DE69921526T2 - Bipolare Hüftprothese mit Verriegelungskopf - Google Patents

Bipolare Hüftprothese mit Verriegelungskopf Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkprothese mit einem Verrigelungselement.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei einem Hüftgelenk-Hemiarthroplast-Eingriff wird der proximale Teil eines Femurs durch ein geeignetes Hüftgelenk-Implantat bzw. eine Implantat-Baugruppe ersetzt, welche gelenkig genau in die natürliche Hüftgelenkpfanne eines Patienten paßt. Zwei Typen von Femoral-Prothesen normalerweise für Hüftgelenk-Hemiarthroplast-Eingriffe geeignet. Der eine Typ ist eine bipolare Prothese. Im allgemeinen weist eine bipolare Hüftgelenk-Prothese, wie sie in den US-Patenten Nr. 3.813.699 und 3.863.273 beschrieben ist, eine Schale mit einer Außenfläche auf, welche gelenkig mit der Hüftgelenkpfanne eines Patienten zusammenwirkt sowie eine Innenfläche, welche gelenkig mit dem Kugelkopfelement einer Femoralteil-Prothese zusammenwirkt. Der andere Typ einer Prothese wird oftmals als eine unipolare Endoprothese bezeichnet, bei welcher das prothertische Femoral-Teil ein kugelförmiges Kopfteil aufweist, welches groß genug ist, direkt mit der Hüftgelenkpfanne gelenkig zusammenzuwirken.
  • Ein Nachteil für die erfolgreiche Anwendung der bipolaren Hüftgelenkprothesen besteht darin, daß sie sich nach dem Einsetzen verlagern. Speziell kann der kugelförmige Kopf der Femoralkomponente von der Schale getrennt werden. Eine solche Trennung kann sich infolge einer abnormen Verdrehung des Beines ereignen oder nach einem Trauma, wie einem Sturz, der auch eine Verlagerung in einem natürlichen Hüftgelenk verursachen könnte. Ein Problem bei einigen bipolaren Hüftgelenk-Prothesen des Standes der Technik besteht darin, daß in diesen Fällen die Trennung nur durch weitere chirurgische Maßnahmen behoben werden kann.
  • Das US-Patent Nr. 4.798.610 beschreibt eine bipolare Femoral-Hüftgelenk-Prothese mit einem „schwimmenden" Verriegelungsring, womit Verbesserungen gegenüber dem US-Patent Nr. 4.241.463 erreicht werden sollen. Entsprechend dessen Veröffentlichung verlagert sich der Kugelkopf dieser Femoral-Prothese nicht von der Schale. Ferner kommt die Schale als Reaktion auf Kräfte, welche eine natürliche Hüfte verlagern würden, von der Hüftgelenkpfanne außer Eingriff. Die Verlagerung kann dann in einer Weise korrigiert werden ähnlich derjenigen, mit der eine Verlagerung der natürlichen Hüfte korrigiert wird.
  • Die Trennung von Komponenten innerhalb der Hüftgelenkpfanne wird jedoch nicht notwendigerweise bevorzugt. Bei der Korrektur einer solchen Trennung kann es schwierig sein, die Schale im Verlauf der Korrektur ordnungsgemäß auszurichten. Auch können die Trennung der Komponenten innerhalb der Hüftgelenkschale und die Korrektur eines solchen Zustandes zu einer Beschädigung der natürlichen Knochen des Patienten führen. Weiterhin kann die ordnungsgemäße Ausrichtung eines „schwimmenden" Verriegelungsringes, wie ein solcher in den US-Patenten Nr. 4.241.463 und 4.798.610 beschrieben ist, sogar beim normalen Gebrauch der Prothese problematisch sein.
  • Die US-Patente Nr. 4.044.403 und 4.172.296 beschreiben jeweils eine Gelenkprothese mit einem ersten Element mit einem im wesentlichen kugelförmigen Kopf und einem zweiten Element, das aus einer in einer Schale aufgenommenen Pfanne besteht. Die Schale hat eine Außenfläche, welche zur Implantation in einem Knochenhohlraum geeignet ist. Die Pfanne hat eine Außenfläche, die mit der Innenfläche der kongruent ist und eine Innenfläche, die zur Aufnahme des Kopfes des ersten Elementes geeignet ist. Die Pfanne ist mit einer Rille versehen, um ein elastisches Verriegelungselement festzulegen, welches beim Einsetzen des Kugelkopfes in die Pfanne nach innen verformbar ist und welches nach außen verformbar ist, um dem Austreten des Kopfes aus der Pfanne zu widerstehen. Das US-Patent Nr. 4.172.296 beschreibt ferner einen Vorsprung in der Schale zum Eingriff in einer anderen Rille der Pfanne zur Befestigung der Pfanne in der Schale.
  • Das US-Patent Nr. 5.263.988 beschreibt eine Prothesen-Baugruppe, welche eine Schale, einen Einsatz und einen Verriegelungsring umfaßt, welche zum Verriegeln der Baugruppe geeignet ist. Der Verriegelungsring ist geschlitzt, um das Einsetzen einer Femoralkopf-Prothese in den Hohlraum des Einsatzes zu erleichtern. Der Verriegelungsring weist auch Widerhaken auf, die derart geformt sind, daß sie in Vertiefungen in der Schale passen, um einem zufälligen Zerfall der Vorrichtung zu widerstehen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß ist eine Hemiarthroplast-Gelenkprothese vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche beschrieben ist. Weitere Merkmale sind in den beifügten Unteransprüchen beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird besser verständlich werden, wenn auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, betrachtet in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, wobei letztere darstellen:
  • 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gelenkprothese mit einer Gelenkpfanne und einer Endoprothesenkomponente.
  • 2 ist eine Innenansicht der erfindungsgemäßen Gelenkpfanne.
  • 3 ist eine Schnittansicht der Pfanne von 2, geschnitten entlang der Linie 3-3.
  • 4 ist eine Schnittansicht der Pfanne von 2, geschnitten entlang der Linie 4-4.
  • 5 ist eine Explosivdarstellung eines Kugelkopfes einer Endoprothesenkomponente, welches teilweise in die Gelenkpfanne von 2 eingesetzt ist.
  • 6 ist eine Explosivdarstellung eines Kugelkopfes und einer Gelenkpfanne von 5 mit vollständig eingesetztem Kopf.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Eine erfindungsgemäße Gelenkprothese 10 ist in 1 als eine Gelenkpfanne 12 in Verbindung mit einer proximalen Femoral-Endoprothese 14 dargestellt. Die Endoprothese 14 weist einen Schaft-Teil 16 auf, welcher im Medullarkanal eines Femurs aufgenommen wird, sowie einen Kugelkopf 18, welcher in der Gelenkpfanne 12 gelenkig zusammenwirkend einpaßbar ist. Die Gelenkpfanne 12 hat eine kugelförmige Innenfläche 20, in welche der Kugelkopf 18 gelenkig zusammenwirkend einpaßbar ist sowie eine im wesentlichen kugelförmige Außenfläche 22, welche in die natürlichen Hüftgelenkpfanne gelenkig zusammenwirkend einpaßbar ist.
  • Wie in den 2 bis 4 dargestellt, kann die Gelenkpfanne 12 in verschiedenen einzelnen Stücken bereitgestellt werden, nämlich eine Schale 24, eine Auskleidung 26 sowie ein Auskleidungs-Verriegelungsteil 28. Die Pfanne 12 weist auch eine Längsachse 30, einen oberen Scheitelpunkt 32 und eine untere Öffnung 34 auf. Die Schale 24 ist vorzugsweise aus einem biokompatiblen Metall, wie Titan, eine Titanlegierung oder ein rostfreier Stahl, hergestellt, und sie hat eine Innenfläche 36 sowie eine kugelförmige Außenfläche 22, welche derart ausgebildet ist, daß sie gelenkig mit einer natürlichen Hüftgelenkpfanne zusammenwirken kann. Die Außenfläche 22 der Pfanne 24 sollte entsprechend der Größe der Hüftgelenkpfanne des Patienten bemessen sein und wird im allgemeinen einen Durchmesser zwischen etwa 36 mm und 80 mm haben.
  • Die Auskleidung 26 ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise Polyethylen mit besonders hohem Molekulargewicht hergestellt. Die Auskleidung 26 hat eine Außenfläche 38, welche in die Innenfläche 36 der Schale 24 einpaßbar ist. Die Auskleidung 26 hat auch eine kugelförmige Innenfläche 20, welche geeignet ist, gelenkig mit dem Kugelkopf 18 einer Femoral-Endoprothese 14 zusammenzuwirken. Vorzugsweise bedeckt die kugelförmige Innenfläche 20 der Auskleidung 26 nicht mehr als eine Hälfte einer Kugel. Bei der Ausführungsform der 3 und 4 ist die Innenfläche 20 der Auskleidung 26 eine Halbkugel, und die Auskleidung 26 ist vollständig in der Schale 24 gelagert.
  • Das Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 kann ebenfalls aus einem Polymermaterial, wie beispielsweise Polyethylen mit besonders hohem Molekulargewicht geformt sein. Wie in den 3 und 4 dargestellt, hat das Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 eine obere Fläche 40, mit welcher die Auskleidung 26 an der Schale 24 anliegt. Das Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 hat auch eine nach innen gewandte Umfangskante 42, welche in ähnlicher Weise an einer gegenüberliegenden Umfangskante 44 anliegt, die auf der Innenfläche 38 der Schale 24 in der Nähe der unteren Öffnung 34 vorgesehen ist. Das Ineinandergreifen der Kanten 42 und 44 sichert das Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 gegen eine Trennung von der Schale 24. Bei der Ausführungsform der 3 und 4 liegt ein Teil der oberen Fläche 40 des Auskleidungs-Verriegelungsteiles 28 auch an einer nach unten gewandten Kante 46 auf der Innenfläche 38 der Schale 24 an. Bei dieser Ausführungsform verbleibt das Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 sogar dann in seiner vorgesehenen Position und Ausrichtung in der Schale 24, wenn dies die Auskleidung 26 aus bestimmten Gründen nicht tut.
  • Wie in den 3 und 4 dargestellt, erstreckt sich ein Verriegelungselement 48 von dem Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 aus. Das Verriegelungselement 48 ist in der Nähe der unteren Öffnung 34 der Pfanne 12 rund um den Umfang des Auskleidungs-Verriegelungs teiles 28 angeordnet und erstreckt sich nach innen zur Längsachse 30 der Pfanne 12 hin sowie in einer Richtung nach oben zum oberen Scheitelpunkt 32 der Pfanne 12 hin.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen erstreckt sich das Verriegelungselement 48 vom Auskleidungs-Verriegelungsteil 28 aus, aber ein Fachmann wird erkennen, daß auch andere Anordnungen möglich sind. Allgemein erstreckt sich das Verriegelungselement 48 von einem Bereich 50 angrenzend an die Schale 24 in der Nähe der unteren Öffnung 34 aus. Weiterhin muß das Verriegelungselement 48 nicht unbedingt um den Umfang der unteren Öffnung 34 herum angeordnet sein, sondern es kann auch aus einer Vielzahl diskreter Verriegelungselemente bestehen.
  • Das Verriegelungselement 48 ist elastisch und kann als Reaktion auf eine von der unteren Öffnung 34 zum oberen Scheitelpunkt 32 hin gerichtete Einsetzkraft verformt werden, wobei eine solche Einsetzkraft durch das Einsetzen des Kugelkopfes 18 einer Femoral-Endoprothese 14 in die untere Öffnung 34 der Pfanne 12 aufgebracht wird. Eine Umfangsrille 52 ist auf der Oberseite 54 des Verriegelungselementes 48 angeordnet, um Spiel zur Verformung des Verriegelungselementes 48 zu schaffen. Es können auch Längsrillen 55 vorgesehen werden, um die Verformung des Verriegelungselementes 48 zu unterstützen.
  • Als Reaktion auf eine Einsetzkraft verformt sich das Verriegelungselement 48 aus einer ersten Position (3 und 4), welche einen ersten Nominal-Durchmesser 56 definiert, nach außen von der Längsachse 30 der Pfanne 12 weg, um einen zweiten größeren Durchmesser 58 (5) zu definieren. Das elastische Verriegelungselement 48 kehrt dann nach dem Wegfall der Einsetzkraft in seine erste Position zurück, so als wenn der Kugelkopf 18 einer Femoral-Endoprothese hinter das Verriegelungselement 48 eingeführt wurde, um sich an die kugelförmige Innenfläche 20 der Auskleidung 26 (6) anzulegen.
  • Ein Kopf-Kontaktteil 60 des Verriegelungselementes 48 kann ein Kugelflächenbereich sein, welcher, wenn sich das Verriegelungselement in seiner ersten Position befindet, einen Oberflächenteil auf einer Projektion der kugelförmigen Innenfläche 20 der Auskleidung 26 definiert. Auf diese Weise wird der Kopf-Kontaktteil 60 den Kugelkopf 18 entlang eines Kontaktbereiches berühren. Ein Fachmann wird verstehen, daß auch andere Kopf-Kontaktteile angewandt werden können einschließlich eines abgerundeten Kontaktteiles (nicht dargestellt), welcher den Kugelkopf 18 nur an einem Punkt oder entlang einer Linie rund um den Umfang der unteren Oberfläche 34 berührt.
  • Allgemein wird der Kugelkopf 18 einen Durchmesser 62 zwischen etwa 22 mm und 32 mm haben. Der erste Nominal-Durchmesser 54 ist kleiner als der Durchmesser 62 des Kugelkopfes 18, aber das Verriegelungselement 48 verformt ihn zu einem zweiten, größeren Durchmesser 56, welcher mindestens so groß ist wie der Durchmesser 62 des Kugelkopfes 18. Auf diese Weise verformt der Kugelkopf 18 das Verriegelungselement 48 beim Einsetzen in die Pfanne 12, passiert das Verriegelungselement 48 und legt sich gelenkig an die Innenfläche 20 der Auskleidung 26 an, wenn das Verriegelungselement 48 in seine Ausgangsposition zurückkehrt.
  • Wenn der Kugelkopf 18 vollständig in die Pfanne 12 eingesetzt ist und das Verriegelungselement 48 in seine Ausgangsposition zurückkehrt, berührt der Kopf-Kontaktbereich 60 des Verriegelungselementes 48 den Kugelkopf 18, um diesen mit der kugelförmigen Innenfläche 20 der Auskleidung 26 in Kontakt zu halten und eine Trennung des Kugelkopfes 18 von der Pfanne 12 zu verhindern. Sollte eine Trennung eintreten, dann kann der Kugelkopf 18 wieder in den Pfanne 12 eingesetzt werden, indem der Kugelkopf 18 ausgerichtet und eine Einsetzkraft aufgebracht wird, um den Kugelkopf 18 durch das Verriegelungselement 48 hindurch zu stoßen, wie es in den 5 und 6 dargestellt ist. Infolge der Gestaltung des erfindungsgemäßen Verriegelungselementes 48 ist die zum Wiedereinsetzen des Kugelkopfes 18 in die Pfanne 12 erforderliche Einsetzkraft geringer als die Subluxationskraft, die zum Trennen von Kugelkopf 18 und Pfanne 12 erforderlich ist, was es schwer macht, den Kugelkopf 18 von der Pfanne 12 zu trennen, aber es leicht macht, den Kugelkopf 18 wiedereinzusetzen, wenn eine Trennung erfolgt sein sollte.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen sowie Merkmale und Anwendungen beschrieben wurde, sind zahlreiche Abwandlungen oder äquivalente Lösungen möglich, ohne den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.

Claims (18)

  1. Hemiarthroplast-Gelenkprothese (10) umfassend: eine Schale (24) mit einer kugelförmigen Gelenk-Außenfäche (22) zum gelenkartigen Zusammenwirken mit der Hüftgelenkpfanne, einer Innenfläche (36), einer Längsachse (30), einer unteren Öffnung (34) sowie einem oberen Scheitelpunkt (32); eine in die Innenfläche (36) der Schale in der Nähe des oberen Scheitelpunktes (32) der Schale einpaßbare Auskleidung (26) mit einer kugelförmigen Innenfläche (20) zum gelenkartigen Zusammenwirken mit einer Femoralkopf-Prothese (18) und ein in der Schale (24) angeordnetes und in die Innenfläche (36) der Schale (24) in der Nähe der unteren Öffnung (34) einpaßbares Verriegelungs-Auskleidungselement (28), welches mindestens ein mit ihm integriertes elastisches Verriegelungselement (48) aufweist, das sich von einem Bereich (50) in der Nähe der unteren Öffnung (34) der Schale nach innen zur Längsachse (30) der Schale sowie zumindest teilweise nach oben in Richtung zum Scheitelpunkt (32) der Schale hin erstreckt, wobei dieses elastische Verriegelungselement (48) als Reaktion auf eine von der unteren Öffnung (34) her gerichtete Einsetzkraft aus einer ersten Position, welche einen ersten Nominaldurchmesser (56) von der Längsachse (30) der Schale weg nach außen definiert, in eine zweite Position verformbar ist, welche einen größeren Durchmesser (58) definiert, wobei das Verriegelungs-Auskleidungselement (28) eine obere Fläche (40) hat, welche sich an die untere Fläche (46) der Auskleidung (26) anlegt und wobei das Verriegelungs-Auskleidungselement (28) eine untere Plandrehfläche (42) aufweist, welche sich an eine obere Plandrehfläche (44) anlegt, die in der Innenfläche (36) der Schale ausgebildet ist, um das Verriegelungs-Auskleidungselement (28) gegen eine innere Bewegung in bezug auf die Schale (24) zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungs-Auskleidungselement (28) ferner eine Rille (52) aufweist, welche in dem Auskleidungselement (28) in der Nähe der oberen Fläche (54) mindestens einen elastischen Verriegelungselementes (48) eingebracht ist, um dem elastischen Verriegelungselement (48) Spiel für die Verformung als Reaktion auf die von der unteren Öffnung (34) her gerichtete Einsetzkraft zu verleihen.
  2. Prothese nach Anspruch 1, bei welcher das eleastische Verriegelungselement (48) nach dem Wegfall der Einsetzkraft in seine erste Position zurückkehrt.
  3. Prothese nach Anspruch 1, bei welcher mindestens ein Verriegelungselement (48) einen kugelförmigen Oberflächenteil (60) hat, damit, wenn sich das mindestens eine Verriegelungselement (48) in seiner ersten Position befindet, dasselbe einen Oberflächenteil auf der kugelförmigen Innenfläche (20) der Auskleidung (26) definiert.
  4. Prothese nach Anspruch 1, welche ferner ein Schaftelement (16) mit einem Kugelkopf (18) umfaßt, welcher derart ausgebildet ist, daß er mit der kugelförmigen Innenfläche (20) der Auskleidung (26) gelenkartig zusammenwirkt.
  5. Prothese nach Anspruch 4, bei welcher der Kugelkopf (18) einen Durchmesser (62) hat, welcher größer ist als der durch das Verriegelungselement (28) definierte erste Nominaldurchmesser (56).
  6. Prothese nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher der Kugelkopf (18) derart bemessen ist, daß er das Verriegelungselement (28) als Reaktion auf eine auf den Kugelkopf (18) ausgeübte Einsetzkraft von unten aus seiner ersten Position in seine zweite Position verformt, wodurch es dem Kugelkopf (18) ermöglicht wird, den zweiten größeren Durchmesser (58) des Verriegelungselementes (28) zu passieren und gelenkartig mit der kugelförmigen Innenfläche (20) der Auskleidung (26) zusammenzuwirken, wobei der Kugelkopf (18) ferner derart bemessen ist, daß es dem elastischen Verriegelungselement (28) ermöglicht wird, zu seinem ersten Nominaldurchmesser (56) zurückzukehren, nachdem der Kugelkopf (18) mit der Innenfläche (20) der Auskleidung (26) zum Eingriff gekommen ist.
  7. Prothese nach Anspruch 6, bei welcher die Einsetzkraft, die erforderlich ist, um den Kugelkopf (18) durch die untere Öffnung (18) einzusetzen und dabei das mindestens eine Verriegelungselement (48) zu verformen sowie den Eingriff mit der Innenfläche (20) der Auskleidung (26) herzustellen, kleiner ist als die Ausziehkraft, die erforderlich ist, um den Kugelkopf (18) aus seinem Eingriff mit der Innenfläche (20) der Auskleidung (26) zu entfernen.
  8. Prothese nach Anspruch 4, bei welcher die Gelenkprothese (10) eine bipolare Hemiarthroplast-Hüftgelenkprothese ist.
  9. Prothese nach Anspruch 8, bei welcher der Schaft (16) in den Femur einpaßbar ist.
  10. Prothese nach Anspruch 8, bei welcher das Wiedereinsetzen des Kugelkopfes (18) in die Schale (24) im Anschluß an das Herausziehen des Kugelkopfes (18) aus der Schale (24) nach dem Einsetzen der Prothese beim Patienten ohne chirurgischen Eingriff erfolgen kann.
  11. Prothese nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher sich das mindestens eine Verriegelungs-Auskleidungselement (28) rund um den Umfang der Öffnung (34) erstreckt.
  12. Prothese nach Anspruch 11, bei welcher sich die Rille (52) rund um den Umfang der Öffnung (34) erstreckt.
  13. Prothese nach Anspruch 12, bei welcher im Verriegelungs-Auskleidungselement (28) mindestens eine Längsrille (55) geformt ist.
  14. Prothese nach Anspruch 6, bei welcher der Kugelkopf (18) einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der kugelförmigen Innenfläche (20) der Auskleidung ist, wobei der Betrag jedes der Durchmesser zwischen etwa 22 Millimeter und 32 Millimeter liegt.
  15. Prothese nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher der Durchmesser der kugelförmigen Außenfläche (36) der Schale zwischen etwa 36 Millimeter und 80 Millimeter liegt.
  16. Prothese nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher das Verriegelungselement (28) aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht hergestellt ist.
  17. Prothese nach Anspruch 16, bei welcher die Schale aus Metall hergestellt ist.
  18. Prothese nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welcher die kugelförmige Innenfläche (20) der Auskleidung (26) nicht mehr als die Hälfte einer Kugel umfaßt.
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