DE69921591T2

DE69921591T2 - Hüfttgelenkpfannne mit Stopfen für Schraubenlöcher

Info

Publication number: DE69921591T2
Application number: DE69921591T
Authority: DE
Inventors: Jr. Alfred F. Decarlo
Original assignee: DePuy Products Inc
Current assignee: DePuy Products Inc
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2019-12-25
Also published as: DE69921591D1; JP2000225128A; EP1016385A2; EP1016385B1; AU766569B2; EP1016385A3; JP4097868B2; US6152962A; AU6556499A

Description

Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Pfropfen für Kuppel-Schraubenlöcher in den Metallpfannen zweiteiliger Hüftgelenkpfannensysteme, welche typischerweise aus einer Metallpfanne und aus einer Kunststoff-Sockel-Lagerschale bestehen. Eine solche Vorrichtung wird in der Veröffentlichung US-A-5.645.606 beschrieben, welche auch den Oberbegriff von Anspruch 1 definiert.
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Eine zweiteilige Hüftgelenkpfannen-Prothese besteht aus einer Metallpfanne und aus einer Kunststoff-Sockel-Lagerschale, welche in der Metallpfanne plaziert ist. Bei vielen dieser Metallpfannen sind Öffnungen oder Löcher vorgesehen, um Knochenschrauben aufzunehmen und die Pfanne mit dem Knochen zu verschrauben und eine zusätzliche Befestigung zu schaffen, bevor die Lagerschale in der Pfanne plaziert wird. Eine Folge der Öffnungen besteht darin, daß beim Verschleiß der Kunststoff-Lagerschalen feine Teilchen entstehen, welche durch diese Öffnungen in den Knochen eindringen.
Ein Pfropfen zum Verschließen von Öffnungen ist im US-Patent Nr. 5.549.694 beschrieben worden, wobei dieser Pfropfen eine kuppelförmige Scheibe umfaßt, welche in die zylindrische Öffnung eingesetzt und dann verformt wird, um das Loch abzudichten.
Schrauben werden zur verbesserten Fixierung einer Hüftgelenkpfanne am Knochen eingesetzt, wenn beispielsweise der Hüftgelenkknochen zurückgebildet ist. Grundsätzlich wird ein Chirurg eine Pfanne ohne Löcher wählen, wenn keine Rückbildung erkennbar ist, und eine Pfanne mit zwei oder noch mehr Schraubenlöchern, wenn die Mängel des Knochens schwerwiegend sind.
Typischerweise sind die Schraubenlöcher derart geformt, daß auf eine kugelförmige Öffnung ein eingeengter Bereich und dann ein kegelförmiger Bereich mit gegenüber dem ein geengten Bereich zunehmend größerem Durchmesser folgt. Weiterhin ist typischerweise der Schraubenkopf kugelförmig, und der Schraubenschaft hat einen Durchmesser, welcher kleiner ist als derjenige des eingeengten Bereiches in der Öffnung der Pfanne. Diese Anordnung gestattet eine winkelmäßige Ausrichtung der Schraube im Schraubenloch. Somit kann der Chirurg ein Schraubenloch auswählen und dann die Schraube in den am günstigsten gelegenen Bereich gesunden Knochens einschrauben, wo sie dann verankert ist.
Die vorliegende Erfindung weist einen verbesserten Öffnungs-Pfropfen auf, welcher zur Verwendung in bestimmten Typen von Öffnungen, wie in Schraubenlöchern, ausgebildet ist. Vorzugsweise betrifft die vorliegende Erfindung einen Pfropfen zur Verwendung in einem Schraubenloch, wobei dieses Schraubenloch derart geformt ist, daß es eine Schraube mit zunehmendem Durchmesser und kugelförmig ausgebildetem Schraubenkopf aufnimmt und deren Ausrichtung gestattet.
Der Pfropfen, welcher ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, weist einen ersten Bereich auf, der vorzugsweise kugelförmig und derart bemessen ist, daß er in die kugelförmige Öffnung des Hüftgelenkpfannen-Schraubenloches paßt. Ein zweiter, vorzugsweise zylindrischer Bereich, der sich an den ersten Bereich anschließt, ist derart bemessen, daß er durch die Einengung des Loches paßt, und ein dritter Bereich hat die Form einer verformbaren Scheibe, die sich an den zylindrischen Bereich anschließt und die komprimiert fest in das Loch eingefügt wird, um dieses abzudichten. Der Scheiben-Bereich hat einen unverformten maximalen Außendurchmesser D_o, der kleiner ist als der Durchmesser D_n der eingeengten Öffnung, und einen Durchmesser D_f im verformten Zustand, der größer ist als der Durchmesser D_n der eingeengten Öffnung. Die Scheibe wird von der kugelförmigen Öffnung her durch die zylindrische Öffnung eingeführt und dann verformt, wodurch der Pfropfen in dem Loch arretiert wird. Auf diese Weise wird das Eindringen von Teilchen durch die Öffnung verhindert.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Hüftgelenkpfanne mit vorher durch Pfropfen verschlossenen Schraubenlöchern bereit. Die entnehmbaren Pfropfen werden vor dem Einsatz in den Schraubenlöchern plaziert. Die Pfropfen können vor oder nach der Implantation entfernt werden.
Die Pfropfen können vor der Anwendung in den Schraubenöffnungen der Hüftgelenkpfanne plaziert und dann entfernt werden, wenn der Arzt annimmt, daß in bestimmten Bereichen des Hüftgelenkknochens eine zusätzliche Befestigung mittels Schrauben erwünscht ist.
Es wird auch eine Vorrichtung zum Entfernen des Pfropfens, beispielsweise ein Instrument, das den Pfropfen erfaßt, um ihn zu entfernen, beschrieben.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Schnittansicht des Pfropfens, der Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, vor der Verformung des Pfropfens.
2 zeigt eine Hüftgelenkpfanne mit Schraubenlöchern.
3 zeigt einen Querschnitt einer Metallpfanne mit dem dort eingesetzten, noch nicht verformten Pfropfen von 1.
4 zeigt einen Querschnitt des Pfropfens in der Hüftgelenkpfanne.
5 zeigt ein Werkzeug, welches benutzt wird, um den Pfropfen zu verformen, mit den Querschnitten des Pfropfens vor und nach der Verformung.
Die 6 bis 9 zeigen alternative Ausführungsformen des Pfropfens.
10 zeigt eine Vorrichtung zur Entnahme des Pfropfens.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung.
Nunmehr auf 1 Bezug nehmend ist dort ein Pfropfen 10 entsprechend der Erfindung vor der Verformung dargestellt.
Der Pfropfen 10 besteht aus einem kugelförmigen Randbereich 11, der in einen zylindrischen Bereich 12 übergeht, und endet in einem kuppelförmigen Bereich 13, der an den zylindrischen Bereich 12 angrenzt.
Der Pfropfen 10 wird vorzugsweise aus einem verformbaren, biokompatiblen Material, wie Kunststoff oder Metall hergestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein weiches, chemisch reines Titan zusammen mit einer Metallschale aus einer Ti-6A1-4V-Legierung verwendet. Der Pfropfen 10 kann aus einem ebenen Metallstück der Abmessungen eines Pfropfens 10 geformt und tiefgezogen werden.
Nun wird auf die 2 bis 4 Bezug genommen, wo ein System entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Eine Hüftgelenkpfanne 20 ist zur Verwendung zusammen mit dem Pfropfen 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Hüftgelenkpfanne 20 umfaßt eine kugelförmige Außenschale 41 mit einem kugelförmigen Innenbereich 40 und mit mindestens einer Schraubenöffnung 21. In den 3 und 4 ist der Pfropfen 10 in die Schraubenöffnung 21 der Hüftgelenkpfanne 20 eingesetzt. Die Öffnung 21 hat eine innen angeordnete (d.h. dem inneren Kugelbereich 40 der Pfanne zugewandte) kugelförmige Öffnung 22, eine eingeengte zylindrische Öffnung 23 mit einem Durchmesser D_n und eine außen gelegene (d.h. der Außenfläche 25 der Schale 20 zugewandte) kegelförmige Öffnung 24. Der Durchmesser D_n der zylindrischen Öffnung 23 ist kleiner als der minimale Durchmesser D_x der kugelförmigen Öffnung 22 und der kegelförmigen Öffnung 24.
Der kugelförmige Bereich 11 des Pfropfens 10 ist derart geformt, daß er in die kugelförmige Öffnung 22 paßt. Der Durchmesser des kegelförmigen Bereiches 12 und der Durchmesser D_o des Scheibenbereiches 13 sind jeweils kleiner als der Durchmesser D_n der eingeengten Öffnung 23, so daß die Scheibe 13 durch die eingeengte Öffnung 23 paßt und der kugelförmige Bereich 11 in der kugelförmigen Öffnung 22 der Pfanne 20 anliegt.
Nun wird auf die 4 Bezug genommen, wo der Pfropfen 10, verformt durch das Instrument 30 von 5, dargestellt ist. Das Instrument 30 weist ein Ende 31 auf, dessen Durchmesser D_i kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser des Pfropfens 10 und dessen Form allgemein den Bereichen der Schraubenöffnung 21 mit der kugelförmigen Öffnung 22 und der eingeengten Öffnung 23 entspricht. Wenn der Pfropfen 10 in der Öffnung 21 plaziert ist, wie es in 1 dargestellt ist, wird das Ende 31 des Instrumentes im Pfropfen 10 plaziert und zum Verformen der Scheibe 13 in einer Richtung aus der Pfanne 20 heraus umgeformt. Wie in 4 dargestellt, ist der resultierende Durchmesser D_f der verformten Scheibe 13 größer als der Durchmesser D_o der unverformten Scheibe 13. Die Scheibe 13 erstreckt sich auch in den kegelförmigen Bereich 24 der Öffnung 21, welcher einen größeren Durchmesser hat als der Durchmesser D_n der eingeengten Öffnung 23. Der Pfropfen 10 liegt im verformten Zustand an drei Flächen an: an der kugelförmigen Öffnungsfläche 22, an der Fläche 23 der eingeengten Öffnung und an der kegelförmigen Öffnungsfläche 24.
Nun wird auf die 6 bis 10 Bezug genommen, wo eine andere Ausführungsform des Pfropfens dargestellt ist. Die Pfropfen 50 und 50a umfassen jeweils einen Randbereich 51, der in eine Oberseite 55 bzw. 55a mit einem geprägten Schlitz 56 bzw. 56a mündet, wobei sich dieser Schlitz nur teilweise über die Oberseite 55 bzw. 55a erstreckt. Der geprägte Schlitz 56 bzw. 56a soll das Durchstechen zur Entnahme mittels des Pfropfen-Entnahmewerkzeuges 60 (10) erleichtern. Der Randbereich 51 bzw. 51a fällt zu einem zylindrischen Bereich 52 bzw. 52a ab und endet in einem Saumbereich 53 bzw. 53a, welcher Zungen 54 bzw. 54a aufweist, die sich nach außen erstrecken.
Beim Einsatz wird der Pfropfen 50, wie in 7 dargestellt, in der Schraubenöffnung 21 der Hüftgelenkpfanne 20 plaziert. Die Pfanne 20 kann vor der Verwendung in der Chirurgie mit dem Pfropfen 50 bzw. einer Vielzahl von Pfropfen bei einer Vielzahl von Schraubenöffnungen komplettiert werden. Der Randbereich 51 des Pfropfens 50 ist derart geformt, daß er sich an die kugelförmige Öffnung 22 anpaßt, während der zylindrische Bereich 52 in der eingeengten Öffnung 23 sowie der Saumbereich 53 in der kegelförmigen Öffnung 24 zu liegen kommen.
Beim Einsatz wird der Pfropfen 50a, wie in 8 dargestellt, in der Schraubenöffnung 21 der Hüftgelenkpfanne 20 plaziert. Die Pfanne 20 kann zur Bereitstellung für die Chirurgie mit dem Pfropfen 50a durch Einsetzen in die Schraubenöffnung 21 bzw. einer Vielzahl von Pfropfen bei einer Vielzahl von Schraubenöffnungen komplettiert werden.
Der Saum 53a des Pfropfens 50a ist derart geformt, daß er sich an die kugelförmige Öffnung 22 anpaßt, während der zylindrische Bereich 52a in der zylindrischen Öffnung 23 und der Randbereich 51a in der kegelförmigen Öffnung 24 zur Anlage kommen.
Die Durchmesser der Säume 53 bzw. 53a und die Randbereiche 51 bzw. 51a sind anfangs größer als der Durchmesser D_n der zylindrischen Öffnung 23, während der Durchmesser der zylindrischen Bereiche 52 bzw. 52a ausreichend klein ist, um es zu ermöglichen, daß der zylindrische Bereich im Durchmesser der eingeengten Öffnung zu liegen kommt.
Auf 7 Bezug nehmend ist der Saum 53 verformbar, so daß der Durchmesser desselben kleiner ist als derjenige der eingeengten Öffnung 23, was die Entnahme aus der Schraubenöffnung 21 von der Seite des kugelförmigen Innenbereiches 40 der Pfanne 20 her ermöglicht.
Auf 8 Bezug nehmend ist der Saum 53a verformbar, so daß der Durchmesser desselben kleiner ist als derjenige der eingeengten Öffnung 23, was die Entnahme aus der Schraubenöffnung 21 von der Seite der Außenfläche 25 der Pfanne her ermöglicht.
10 zeigt ein Pfropfen-Entnahmewerkzeug 60, welches als ein Teil des Systems der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. Das Pfropfen-Entnahmewerkzeug 60 umfaßt einen Griff 61 und eine Harpune 62 mit einem Einführungs-Ende 63 mit einem abgeschrägten und angespitzten Endstück 64.
Bei der Verwendung wird das Einführungs-Ende 63 des Pfropfen-Entnahmewerkzeuges 60 durch den Schlitz 56 bzw. 56a in das Ende 55 bzw. 55a des Pfropfens 50 bzw. 50a eingeführt. 9 zeigt wie die Spitze 62 des Pfropfen-Entnahmewerkzeuges 60 durch den Schlitz 56 eingeführt und um 90° gedreht wird. Der Pfropfen 50 kann nun aus der Pfanne 20 durch Ziehen am Griff 61 des Pfropfen-Entnahmewerkzeuges 60 entnommen werden. Die Zugkräfte veranlassen die Zungen 54 des Saumes 53 zu einer Verformung nach innen, so daß der Saum 53 die eingeengte Öffnung 23 passieren kann, um den Pfropfen 50 aus der Pfanne 20 zu entfernen.
Der Pfropfen 50 in 7 kann vor oder nach der chirurgischen Plazierung der Pfanne 20 entfernt werden. Der Pfropfen 50a kann nur vor der chirurgischen Plazierung entfernt werden, weil er von der Außenseite aus entfernt wird, welche in der Plazierung beim Patienten nicht ohne weiteres zugänglich ist.
Das Pfropfen-Entnahmewerkzeug 60 kann auch angewandt werden, wenn sich in den Pfropfen 10, 50 oder 50a keine Schlitze 56 bzw. 56a befinden. Die Spitze 64 am Ende 63 der Harpune 62 kann zum Durchstechen des Pfropfens 10, 50 oder 50a benutzt werden. Das Entnahmewerkzeug 60 kann dann so gedreht werden, daß das Ende 63 die Rückseite bzw. das Ende des Pfropfens 50 erfaßt.
Die Pfropfen 50 bzw. 50a werden vorzugsweise aus einem verformbaren, biokompatiblen Material, wie Kunststoff oder Metall hergestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein weiches, chemisch reines Titan zusammen mit einer Metallschale aus einer Ti-6A1-4V-Legierung verwendet. Die Pfropfen 50 bzw. 50a können aus einem ebenen Metallstück mit den Abmessungen der Pfropfen 50 bzw. 50a geformt und tiefgezogen werden.
Obwohl diese Erfindung unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, daß Abwandlungen vorgenommen werden können ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen, was für den Fachmann klar sein dürfte.

Claims

Hüftgelenkpfanne (20) zur Aufnahme einer Lagerschale, wobei die Pfanne umfaßt: einen Grundkörper mit einer Innenfläche zur Aufnahme der Lagerschale, einer Außenfläche zum Eingriff in den Knochen sowie einer Öffnung (21), welche durch den Grundkörper von der Innenfläche zur Außenfläche verläuft, wobei die Öffnung (21) aufweist: (a) einen ersten Bereich (22), welcher vom Inneren des Grundkörpers aus zugänglich ist und einen Querschnitt mit einem ersten Öffnungsdurchmesser (Dx) hat; (b) einen zweiten Bereich (23), welcher an den ersten Bereich anschließt, vom ersten Bereich (22) in radialer Richtung nach außen gelegen ist und einen zweiten Öffnungsdurchmesser (Dn) hat, der kleiner ist als der erste Öffnungsdurchmesser und (c) einen dritten Bereich (24), welcher an den zweiten Bereich (23) anschließt, vom zweiten Bereich in radialer Richtung nach außen gelegen ist und einen dritten Öffnungsdurchmesser (Dx) hat, der größer ist als der zweite Öffnungsdurchmesser; einen verformbaren Pfropfen (10), der in die Öffnung (21) fest eingesetzt ist, um die Öffnung (21) abzudichten, wobei dieser Pfropfen (10) umfaßt: einen ersten Pfropfenbereich (11) mit einem ersten Pfropfendurchmesser, der größer ist als der zweite Öffnungsdurchmesser (Dn); einen zweiten Pfropfenbereich (12) mit einem zweiten Pfropfendurchmesser, der mindestens so klein ist wie der zweite Öffnungsdurchmesser (Dn) und einen dritten Pfropfenbereich (13), der einen verformbaren Bereich umfaßt, wobei der erste Pfropfenbereich im ersten Bereich der Öffnung, der zweite Pfropfenbereich im zweiten Bereich der Öffnung und der dritte Pfropfenbereich im dritten Bereich der Öffnung positioniert ist, wodurch der Pfropfen in der Öffnung eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Bereich eine verformbare Scheibe umfaßt, wobei: (i) diese Scheibe vor dem Einsetzen eine konkave Seite, eine konvexe Seite und einen Durchmesser hat, welcher kleiner als der erste und der dritte Öffnungsdurchmesser (Dx) und größer als der zweite Öffnungsdurchmesser (Dn) ist; (ii) der Pfropfen vom Inneren des Grundkörpers aus in die Öffnung (21) mit der konvexen Seite zum Inneren des Grundkörpers hin gerichtet einsetzbar ist und (iii) die Scheibe als Ergebnis der Verformung ausbeulbar ist, so sich ein nach dem Äußeren des Grundkörpers hin gerichteter konvexer Bereich ergibt.
Hüftgelenkpfanne (20) nach Anspruch 1, bei welcher die Öffnung (21) eine Schraubenöffnung zur Aufnahme einer Knochenschraube aufweist.
Hüftgelenkpfanne (20) nach Anspruch 2, bei welcher der erste Bereich (22) der Öffnung (21) eine kugelförmige Öffnung, der zweite Bereich (23) eine zylindrische Öffnung und der dritte Bereich (24) eine kegelige Öffnung umfaßt.
Hüftgelenkpfanne (20) nach Anspruch 1, bei welcher der erste Bereich der Öffnung (21) eine Kugelform aufweist