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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Femur-Prothese zum Anwenden
an einen menschlichen Körper.
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Stand der
Technik
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Konventionellerweise
sind künstliche
Hüftgelenke
aus einem in ein Hüftbein
eingefügten
Sockel und einer Femur-Prothese zusammengesetzt worden, die einen
Stamm und einen sphärischen
Kopf am Ende aufweist, der dazu in der Lage ist, drehbar mit dem
Sockel in Eingriff zu kommen.
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Allgemein
wird der aus einem Metall, wie etwa Edelstahl oder einer Kobaltchromlegierung
gefertigte Stamm in einen Femurkanal eingeführt und durch Verwendung einer
zementierenden Verbindung zwischen dem Stamm und der Kanalwand fixiert.
Auf der Hüftgelenkspfannenseite
wird der Sockel an einen Hüftknochen
zementiert, welcher den sphärischen
Kopf des Stamms aufnimmt.
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Insbesondere
wird der Stamm tief in den länglichen
Kanal des Femur eingeführt,
und wenn das künstliche
Hüftgelenk
belastet wird, verursacht ein gewisser Unterschied im Young-Modul
zwischen dem Metallstamm und dem natürlichen Gewebe unterschiedliche
Beträge
ihrer Deformation, was dann aufgrund der Entspannung zwischen der
Zementverbindung und dem Knochen oder zwischen dem Metallstamm und
dem Knochen zu einem Absinken des Stamms zum Knochen führt. Dies
führt zu
einem Verlust der Verbindungsfunktion des Hüftgelenks durch Lockerwerden
zwischen den Elementen oder im Extremfall zur Abtrennung des Stamms
aus der Femurhöhlung.
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Es
sind Versuche unternommen worden, das Lösen zwischen dem Zement und
dem Knochen oder dem Metallstamm zu verhindern. Beispielsweise ist das
Stammmaterial durch Titan oder seine Legierungen gegenüber vorherigem
Edelstahl oder einer Co-Cr-Legierung
ersetzt worden, um das Young-Modul des Stamms demjenigen des Knochengewebes anzunähern, was
dann den Stamm vorbehaltlich der Ablenkung des Knochens einfach
verbiegt. Dieser Versuch konnte das Loslösungsproblem nicht vollständig lösen.
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Eine
andere Verbesserung ist versucht worden, bei der der Stamm so ausgebildet
ist, dass die Außenseite
des Stammes sich den Innenabmessungen des kosmetischen Teils im
Natürlichen
annähert, um
den Spalt zwischen der Stammoberfläche und dem Knochenkanal auf
so eng wie möglich
zu vermindern, dann Anbringen des Stamms im Knochen ohne Verwendung
jeglicher Zementverbindung. Es war jedoch schwierig, den Stamm in
einer duplizierten Form so genau am inneren Kanalprofil zu konfigurieren.
In der Praxis sind hinreichend verfügbare Hüftgelenksprodukte, außer im Falle
von Maßanfertigungsprodukten,
nicht erhalten worden, weil die Patienten einen großen Unterschied
bei den Innenfemurprofilen aufweisen.
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Kürzlich beschreibt
bei einem weiteren Versuch das US-Patent Nr. 4,895,572 eine verriegelnde Femur-Prothese,
welche chirurgische Schrauben verwendet, welche durch die durch
den Stamm ausgebildeten Öffnungen
hindurchgehen und dann ohne Verwendung von Zementmaterial den Stamm
direkt am Femurhohlraum fixieren.
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Die
Schraube umfasst einen geraden Teil und einen Schraubteil, der um
ein Schraubgewinde in der Schraublänge breiter ist als der gerade
Teil, und andererseits ist die innerhalb des Prothesenstamms ausgebildete Öffnung dafür eingestellt,
einen inneren Durchmesser aufzuweisen, der so breit ist, dass der Schraubteil
der Schraube hindurch passt, was zu lockeren Spalten zwischen der
Schraube und der Innenwand der Öffnung
führt.
Dieses Verfahren kann schwere mechanische Instabilitätsprobleme
relativer Bewegung, wie etwa einer Mikrobewegung, des Stamms in
Bezug auf den Knochen verursachen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Unter
Berücksichtigung
der obigen, dem Stand der Technik inhärenten Probleme ist es eine Aufgabe
der Erfindung, eine Femur-Prothese bereitzustellen, die einen Stammkörper für eine lange
Lebensdauer aufweist, der in einen Femurknochen implantiert werden
soll, wobei der Stammkörper
zur Fixierung innerhalb des Femurknochens durch Verwendung eines
Systems zum Entspannen der am Femurknochen anliegenden Spannung
in der Lage ist, um den Knochen und den Stammkörper dazu zu bringen, sich
einfach zu verbiegen, wenn äußere Kraft
an der Femur-Prothese und dem Femurknochen aufgebracht wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung umfasst die Femur-Prothese mit einem
Stammkörper
ein Verankerungsloch orthogonal zur Achse des Stammkörpers in
einem Bereich eines Trochanter major, der durch den Stammkörper ausgebildet
ist, und einen zylindrischen Querstift mit einer gewindelosen zylindrischen
Form, der durch das Verankerungsloch hindurchgeht, wobei beide Enden
des Stifts an beiden Seiten aus dem Stammkörper vorragen.
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Insbesondere
wird der Stammkörper
in den Femur so implantiert, dass das Verankerungsloch des Stammkörpers in
den Femurkanal eingeführt wird
und ein Querstift in das Verankerungsloch durch, durch die Knochenwand
ausgebildete Öffnungen
eingeführt
wird, so dass der Querstift den Stammkörper am Knochen fixieren kann,
was sogar eine geringe Bewegung zwischen dem Femurknochen und dem Stammkörper verhindert.
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Die
Femur-Prothese gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet einen Stammkörper mit einer spezifischen
Konfiguration an seinem distalen Teil, um die Anbringung des Stammkörpersteils
an Knochengewebe sicherzustellen, welches innerhalb des Femurkanals
gewachsen sein wird. Insbesondere kann der distale Teil des Stammkörpers gewellt, mit
einer Mehrzahl von Kanten und abwechselnd genauso vielen Rillen
und außen
in Längsrichtung
ausgerichtet, sein. Dieser Aufbau des Stammkörpers kann den Verankerungseffekt
des Stammkörpers aufgrund
von Knochengewebswachstum und -ausdehnung fördern.
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Die
Femur-Prothese gemäß der vorliegenden
Erfindung kann vorteilhafterweise nicht nur für ein Austauschen des oberen
Teils eines Femurknochens verwendet werden, beispielsweise zum Heilen eines
Versagens des Femurkopfs, sondern kann auch für einen kompletten Hüftaustausch
in Verbindung mit einer Hüftprothese
verwendet werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird detaillierter untenstehend unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
Seitenansicht einer Femur-Prothese gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Frontansicht der in 1 gezeigten Femur-Prothese zeigt;
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3 eine
Längsschnittansicht
der Femur-Prothese zeigt, bei Sicht längs der in 1 gezeigten
Pfeile A-A;
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4 eine
Längsschnittansicht
der Femur-Prothese zeigt, bei Sicht längs der in 1 gezeigten
Pfeile B-B;
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5 eine
Seitenansicht eines in die Femur-Prothese zum Fixieren des Querstifts
einzuführenden
Bolzen gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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6 eine
Querschnittsansicht eines Distalteils eines Stammkörpers der
Femur-Prothese gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Femur-Prothese umfasst: ein Stammelement mit einem in den Femurknochen
zu implantierenden Stammkörper,
der mit einem Halsabschnitt in einer zulaufenden Form auf einem
Schulterabschnitt des Stammelements versehen ist; ein sphärisches Kopfelement
mit einer Öffnung,
die zur Aufnahme des Halsabschnitts in der Lage ist; und einen Querstift,
der zum Fixieren des Stammkörpers
am Femurknochen in der Lage ist.
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Das
Stammelement 1 weist einen Stammkörper 2 auf, der insgesamt
leicht zu seinem distalen Bereich in einer schaftartigen Form zulaufend
ist, um in der Lage zu sein, in einen Femurknochen (nicht gezeigt)
eingeführt
zu werden.
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Das
Stammelement 1 kann aus einem für den menschlichen Körper harmlosen
Metallmaterial, wie etwa reinem Titan, einer Titanlegierung oder
einer Kobaltchromlegierung hergestellt sein.
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Bei
dieser Erfindung wird ein Verankerungsloch 5, d.h. ein
durch den Stammkörper 2 ausgebildetes
Durchgangsloch, ausgebildet, das am Trochanterabschnitt 4 des
Stammkörpers 2 lokalisiert
ist, d.h. einem oberen Bereich entsprechend einem Trochanter major
des Femurknochens. Das Verankerungsloch kann im wesentlichen orthogonal
zur Längsachse
des Stammkörpers 2 sein.
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Ein
Querstift 6 ist dafür
konstruiert, ein gewindeloser Zylinder zu sein, der in das Verankerungsloch 5 des
Stammkörpers 2 eingeführt werden kann,
wobei beide Enden an beiden Außenseiten
des Stammkörpers
um die Tiefe des Femurknochens vorragen.
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Bei
der Erfindung wird die Femur-Prothese in den Femur so implantiert,
dass der Stammkörper 2 in den
Femurkanal eingeführt
wird, wobei der Querstift in das durch den Stammkörper 2 ausgebildete
Verankerungsloch über
(nicht gezeigte) Öffnungen
in der Knochenwand des Femurs eingeführt wird, woraufhin die vorragenden
Endteile des Querstifts 6 in Eingriff mit der Knochenwand
kommen, um die Femur-Prothese am Femurknochen zu sichern.
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Weiterhin
wird beim Implantationsverfahren des Verwendens des Querstifts 6 für die Fixierung zwischen
der Prothese und einem Femurknochen zuerst die Femur-Prothese an
einem Knochen durch Eintreiben des Stammkörpers 2 in den Femurkanal des
Femurknochens positioniert. Der Stammkörper 2 ist vorab mit
einem Verankerungsloch versehen worden, das um eine gewisse vorgegebene
Länge vom Referenzpunkt
entfernt positioniert ist, wie etwa einem Schulterbereich des Stammkörpers oder
einem spezifischen Punkt auf dem Halsabschnitt 3.
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Zweitens
werden nach Einführen
des Stammelements in den Femurknochen Öffnungen in der Wand des Femurknochen
gebildet, indem so gebohrt wird, dass die Öffnungen der Femurwand in der
Lage sind, sich durch das Verankerungsloch 5 des Stammkörpers 2 zu
verbinden. Bei diesem Schritt kann eine spezifische Bohrführung vorzugsweise
verwendet werden, die ein Führungsloch
zum Führen
eines Bohrschafts aufweist, wobei der Bohrschaft am Halsabschnitt
oder Schulterabschnitt angebracht ist, der am oberen Ende des Knochens
exponiert ist, dann Positionieren des Bohrers, um längs der
Zentrumslinie des Verankerungslochs zu zielen. Ein Bohrer wird von
einem Punkt außerhalb
des Femurknochens zum Zentrum des Verankerungslochs 5 des
Stammkörpers 2 vorgeschoben,
wobei er erst seine Wand durchbohrt, um eine Öffnung zu bilden, und als Nächstes durch
das Verankerungsloch 5 hindurchgeht und schließlich einen
anderen diametral entgegengesetzten Punkt die Wand des Femurknochens durchbohrt,
um eine andere Öffnung
durch den Femurknochens auszubilden. Diese Prozeduren können zu
einem perfekten Verankerungsloch führen, welches durch sowohl
die Wandöffnungen
des Femurknochens als auch das Verankerungsloch 5 des Stammkörpers 2,
der in den Knochen eingeführt
ist, hindurchgeht.
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Drittens
wird der Querstift 6 von einer der Öffnungen des Knochens zur anderen
mittels des Verankerungslochs des Stammkörpers 2 eingeführt. Somit
kann sich der Verankerungssystemkörper 2 steif mit der
Femur-Prothese des Femurs verbinden.
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Danach
wird ein sphärisches
Kopfelement mit dem oberen Teil des Halsabschnitts 3 des
Stammelements 1 während üblicher
chirurgischer. Vorgehensweise verbunden.
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Bei
der obigen Ausführungsform
ist das sphärische
Kopfelement als von separater Art gezeigt worden, das vom Stammelement
weggeht. Diese Art von sphärischem
Kopfelement ist dahingehend vorteilhaft, dass es möglich ist,
sphärische Kopfelemente
hinsichtlich ihrer Abmessungen und Profile unabhängig von den Systemelementen
vorzubereiten. Vorliegend kann ein sphärisches Kopfelement zuvor integral
am Stammelement, dem Halsabschnitt, angebracht werden, um eine Femur-Prothese
zu bilden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann die Femur-Prothese ein Mittel verwenden,
das dazu dient, den Querstift 6 daran zu hindern, aus dem
Verankerungsloch 5 des Stammkörpers 2 entfernt oder
sonst wie innerhalb desselben verschoben zu werden, der mit dem
Femurknochen während
der medizinischen Heilung und auch während der praktischen Verwendung
der Prothese nach der Heilung verbunden ist.
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Das
Mittel zum Verhindern der Stiftbewegung kann ein Bolzenloch 8 umfassen,
das im Stammkörper 2 unterhalb
eines Schulterpunkts 7 des Stammkörpers 2 ausgebildet
ist, wie in 3 gezeigt, so dass das Bolzenloch 8 das
Verankerungsloch 5 im Stammkörper erreichen oder queren
kann, und einen durch das Bolzenloch 8 einzuführenden Bolzen 9,
wobei ein Endabschnitt des Bolzens 9 in der Lage ist, in
Eingriff mit dem in das Verankerungsloch 5 eingeführten Querstift 6 zu
kommen.
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Insbesondere
kann die Achse des Bolzenlochs 8 von der Achse des Verankerungslochs 5 so abweichen,
dass der Bolzen im Bolzenloch 8 teils durch das Verankerungsloch
schneiden kann. Wie in 4 gezeigt, kann in diesem Fall
der Querstift 6 in einer gewindelosen zylindrischen Form
vorzugsweise mit einer Kerbe 6a oder einer Rille in einem
Teil der runden Oberfläche
am Mittelpunkt seiner Länge ausgebildet
sein. Die Kerbe 6a ist so ausgebildet, dass sie teils zum
Aufnehmen eines Teils der Oberfläche
des Bolzens in der Lage ist, wenn er in das Verankerungsloch 5 eingeführt wird.
Wenn der Bolzen 9 in das Bolzenloch 8 eingeschraubt
wird, kommt er in Eingriff mit der Kerbe 6a des Querstifts 6,
der in das Verankerungsloch 5 eingeführt worden ist, und verhindert
dann die Bewegung des Querstifts 6 innerhalb des Verankerungslochs 5.
Damit ist die Positionierung des Querstifts 6 an einer
fixierten Stelle abgeschlossen, was es der Femur-Prothese ermöglicht,
am Femurknochen gesichert zu sein.
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Wie
in 5 gezeigt, ist zusätzlich der Bolzen am mittleren
Abschnitt 9a zylindrisch zulaufend und an dem weiteren
Endabschnitt 9c mit einem Gewinde versehen, wo, wenn der
Bolzen 9 in das Bolzenloch 8 hineingeschraubt
wird, der zulaufende Umfang 9b des mittleren Abschnitts 9a eine
große
Kraft erzeugen kann, um den Querstift 6 im Verankerungsloch 5 des
Stammkörpers 2 zu
einer gegenüberliegenden
Lochwand 5a zu bringen, was zu einer Fixierung des Querstifts 6 in
Bezug auf das Verankerungsloch 5 ohne jegliche Querstift 6-Bewegung
führt.
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Damit
ein Stammkörper 2 in
den Femurkanal eingeführt
werden kann, kann der Stammkörper 2 in einer
leicht zulaufenden zylindrischen Form an seinem distalen Abschnitt 12 ausgebildet
sein, der dem Innenprofil des Femurkanals entspricht.
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In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der distale
Abschnitt 12 des Stammkörpers 2 so
ausgewählt
sein, dass er im Querschnitt polygonal gemacht wird, mit einer Mehrzahl
von Kanten 10 und genau so vielen Rillen 11 abwechselnd und
in Längsrichtung
außen
ausgerichtet, wie in 6 gezeigt. Diese Konfiguration
des gewellten distalen Abschnitts 12 des Stammelements 2 kann eine
große
Fixierungskraft ausüben,
um den Stammkörper 2 am
Femurkörper
für den
früheren
Zeitraum des Implantierens zu verbinden. Danach kann während des
Heilungsprozesses diese Wellung effektiv den Verankerungseffekt
des distalen Abschnitts des Stammelements aufgrund des Knochengewebswachstums
und der Ausdehnung zwischen dem distalen Teil und dem Femurknochen
fördern.
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Somit
kann die vorliegende Erfindung eine Kombination des obigen Verankerungsmechanismus und
des Wellungsprofils des Stammelements annehmen. Die grundlegende
Idee der vorliegende Erfindung zum Ausbilden einer Femur-Prothese
ist es, die Fixierung am proximalen Teil des Stammkörpers aufgrund
des Verankerungsmechanismus und am distalen Teil aufgrund des spezifizierten
Profils sicherzustellen.
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Allgemein
haben distale Teile des Femurkanals eine hohe Profilübereinstimmung
mit der eingeführten
Prothese, während
die proximalen Teile des Femurkanals eine schwache Profilübereinstimmung haben,
aufgrund unterschiedlicher Abmessungen und Profile des proximalen
Femurkanals für
jeden Patienten. Entsprechend ist es konventionellerweise schwierig
gewesen, das Stammkörperprofil
mit der proximalen Innenseite des Femurkanals in Übereinstimmung
zu bringen, selbst nachdem die äußere Form
des Stammkörpers
eingestellt worden ist, was zu einer unsicheren Fixierung der Prothese
führt.
In der vorliegenden Erfindung dient durch Verwenden des Querstifts 6 durch
den Knochen und durch den Stammkörpers 2,
um sie zu verbinden, der Querstift 6 als ein Stützpunkt,
um sowohl den Stammkörper als
auch den Knochen, unabhängig
von Patientenunterschieden, stark zu unterstützen.
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Der
obengenannte Querstift 6 hat auch ein Merkmal des Aufweisens
eines hohen Widerstands gegenüber
Ziehen des Stammkörpers 2 aus
dem Femurkanal, da der Querstift 6 in die Öffnung,
die in der Knochenwand ausgebildet ist, eingeführt bleibt, was effektiv verhindert,
dass sich der Stammkörper
in Längsrichtung
des Knochens bewegt.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass der Verankerungsmechanismus in der vorliegenden
Erfindung die relative Mikrobewegung zwischen dem Stammkörper 2 und
dem Femurknochen beschränken
kann, da es möglich
ist, dass der Querstift 6 mit einem sehr engen Spalt zwischen
dem Querstift 6 und dem Verankerungsloch 5 hergestellt
werden kann und leicht in die durch den Femurknochen hindurch ausgebildete Öffnung eingepasst
werden kann. Auch werden beide Endabschnitte des Querstifts 6 unter
fast identischen Bedingungen von beiden Seiten der Femurwände gestützt, so
dass die Fixierkraft, die zwischen dem Femurknochen und dem Stammkörper wirken soll,
um die Achse des Stammkörpers 2 balanciert
ist, was die Abweichung der Lasten dazwischen vermindert.
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Die
vorliegende Erfindung ist gemäß den Ausführungsformen
und beigefügten
Zeichnungen beschrieben worden, ist aber nicht auf die obigen Ausführungsformen
beschränkt.
Es wird für
Fachleute ersichtlich sein, dass Modifikationen durchgeführt werden,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie in den nachfolgenden
Ansprüchen dargelegt.