführungsform weisen die Perlen einen Durchmesser im Bereich von zwischen etwa 0,5 mm und etwa 0,75 mm auf. Die Tiefe der Perlen am Schaft 28 liegt im Bereich von zwischen etwa 1 mm und etwa 1,5 mm. Die Perlen bilden Poren, die einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von zwischen etwa 280 und etwa 300 Mikrometer aufweisen.
Der geriffelte Keil 44 ist ein Segment eines geraden kreisförmigen Kegels mit einer Basis 46, die sich vom Stamm 28 an der Stelle entlang der lateralen Seite 40 erstreckt, die zu Hals 24 am nächsten liegt. Der geriffelte Keil 44 umfaßt Keilabschnitte 48, die Rillen 50 definieren, die zwischen den Keilabschnitten 48 angeordnet sind. Die Keilabschnitte 48 umfassen je eine rampenförmige Oberfläche 52 und einen Rand 54, der zwischen der rampenförmigen Oberfläche 52 und der Basis 46 angeordnet ist. Die rampenförmige Oberfläche 52 ist ein Abschnitt der äußeren Oberfläche des geraden kreisförmigen Kegelsegments. Rand 54 ist ein Abschnitt der Leitlinie an der Basis des geraden kreisförmigen Kegelsegments.
Das Knochenprothesenteil 10, einschließlich Stift 26, Hals 24 und Stamm 28, sind aus einem für die Implantation in einen Knochen geeigneten Material gebildet. Beispiele für geeignete Materialien umfassen Metallegierungen aus Titan, Cobalt und Chrom, sowie Verbundstoffe dieser Metalle und Legierungen. Bevorzugte Materialien schließen zum Beispiel die TI-6Al-4V- Legierung und Co-Cr-Legierungen ein.
Wie in Figur 2 veranschaulicht erstrecken sich die Keilabschnitte 48 radial vom Stamm 28. Ränder 54 an den Keilabschnitten 48 zeigen die Umrisse von Basis 46. Die Keilabschnitte 48 erstrecken sich im wesentlichen parallel zu einer Hauptachse des Stammes 28. Die Anzahl der Keilabschnitte 48 des geriffelten Keils 44 reicht aus, um einen Preßsitz zwischen den Keilen 48 und dem Oberschenkelknochen 30 während der Implantation des Knochenprothesenstammes 10 in den Markkanal 32 zu bewirken. Der Preßsitz beschränkt die Bewegung des Stammes 28 im Markkanal 32 genügend, damit das Einwachsen von Gewebe in die Gewebeeinwuchsabschnitte des Stammes 28 ermöglicht wird, was wiederum die Mikrobewegung des Stammes 28 relativ zum Oberschenkelknochen 30 verhindert. Die Anzahl der Rillen 50 beträgt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa sieben und etwa neun.
Der Durchmesser der Basis 46 des geriffelten Keils 44 reicht aus, um einen Preßsitz zwischen den Keilen 48 und dem Oberschenkelknochen 30 und dem Stamm 28 zu bewirken, was ein ausreichendes Einwachsen von Gewebe in die Gewebeeinwuchsabschnitte des Stammes 28 ermöglicht, damit die Mikrobewegung des Stammes 28 relativ zum Oberschenkelknochen 30 verhindert wird. Bei einer Ausführungsform ist der Durchmesser der Basis 46 des geriffelten Keils 44 für den im Markkanal 32 durch Ausbohren gebildeten Raum überbemessen, während der Durchmesser des Stammes 28 eine abschließende Passung mit dem gebildeten Raum ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Basis 46 um etwa 1 mm überbemessen.
Typischerweise beträgt der Radius der Basis 46 im Bereich von zwischen etwa 0,752 cm (0,296 Inches) und etwa 1,22 cm (0,482 Inches), die Breite der Keile 48 beträgt im Bereich von zwischen etwa 0,127 cm (0,050 Inches) und etwa 0,381 cm (0,150 Inches), und die Breite der Rillen 50 beträgt im Bereich von zwischen etwa 0,102 cm (0,040 Inches) und etwa 0,152 cm (0,060 Inches). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite der Rillen 50 etwa 0,246 cm (0,097 Inches).
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, wird durch die Implantation des Knochenprothesenteils 10 in den Markkanal 32 des Oberschenkelknochens 30 die rampenförmige Oberfläche 52 gegen den Oberschenkelknochen 30 gerichtet. Durch die kontinuierliche Richtung des Knochenprothesenteils 10 in den Markkanal 32 wird der Rand 54 in das Knochengewebe des Oberschenkelknochens 30 gerichtet. Ein Teil des Knochengewebes 56 (in Durchsicht gezeigt) wird durch die Keilabschnitte 48 in die Rillen zwischen den Keilabschnitten 48 gerichtet. Auf diese Weise wird zwischen dem geriffelten Keil 44 und dem Oberschenkelknochen 30 ein Preßsitz gebildet.
Der zwischen den Keilabschnitten 48 und dem Oberschenkelknochen 30 gebildete Preßsitz reicht aus, um die Bewegung des Stammes 28 relativ zum Oberschenkelknochen 30 auf einen Bewegungsbereich zu beschränken, der klein genug ist, damit das Einwachsen von Gewebe vom Oberschenkelknochen 30 in die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 ermöglicht wird, auf welche Weise die Mikrobewegung des Stammes 28 relativ zum Oberschenkelknochen 30 weitgehend verhindert wird.
Die rampenförmige Oberfläche 52 erstreckt sich von der Hauptachse des Stammes 28 in einem Winkel H 58 zur Hauptachse, was die Implantation des Knochenprothesenteils 10 in den Markkanal 32 ohne wesentliche Beschädigung des Oberschenkelknochens 30 zuläßt. Bei einer Ausführungsform beträgt der Winkel H 58 der rampenförmigen Oberfläche 52 zur Hauptachse des Stammes 28 im Bereich von zwischen etwa 17º und etwa 13º.
Nach der Implantation des Knochenprothesenteils 10 in den Markkanal 32 des Oberschenkelknochens 30 wächst an die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 angrenzendes Gewebe des Oberschenkelknochens 30 in die Poren an den Gewebeeinwuchsabschnitten 42. Das Ausmaß des Gewebewachstums in die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 reicht aus, um die Mikrobewegung des Stammes 28 relativ zum Oberschenkelknochen 30 zu verhindern. Auch das Einwachsen von Gewebe in die Gewebeeinwuchsabschnitte 42 befestigt das Knochenprothesenteil 10 am Oberschenkelknochen 30.

Claims

1. Knochenprothesenteil (10) eines Prothesengelenks zur Anordnung innerhalb eines Markkanals eines Knochens, wobei das Teil einen Hals (24) und einen Stamm (28), der sich von dem Hals (24) entlang einer Längsachse erstreckt, umfaßt, worin der Stamm (28) einen Gewebeeinwuchsabschnitt (42) aufweist, damit das Wachstum von Knochengewebe von dem Knochen (30) in den Stamm (28) ermöglicht wird, um das Teil (10) am Knochen (30) zu befestigen, gekennzeichnet

durch einen geriffelten Keil (44), der sich von dem Stamm (28) erstreckt und an einem seitlichen Abschnitt des Stammes (28) unter dem Hals (24) angeordnet ist, wobei der geriffelte Keil (44) als ein Segment eines geraden kreisförmigen Kegels aufgebaut ist und Keilabschnitte (48) aufweist, die mindestens eine Rille (50) definieren, die sich im allgemeinen entlang der Längsachse und zwischen den Keilabschnitten (48) erstreckt, wobei jeder Keilabschnitt (48) eine rampenförmige Oberfläche (52) und einen Basisabschnitt (46) umfaßt, wodurch zwischen den Keilabschnitten und dem Knochen (30) während der Implantation des Stammes (28) in den Markkanal (32) ein Preßsitz gebildet wird, auf welche Weise die Bewegung des Stammes (28) relativ zum Knochen (30) genügend beschränkt wird, damit das Gewebewachstum an dem Gewebeeinwuchsabschnitt (42) ermöglicht wird, damit die Mikrobewegung des Stammes (28) relativ zum Knochen (30) weitgehend verhindert wird.

2. Knochenprothesenteil (10) nach Anspruch 1, worin sich die Keilabschnitte (48) radial von einer Hauptachse des geraden kreisförmigen Kegels erstrecken.

3. Knochenprothesenteil (10) nach Anspruch 2, worin die Basis (46) des geraden kreisförmigen Kegels einen Radius im Bereich von zwischen etwa 0,752 cm (0,296 Inches) und etwa 1,22 cm (0,482 Inches) aufweist.

4. Knochenprothesenteil (10) nach Anspruch 3, worin die Höhe des geraden kreisförmigen Kegels im Bereich von zwischen etwa 1,17 cm (0,460 Inches) und etwa 1,57 cm (0,620 Inches) beträgt.

5. Knochenprothesenteil (10) nach Anspruch 4, worin die einzelnen Keilabschnitte (48) des Kegels eine Breite im Bereich von zwischen etwa 0,127 cm (0,050 Inches) und etwa 0,381 cm (0,150 Inches) aufweisen.

6. Knochenprothesenteil (10) nach Anspruch 5, worin die Anzahl der Rillen (50) zwischen den Keilabschnitten (48) im Bereich zwischen sieben und neun beträgt.