DE8116140U1

DE8116140U1 - Prothesenschale für eine Gelenkpfanne

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Publication number: DE8116140U1
Application number: DE8116140U
Authority: DE
Original assignee: ORTHOPLANT VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH 2800 BREMEN DE
Current assignee: ORTHOPLANT VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH 2800 BREMEN DE
Publication date: 1983-02-24

Description

Orthoplant Orthopädische Implantate GmbH & Co. KG, Simon-Bolivar-Str. 11, 2800 Bremen 1

Prothesenschale für eine Gelenkpfanne

Die Erfindung betrifft eine Prothesenschale für eine Gelenkpfanne, insbesondere eine Acetabulumpfanne für ein Hüftgelenk als Lagerschale für einen künstlichen oder natürlichen Femurkopf, wobei die erfindungsgemäße Prothesenschale jedoch, wie weiter unten noch ersichtlich werden wird, auch für andere Gelenke bestimmt und geeignet ist.

Für Endoprothesen verschiedener Art, insbesondere für Hüftgelenks-Endoprothesen, sind kappenförmige Prothesenschalen bekannt, die heutzutage in aller

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BOEHMERT & BOEHMERT..'

Regel aus einem geeigneten Kunststoff bestehen und an ihrer Außenseite sowie ihrer Innenseite in aller Regel zumindest im wesentlichen kugelkalottenförmig ausgebildet sind. Derartige Prothesenschalen werden bei vollständigem oder teilweisem Ersatz eines Gelenkes entweder zementfrei oder aber mit einem geeigneten Knochenzement in das betreffende, natürliche Pfannengewebe eingepflanzt bzw. in diesem verankert, nachdem dieses vorher in aller Regel durch eine der Außenseite der Prothesenschale entsprechende Ausfräsung o.dgl. vorbereitet worden ist.

Derartige bekannte Prothesenschalen haben sich insbesondere auch für künstliche oder teilweise künstliche Hüftgelenke außerordentlich bewährt, und zwar beispielsweise für Arthrosefälle, wie aber auch für Oberschenkelfrakturen u.dgl.

Nachdem man die mit der Gewebeverträglichkeit und damit mit der Materialauswahl zusammenhängenden Fragen in der Vergangenheit bereits recht befriedigend lösen konnte, und nachdem auch für die Verankerungsprobleme zwischenzeitlich verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung stehen, die hinsichtlich Verträglichkeit, Belastung etc. einem gesunden Hüftgelenk kaum nachstehen, wird es immer noch als nachteilig empfunden, daß eine Teilprothese oder eine vollständige Gelenks-Endoprothese nicht diejenigen elastischen und Dämpfungseigenschaften aufweist, welche das natürliche Knochengewebe entfaltet.

Der vorliegenden Erfindung liegt, daher die Aufgabe zugründe, die bekannten Prothesenschalen der eingangs

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beschriebenen Gattung unter Vermeidung der vorgenannten und weiterer Nachteile so zu verbessern, daß das Pufferverhalten, d.h. also die Dämpfung und/oder die Elastizität von Gelenksprothesen oder -teilprothesen gegenüber den bisher bekannten Möglichkeiten entscheidend verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Prothesenschale mit einer mit ihrer Außenschale dem Pfannengewebe zugekehrten Außenschale und einer mit ihrer Innenseite dem zu lagernden Gelenkteil zugekehrten, mit der Außenschale verbundenen Innenschale, wobei zwischen der Außenschale und der Innenschale wenigstens eine dämpfende oder/und elastische Pufferschicht angeordnet ist.

.Um den gewünschten Puffereffekt nicht nur bei extrem starken Beanspruchungen zu erzielen, bei denen sich die Prothesenschale gleichsam in sich verformt, wie dieses bei Stoßbelastungen der Fall sein kann, wie sie beispielsweise bei einem Sprung o.dgl. auftreten, sind die Innenschale und die Außenschale der erfindungsgemäßen Prothesenschale bevorzugt relativ zueinander beweglich, und zwar aus einer Ruhe- bzw. Ausgangsstellung ohne Belastung aufeinander zu, wenn eine Belastung auftritt.

Um den vorstehend bereits angedeuteten Ruhezustand zweckmäßig zu verwirklichen, sind die Innenschale und die Außenschale bevorzugt so formschlüssig miteinander verbunden, daß die Innenschale im nicht belasteten Ruhezustand des Gelenkes in einem vorgegebenen, be-

BOEHMERT & BOEHMERT.'.' "

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grenzten Abstand zur Außenschale angeordnet ist
bzw. gehalten wird. Hierfür ist es besonders
zweckmäßig, wenn die Außenschale an ihrem ihrem
freien Rand benachbarten Abschnitt ihrer Innenseite
eine nutförmige Ausnehmung aufweist, und die Innenschale an ihrem ihrem freien Rand benachbarten Abschnitt ihrer Außenseite einen der nutförmigen Ausnehmung der Außenschale angepaßten Ansatz besitzt,
der zweckmäßigerweise umlaufend oder im wesentlichen
umlaufend, also im wesentlichen ringförmig oder
quasi-ringförmig sein kann, und der mit der nutförmigen
Ausnehmung der Außenschale formschlüssig zu verbinden
ist bzw. umgekehrt.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung hierfür
kann die nutförmige Ausnehmung einen im wesentlichen
rechtwinkligen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt
besitzen (unter dem Querschnitt ist hier ein zumindest
im wesentlichen radialer Querschnitt gemeint), und der
Ansatz der Innenschale kann im Querschnitt dreiecksförmig | ausgebildet sein, wobei die eine Spitze des Dreiecks I

dann mithin außen liegt, wobei die radiale Höhe des |

Ansatzes etwa gleich der radialen Tiefe der nutförmigen I Ausnehmung (vorzugsweise geringfügig kleiner) ist, und j wobei die Höhe des Ansatzes kleiner ist als die Höhe S

der Ausnehmung, so daß sich der im Querschnitt dreiecks- ; förmige Ansatz unter Belastung in der Ausnehmung bewegen } kann. ^;

Eine solche Ausgestaltung hat weiterhin einen beachtlichen Montagevorteil. Denn es ist ersichtlich, daß I bei einer derartig ausgebildeten Prothesenschale die ]. Innenschale durch einfaches Eindrücken in die Außen- ?

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schale formschlüssig mit letzterer verbunden werden kann, wobei der im Querschnitt dreiecksförmig ausgebildete Ansatz während der Montage gleichsam wie eine Federzunge wirkt und im Montagezustand in die Ausnehmung der Außenschale einschnappt.

In bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Innenschale benachbart zu dem Ansatz an ihrer Außenseite eine Schulter auf, deren Schulter- | fläche im Ruhezustand mit Abstand zu der Pufferschicht bzw. zu den Pufferschichten angeordnet ist, so daß die erstrebte Relativbewegung zwischen Innen- und Außenschale (unter gleichzeitiger elastischer Verformung der Pufferschicht (en)) in praxi in geradezu optimaler Weise zu realisieren ist, da die Pufferschicht (en) bei einer solchen Ausgestaltung die Möglichkeit hat (haben), sich bei der Zusammenpressung aufgrund einer Belastung in Richtung auf den freien Rand hin auszudehnen, wodurch eine besonders gute elastische Pufferwirkung zu erzielen ist.

Die Außenschale besteht vorzugsweise,ebenso wie die Innenschale, aus einem geeigneten, gewebeverträglichen Kunststoff, wie z.B. Polyäthylen, während die Pufferschicht (en) bei einer bevorzugten Ausgestaltung aus Silikon besteht, jedoch ersichtlich auch aus zahlreichen anderen Materialien bestehen kann, welche hinreichend elastisch sind und darüber hinaus möglichst auch noch eine hohe innere Dämpfung aufweisen. Dabei sind ersichtlich an die Gewebeverträglichkeit des Materials der Pufferschicht keine außergewöhnlich hohen Anforderungen zu stellen, da die Pufferschicht bei der erfindungsgemäßen Prothesenschale gleichsam zwischen der

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Außen- und Innenschale eingekapselt ist und mit dem Knochengewebe praktisch nicht in Berührung kommt.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn Ί die Pufferschicht mehrere mit gegenseitigem Abstand

angeordnete Durchgangslöcher aufweist, die zweckmäßigerweise im wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Wie bereits weiter oben angedeutet wurde, können statt einer Pufferschicht selbstverständlich auch mehrere Pufferschichten vorgesehen sein, wobei in einem solchen Fall jeweils zwischen zwei einander benachbarten Pufferschichten eine Zwischen-Stützschicht angeordnet sein kann, die bevorzugt aus dem gleichen Material besteht wie die Innenschale und/oder die Außenschale.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Prothesenschale in Richtung des Pfeiles II in Fig. 2 gesehen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Prothesenschale gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 gesehen;

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Fig. 3 eine Draufsicht von unten auf die Prothesenschale gemäß den Fig. 1 und 2 in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1 gesehen;

Fig. 4 einen Schnitt durch die Prothesenschale gemäß den Fig. 1 bis 3 in Richtung der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2 gesehen;

Fig„ 5 den in Fig. 4 mit einem Vollkreis

eingerahmten und mit V bezeichneten Abschnitt in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Pufferschicht der Prothesenschale gemäß den Fig. 1 bis 5 in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 7 gesehen; und

Fig. 7 einen Schnitt durch die Pufferschicht gemäß Fig. 6 der Prothesenschale gemäß den Fig. 1 bis 5 in Richtung der Schnittlinie VII-VII gesehen.

Die Zeichnung zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Prothesenschale für die Acetabulumpfanne eines in der Zeichnung nicht dargestellten Hüftgelenkes als Lagerschale für den künstlichen ^v nurkopf einer Total-Endoprothese.

Die Prothesenschale 1 weist eine Außenschale 2 aus Polyäthylen auf, die mit ihrer Außenseite 3 dem natürlichen Knochengewebe der Acetabulumpfanne zugekehrt

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ist, welches vor dem Einpflanzen der Prothesenschale 1 durch im wesentlichen kugelförmige Ausfräsung entsprechend vorbereitet wird.

Außerdem besitzt die Prothesenschale 1 eine mit der Außenschale 2 auf noch zu beschreibende Weise verbundene Innenschale 4, deren Innenseite 6 im eingepflanzten Zustand dem nicht dargestellten Femurkopf zugekehrt ist.

Zwischen der Außenschale 2 und der Innenschale 4 ist eine aus Silikon bestehende Pufferschicht 7 vorhanden (s. auch Fig. 6 und 7), die elastische und dämpfende Eigenschaften besitzt.

Die Außenschale 2 und die Innenschale 4 sind durch das Vorhandensein der Pufferschicht 7 sowie durch Maßnahmen, die weiter unten noch beschrieben sind, in Richtung des auf der Symmetrieachse 8 liegenden Doppelpfeils 9 relativ zueinander beweglich, und zwar sind sie zu diesem Zweck so formschlüssig miteinander verbunden, daß die Innenschale 4 im nicht belasteten Ruhezustand des Gelenkes in einem vorgegebenen Abstand a von 2 bis 3 mm zur Außenschale 2 steht und sich demgemäß um etwa dieses Maß relativ zu jener bewegen kann.

Hierfür besitzt die Außenschale 2 an ihrem ihrem freien Rand 11 benachbarten Abschnitt ihrer Innenseite 12 eine umlaufende, nutförmige Ausnehmung 13 .

Weiterhin besitzt zu diesem Zwecke die Innenschale 4 an ihrem ihrem freien Rand 14 benachbarten Abschnitt ihrer Außenseite 16 einen der nütförmigen Ausnehmung

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der Außenschale 2 angepaßten Ansatz 17, der mit der nutförraigen Ausnehmung 13 formschlüssig zu verbinden ist, wie dieses insbesondere aus Fig. 5 erkennbar ist.

Dabei besitzt die nutförmige Ausnehmung 13 in einem Radialschnitt (s. Fig. 4, 5) eine rechteckige Form, während der Ansatz 17 der Innenschale 4 in einem Radialschnitt dreiecksförmig ausgebildet ist, wobei die radiale Höhe h des Ansatzes 14 geringfügig kleiner ist als die radiale Tiefe t der nutförmigen Ausnehmung 13, und wobei vor allem auch die in Richtung des Pfeiles 9 gemessene Höhe H des Ansatzes 17 kleiner ist als die Höhe H' der Ausnehmung 1 3.

Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, besitzt die Innenschale 4 benachbart zu dem Ansatz 17 an ihrer Außenseite 16 eine Schulter, deren Schulterfläche 18 im Ruhezustand mit Abstand a¹ zu der Pufferschicht 7 angeordnet ist.

Wie aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, kann die Pufferschicht 7 mehrere mit gegenseitigem Abstand angeordnete und vorzugsweise über die gesamte Oberfläche gleichmäßig verteilte Durchgangslöcher 19 aufweisen.

Anders als bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel können zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe selbstverständlich auch mehrere Pufferschichten 7 vorgesehen sein, wobei bei einer derartigen Ausgestaltung bevorzugt dann jeweils zwischen zwei einander benachbarten Pufferschichten eine

BOEHMBRT & BOEHMERT.. *

eine Zwischen-Stützschicht angeordnet wird, die dann zweckmäßigerweise aus dem gleichen Material besteht wie die Innenschale 4 und die Außenschale 2.

Während die Zeichnung (s. insbesondere Fig. 4 und 5) den weiter oben definierten Ruhezustand der erfindungsgemäßen Prothesenschale 1 darstellt, ist erkennbar, daß bei Belastung der Außenschale 2 in Richtung auf die Innenschale 4 oder umgekehrt eine elastische und zugleich dämpfende Verformung der Pufferschicht 7 auftritt. Dabei wird die Verformung der Pufferschicht 7 in radialer Richtung dadurch unterstützt, daß die Pufferschicht 7 an ihrem Rand bzw. ihrer Stirnseite mit einem Abstand a¹ zur Schulterfläche 18 endet, so daß bei der vorstehend beschriebenen Verformung in radialer Richtung .eine "Ümfangsverformung" (Längung) in den zwischen der Schulterfläche 18 und der Stirnfläche (Rand) der Pufferschicht 7 vorhandenen freien Raum statt-

j finden kann. Es ist jedoch erkennbar, daß auch das

sich in diesem freien Raum unter Belastung hineinverformende Material der Pufferschicht 7 bei weitersteigender Belastung verformbar ist, so daß eine solche

$ Konstruktion insgesamt eine elastische Kennlinie mit

progressiver Federkennzahl aufweist, wie dieses auch bei einem natürlichen Hüftgelenk der Fall ist.

Insgesamt ergibt die erfindungsgemäße Prothesenschale gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik eine unglaubliche Verbesserung und kann bei besonders zweckmäßiger Auslegung zu einer Prothese führen, deren Eigenschaften den entsprechenden Eigenschaften des natür-

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lichen Gelenkes sogar überlegen sind, wobei abschließend noch einmal erwähnt wird, daß die erfindungsgemäße Prothesenschale ersichtlich nicht allein, wenngleich insbesondere, für Hüftgelenke bestimmt und geeignet ist, selbstverständlich ersichtlich aber auch für andere Gelenkprothesen
oder Teilprothesen bestimmt und geeignet ist.

Akte: ο 221 30. Mai 1981

BEZUGSZEICHENLISTS
(LIST OF EEFSRENCE NUMERALS)

1 Prothesenschale	1
2 Außenschale (von 1)	?
^ Außenseite (von 2)
i\ Innenschale (von 1)
5 -	5
6 Innenseite (von 4)	6
7 Pufferschicht	7
8 Symmetrieachse	8
9 Doppelpfeil	9
10 -	10
11 Rand (von 2)	11
12 Innenseite (von 2)	1?
13 Ausnehmung (von 2)	13
14 Rand (von 4)	14
15 -	15
16 Außenseite (von 4)	16
17 Ansatz (von 4)	17
18 Schulterfläche	18
19 -	19
20 -	20
21 -	21
22 -	22
23 -	23
24 -	24
25 -	25
PP,	26
27 -	27
28 -	28
29 -	29
30 -	30

Claims

BOEHMERT & BOEHMERT'". 0 221 30. Mai 1981 ANSPRÜCHE

1. Prothesenschale für eine Gelenkpfanne, insbesondere eine Acetabulumpfanne für ein Hüftgelenk als Lagerschale für einen künstlichen oder natürlichen Femurkopf, gekennzeichnet durch eine mit ihrer Außenseite (3) deirt Pfannengewebe zugekehrte Außenschale (2) und eine mit der Außenschale (2) verbundene, mit ihrer Innenseite dem zu lagernden Gelenkteil zugekehrte Innenschale (4), wobei zwischen der Außenschale (2) und der Innenschale (4) wenigstens eine elastische oder/und dämpfende Pufferschicht (7) angeordnet ist.

2. Prothesenschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (4) und die Außenschale (2) bei Belastung des Gelenkes relativ zueinander aufeinander zu beweglich sind.

3. Prothesenschale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (4) und die Außenschale (2) so formschlüssig miteinander verbunden sind, daß die Innenschale (4) im nicht belasteten Ruhezustand des Gelenkes in einem vorgegebenen ■, begrenzten Abstand (a) zur Außenschale (2) angeordnet ist.

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4. Prothesenschale nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (2) an ihrem ihrem freien Rand (11) benachbarten Abschnitt ihrer Innenseite (12) eine nutförmige Ausnehmung (13) aufweist; und daß die Innenschale (4) an ihrem ihrem freien Rand (14) benachbarten Abschnitt ihrer Außenseite (16) einen der nutförmigen Ausnehmung (13) der Außenschale (2) angepaßten Ansatz (17) besitzt, der mit der nutförmigen Ausnehmung (13) formschlüssig zu verbinden ist.

5. Prothesenschale nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nutförmige Ausnehmung (13) einen im wesentlichen rechtwinkligen radialen Querschnitt besitzt; und daß der Ansatz (17) der Innenschale (4) dreiecksförmig ausgebildet ist, wobei die radiale Höhe (h) des Ansatzes (17) etwa gleich der radialen Tiefe (d) der nutförmigen Ausnehmung (13) ist, und wobei die Höhe (H) des Ansatzes (17) kleiner ist als die Höhe (H¹) der Ausnehmung (13).

6. Prothesenschale nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (4) benachbart zu dem Ansatz (17) an ihrer Außenseite (16) eine Schulter aufweist, deren Schulterflächen (18) im Ruhezustand mit Abstand (a¹) zu der Pufferschicht (7) angeordnet ist.

7. Prothesenschale nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (2) und/oder die Innenschale (4) aus Kunststoff besteht.

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8. Prothesenschale nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (2) und/oder die Innenschale (4) aus Polyäthylen besteht.

9. Prothesenschale nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (7) aus Silikon besteht.

10. Prothesenschale nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (7) mehrere mit gegenseitigem Abstand angeordnete Durchgangslöcher (19) aufweist.

11. Prothesenschale nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pufferschichten (7) vorgesehen sind.

12. Prothesenschale nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils zwischen zwei einander benachbarten Pufferschichten (7, 7) eine Zwischen-Stützschicht angeordnet ist.

13. Prothesenschale nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet,- daß eine Zwischen-Stützschicht aus dem gleichen Material besteht wie die Innenschale (4) oder/und die Außenschale (2) .

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