DE69708716T2

DE69708716T2 - Durch Stufen verbundene Gelenkprothese

Info

Publication number: DE69708716T2
Application number: DE69708716T
Authority: DE
Inventors: Andre Georges Deckner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: ATE209879T1; FR2744626B1; FR2744626A1; DE69708716D1; EP0788782A1; US5755789A; EP0788782B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf chirurgische Implantate, hauptsächlich Gelenkprothesen, die vor allem für Hüftprothesen bestimmt sind.
Eine Gelenkprothese, die einen proximalen und einen distalen Teil beinhaltet, ist bereits bekannt. Diese Teile sind durch eine durch Spannung haltende Verbindung aneinandergefügt. Alle bekannten Verbindungen führen zu Mikrobewegungen nach einer großen Anzahl an Belastungen. Diese Mikrobewegungen treten auf aufgrund eines zu großen Druckunterschieds in den Metallmassen in unmittelbarer Nachbarschaft auf beiden Seiten eines Verbindungspunktes, nachfolgend "Verbindungspunkt" genannt, auf. Die üblichen Verbindungen weisen in der Nachbarschaft der Verbindung in den zwei zusammenzufügenden Bestandteilen starke Querschnittsabweichungen auf. Diese exzessiven Querschnitts- und Formabweichungen bringen starke Abweichungen beim Druck innerhalb der Materialien mit sich, wenn wiederholt belastet wird. Es treten dementsprechende Mikrobewegungen auf beiden Seiten des sogenannten Verbindungspunktes auf. Diese Mikrobewegungen bewirken auf Dauer den gegenseitigen Abschliff der beiden Teile, ihre Abnutzung und die Entstehung von Abnutzungsüberresten.
Die Materialien, die die Verbindungsoberflächen und die zusammenzufügenden Bestandteile bilden, können jeweils aus Metall, Keramik oder Plastik sein.
Die Erfindung zielt darauf ab, die Druckunterschiede in den Massen in der Nachbarschaft des Verbindungspunktes auf signifikante Weise zu verringern und Abnutzungserscheinungen erheblich zu verzögern. Obwohl der proximale Teil und der distale Teil jeweils immer eine geschwächte Stelle haben, ist der mechanische Widerstand der Verbindung auf die Weise verbessert, dass sie den durch die Gehbewegung des Patienten hervorgerufenen Einwirkungen während mehrerer Jahre widersteht.
Gegenstand der Erfindung ist also eine Gelenkprothese, die einen proximalen und einen distalen Teil beinhaltet, in der Form, dass einer von ihnen weiblich und der andere männlich ist, wenn sie entlang einer Wirkungsachse durch sich gegenüberliegende paarige Seiten eingepresst sind, Gemäß der Erfindung beinhaltet jede der gegenüberliegenden Seiten mehrere stufige Abschnitte, die jeweils kegelstumpfartig sind, wobei die Dicke der konsekutiven Abschnitte von einem der Teile ansteigend ist, während die Dicke der konsekutiven Abschnitte des anderen Teils abnehmend ist.
Die Dicke wird definiert durch eine Größe gemäß einer senkrechten Wirkungsachse, die in die Einpressrichtung übergeht.
Aufgrund der Tatsache, dass jede gegenüberliegende Seite in mehrere Abschnitte einer unabhängig berechneten Dicke unterteilt ist, kann man jedem dieser Abschnitte eine ausreichend geringe Kegelförmigkeit zuweisen (Kantenwinkel mit der Wirkungsachse), wobei dieser geringe Winkel notwendig ist, um das gute Festhalten der gegenüberliegenden Oberflächen durch konische Einpressung sicherzustellen. Obwohl die Länge des zusammengefügten Bereichs in einer Gelenkprothese notwendigerweise relativ gering ist, erlaubt das Aufeinanderfolgen der Abschnitte einen progressiven Übergang der auf die Verbindung einwirkenden Belastung von einem Bestandteil auf den, so dass die geschwächten Teile, da sie dünner gemacht sind, nicht einzig und allein die zu großen Belastungen ertragen, die einen Bruch bewirken können. Es sind Stufen vorgesehen, da, im Gegensatz zu einer Verbindung mit einem Einheitskegel des gleichen Winkels, die Stufen für ein Teil oder beide Teile keine inakzeptable mechanische Schwäche und starke Schwankungen der Dicke in den Materialien mit sich bringen, wobei exzessiver Druck gerade in der unmittelbaren Umgebung der starken Schwankungen des transversalen Abschnitts zu lokalisieren ist.
Das US-Patent Nr. 5 405 392 beschreibt nicht, dass die Dicke der konsekutiven Abschnitte von einem der Teile ansteigend ist, während die Dicke der konsekutiven Abschnitte des anderen Teils abnehmend ist. Dadurch werden die Druckunterschiede in den Massen in der unmittelbaren Umgebung des Verbindungspunktes verringert und Abnutzungserscheinungen verzögert. Dieses Ergebnis ist ebenfalls nicht im amerikanischen Patent beschrieben.
In der Fig. 12 der EP-A-0 308 297 wird ein Gelenkpfannenteil für eine Prothese beschrieben mit einer Schale, die ein kegelstumpfartiges Gehäuse zur Unterstützung begrenzt, in welches kraftschlüssig eine Pfanne 42 passt. Die Form dieser Pfanne wird nicht präzisiert. Die Querschnitte sowohl der Pfanne als auch der Schale von einer Seite der Unterstützung zur anderen sind in dieselbe Richtung zunehmend.
Jedes Teil beinhaltet eine kleine Anzahl (von 2 bis 20) an Stufen und die Größe der Achse von jeder Stufe übersteigt 1 mm.
Die Stufen bilden nicht selbst eine Oberflächenmikrostruktur oder ein Befestigungssystem, welches Zähne beinhaltet, sondern sie funktionieren jede wie kegelförmige Verbindungen, indem sie mit ihrem eigenen paarigen Abschnitt verbunden sind.
Vorzugsweise ist der Kantenwinkel jedes Abschnitts zu der Wirkungsachse (XX') kleiner als 5º und vorzugsweise kleiner als 3º.
Gemäß einer Weiterbildung sind die beiden zusammenzufügenden Teile nicht nur in der Achsenrichtung wirksam, sondern unterliegen außerdem einer starken Zugkraft in Richtung des anderen Teils entlang der Achse, so dass das männliche Teil leicht zusammengedrückt und das weibliche Teil leicht geweitet wird in den Grenzen der elastischen Eigenschaften, die jedem Material zu eigen sind. Die Verbindung wird so in eine Vorspannung versetzt und dies erhöht die Grenze, ab welcher relative Mikrobewegungen während der Benutzungsdauer auftauchen.
Diese Vorspannung kann zum Beispiel durch ein mit einem Gewinde versehenen äußeren Ende des männlichen Teils erzeugt werden, auf welches eine Mutter geschraubt ist, die auf den weiblichen Teil drückt, oder zum Beispiel durch eine Gewindestange, die den weiblichen Teil zusammenhält und in der Gewindebohrung im männlichen Teil Druck ausübt.
Die Kegel der aufeinanderfolgenden Abschnitte von einem der Teile können unterschiedlich sein, mit dem Ziel, absichtlich eine bessere Verteilung des Drucks entlang der Verbindung umzusetzen, um sich an die unterschiedlichen Materialdicken anzupassen.
Gemäß einer Weiterbildung hat ein Abschnitt von einem der Teile, der paarig ist zu einem Abschnitt des anderen Teils, eine unterschiedliche Konizität als der paarige Abschnitt, so dass eine bessere Verteilung des Drucks zwischen den beiden Enden des gleichen Abschnitts erreicht wird.
Die einzige Figur der beiliegenden Zeichnung illustriert die Erfindung.
Die Figur stellt einen Längsschnitt einer Gelenkprothese gemäß der Erfindung dar. Diese Prothese beinhaltet ein proximales weibliches Teil P und ein distales männliches Teil D, welches in das proximale Teil P eindringt. Das Teil P beinhaltet zu diesem Zweck eine zentrale Bohrung mit vier stufigen Abschnitten P1, P2, P3, P4, wobei die Dicke E2 der Stufe P2 kleiner ist als die Dicke E1 der Stufe P1 und so weiter entsprechend den Stufen.
Das distale Teil D beinhaltet ebenfalls vier Stufen D1, D2, D3, D4, die paarig sind zu den Stufen P1, P2, P3, P4, wobei die Dicke e1 der Stufe D1 dieses Mal kleiner ist als die Dicke e2 der Stufe D2 und so weiter für die Stufen D3 und D4. Jeder Abschnitt P1, P4 und sein jeweils gegenüberliegender Abschnitt D1, D4 ist kegelstumpfartig und bildet mit der Wirkungsachse (XX') einen Nachbarwinkel von 4º.
Das distale Teil D beinhaltet ein Gewinde T in derselben Achse wie die Wirkungsachse (XX'), in welchem eine Gewindestange F zur axialen Vorspannung festgeschraubt ist.

Claims

1. Gelenkprothese, die ein proximales Teil (P) und ein distales Teil (D) dergestalt beinhaltet, dass eines von beiden weiblich und das andere männlich ist, wenn sie entlang einer Wirkungsachse (XX') durch sich gegenüberliegende paarige Seiten eingepresst sind, wobei jede der gegenüberliegenden Seiten mehrere stufige Abschnitte beinhaltet, die jeweils kegelstumpfartig sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abschnitt gemäß einer durch die Wirkungsachse verlaufenden Schnittfläche in einer zu der Wirkungsachse (XX') senkrechten Richtung eine Dicke (E1, E2) aller konsekutiven Abschnitte von einem der Teile ansteigend ist, während in der selben senkrechten Richtung zu der Wirkungsachse (XX') eine Dicke (e1, e2) aller konsekutiven paarigen Abschnitte des anderen Teils abnehmend ist.

2. Prothese gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kantenwinkel jedes Abschnitts zu der Wirkungsachse (XX') kleiner als 5º und vorzugsweise kleiner als 3º ist.

3. Prothese gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel (F) zur axialen Vorspannung der Teile (P, D).

4. Prothese gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Teile (P, D) eine Gewindebohrung (T) in der gleichen Achse wie die Wirkungsachse (XX') beinhaltet, in welcher eine Gewindestange (F) zur axialen Vorspannung festgeschraubt ist.

5. Prothese gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelgrößen der aufeinanderfolgenden Abschnitte von einem der Teile (P, D) unterschiedlich sind.

6. Prothese gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt von einem der Teile (P, D), der mit einem Abschnitt des anderen Teils (D oder P) zusammenwirkt, eine vom paarigen Abschnitt unterschiedliche Kegelgröße aufweist.