DE8212689U1

DE8212689U1 - Hüftgelenkendoprothese

Info

Publication number: DE8212689U1
Application number: DE8212689U
Authority: DE
Original assignee: Howmedica International Inc
Current assignee: Stryker Ireland Ltd
Publication date: 1982-08-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hüftgelenkendoprothese mit einem femoralen Teil, der einen aus einer Metallegierung geformten Schaft und einen Gelenkkopf aufweist, wobei der Gelenkkopf mit der natürlichen oder einer proth.etisch.en ebenfalls aus Metallegierung bestehenden Hüftpfanne zusammenwirkt.

Der Grundaufbau des femoralen Teils einer Hüftgelenkendoprothese ist stets gleich. Der Schaft wird mit oder ohne Knochenzement in dem proximalen Femurkanal verankert. Ein radial überstehender Kragen dient als Auflager und zur Anschlagbegrenzung. Der von einer einteilig angeformten oder einer separaten Gelenkkugel gebildete Gelenkkopf ist am Hals des femoralen Teils befestigt.Im letzteren Fall wirkt ein Außenkonus des Halses mit einem Innenkonus der Kugel zusammen.

European Patent Attornttyq, ·". Zjjgo.le^se-iie Voptroter beim Europäischen Potentamt Deutsche DonL AO Hamburg,*ffr.pS/2$4ορ·*(φί/5 ^0$)70({θΟ) · Postscheck Hamburg 2842-2ΟΘ Dresdner B*nnk*AO Hamburg* Nr/933*60 33 (BLZ 2O080000)

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Der Gelenkkopf wirkt seinerseits mit der natürlichen Hüftpfanne zusammen bzw. mit einer prothetischen Hüftpfanne. Ea ist bekannt, die prothetische Hüftpfanne zweiteilig auszuführen, wobei ein vorzugsweise metallischer äußerer Teil in dem Hüftknochen verankert wird, während ein flexibler vom äußeren Teil aufgenommener innerer Teil schnappend den Gelenkkopf aufnimmt.

Mit Hilfe von Knochenzement ist es zwar möglich, den Schaft sehr fest im Femurkanal zu verankern, gleichwohl besteht die Gefahr, daß nach längerer Zeit durch die ständige dynamische Belastung eine Lockerung zwischen Prothesenschaft und Knochenzement eintritt. Der Knochenzement seinerseits verwächst wirksam mit dem Gewebe, das mehr oder weniger in den porösen Zement einwächst.

Prothesen, die ohne Knochenzement befestigt werden, benötigen eine wirksame kraftschlüssige Verbindung des Schaftes im Femurkanal, was zum Beispiel durch einen relativ lang ausgebildeten Schaft bewerkstelligt wird.

Eine weitere Forderung, die an derartige Endoprothesen gestellt wird, ist die Verwendung eines gewebeverträglxchen Materials. Bei metallischen Prothesenteilen wird eine Chromkobaltnickellegierung verwendet, die sich als außerordentlich gewebefreundlich erwiesen hat«

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Huftgeienkendoprothese zu schaffen, deren metallische Teile noch wirksamer mit dem zugehörigen Knochen verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaft und/oder die prothetische Hüftpfanne aus einer Eisen und Aluminium enthaltenden Titanlegierung gußgeformt sind.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbexspxel lautet die Legierung TiAl Fe

Eine derartige Legierung ist ebenfalls außerordentlich gewebeverträglich und besitzt zudem einen Elastizitätsmodul, der erheblich kleiner ist als bei herkömmlichen Legierungen. Im Fall der bevorzugten Ausführungsform ist der Ε-Modul lediglich halb so groß. Dadurch nähert sich die Elastizität, zum Beispiel des Prothesenschaftes, der des Knochens an, so daß das Ausmaß der Relativbewegungen zwischen Knochen und Prothese bei einer dynamischen Belastung reduziert wird. Dadurch ist auch die Belastung der Prothese im Hinblick auf ihre Lockerung der Verankerung im Knochen verringert.

Eine wirksame Verankerung der Prothesenteile im Knochen wird neuerungsgeinäü noch dadurch verbessert, daß die mit den Knochen in Berührung bringbaren Oberflächen von Schaft und/oder prothetischer Hüftpfanne verkugelt sind. Damit ist die Aus-

bildung einer mit lauter kleinen Kügelchen im Durchmesser zwischen 0,8 und 1 ,2 mm versehenen Oberfläche gemeint, wobei die Abstände zwischen den Kügelchen etwa in der Größenordnung von deren Durchmesser liegen. Auf diese Weise wird eine Verwachsung zwischen Knochen und Prothesenoberfläche erzielt, welche zu einem besonders auch dynamisch festen Sitz der Prothese im Knochen führt.

In Verbindung mit einer zementlosen Knochenprothese sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zur Verbesserung des Schaftes vor, daß der Schaft über den größten Teil seiner Länge - vom distalen Ende ausgehend - langgestreckt ist und annähernd gleichen Querschnitt aufweist. Der Querschnitt ist vorzugsweise kreisförmig und der kreisförmige Querschnitt erstreckt sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung annähernd über zwoi Drittel der Schaftlänge. Insbesondere durch die kreisförmige Ausbildung des größten Teils des Schaftes ergibt sich eine wirksame Verankerung im vorgebohrten Kanal im Femur und eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Knochen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist der proximale Teil des Schaftes hingegen in Richtung Kragen dreieckförmig erweitert und annähernd rechtwinklig bzw. oval im Querschnitt, wobei die laterale Seite des Schaftes über die gesamte Länge annähernd gerade verläuft. Eine derartige keilförmige Erweiterung des proximalen Abschnitts des Schaftes führt ebenfalls zu einer wirksamen Verankerung und dient in erster Linie zur Aufnahme der axial in den Femur eingeleiteten

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Kräfte. Um die radiale Lage des Schaftes zu fixieren, sieht % eine weitere Ausgestaltung der Neuerung vor, daß lateral am proximalen Teil des Schaftes ein flügelartiger Ansatz angei'ormt ist. Dar flügelartige Ansatz verhindert eine Rotation des Schaftes. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist er mit einer langgestreckten Öffnung versehen. Über die Öffnung kann, falls erforderlich, der femorale Endoprothesenteil extrahiert werden. Die Öffnung ermöglicht jedoch auch ein Hindurchwachsen von Gewebe und damit eine verbesserte Verankerung des Schafts im Knochen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß der Schaft in der frontal-dorsalen Ebene eine leichte Krümmung aufweist, wobei der Scheitel der Krümmung frontal gerichtet ist. Eine derartige Formgebung des Schaftes paßt sich dem natürlichen Verlauf des Femurs bzw. seines Knochenkanals an. Der Schaft befindet sich zentrisch im Femur, so daß eine besonders gute Krafteinleitung gewährleistet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung liegt die Achse des Schaftes zur lateral-medialen Ebene des Schaftes im Winkel von etwa 12°. Wird hingegen der Schaft ungekrümmt ausgeführt, liegt die Achse des Halses in der Krümmungsebene des proximalen Abschnitts des Schaftes.

Es versteht sich, daß die obigen geometrischen Merkmale des neuerungsgemäßen femoralen Prothesenteils auch vorteilhaft auf

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solche Prothesen anwendbar sind, welche nicht aus der eingangs erwähnten Legierung bestehen bzw. die verkugelte Oberfläche aufweisen,

Wie bereits erwähnt, sind prothetische Hüftpfannen häufig zweiteilig ausgeführt mit einer äußeren metallischen Schale und einer vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Innenschale zur Aufnahme des Gelenkkopfes. In diesem Zusammenhang ί· leht eine weitere Ausgestaltung der Neuerung vor, daß die äußere Schale einen annähernd zylindrischen Abschnitt aufweist, an dessen offenem Ende ein radialer, umlaufender Kragen angeformt ist, der über annähernd zwei Drittel des Umfangs die gleiche Breite aufweist, im übrigen Abschnitt in seiner Breite von gegenüberliegenden Seiten auf ein Mindestmaß abnimmt. Eine derartige asymmetrische Formgebung des Kragens paßt sich den Gegebenheiten des natürlichen Hüftknochens besonders gut an.

Zur wirksamen Rotationssicherung der Hüftpfanne sieht eine weitere Ausgestaltung der Neuerung vor, daß an der Außenseite des zylindrischen Abschnitts radiale Stege oder Rippen angeformt sind. Gemäß einer weiteren Ausgestaltving der Neuerung sind die Stege vorzugsweise keilförmig und an ihren radial gerichteten scharfen Kanten in der Höhe In Richtung Kragen abnehmend.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung.wird nachfolgend anhand

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von Zeichnungen näher erläutert. :

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des femoralen Teils einer Hüftgelenkendoprothese.

Fig. 2 zeigt verschiedene Schnitte durch den Schaft des Prothesen- $ teils nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Prothesenteils nach Fig. 1 in Richtung des Pfeils 3·

Fig. k zeigt eine Draufsicht auf eine Hüftpfanne.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die llüftpfanne entlang der Linie 5-5.

Fig. 6 zeigt die Einzelheit Z aus der Darstellung nach Fig. im Schnitt bzw. in Draufsicht.

Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschrietsnen und gezeigten Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von neuerungsvesentlicher Bedeutung ist.

Der in Fig. 1 gezeigte femorale Prothesenteil besitzt einen Schaft 10 und einen Hals 11. Zwischen Schaft 10 und Hals 11

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ist ein radial umlaufender Kragen 12 geformt, der mit Übergang in den Hals 11 übergeht, während er an der Unterseite annähernd eben ausgebildet ist. An den Hals 11 schließt sich ein Konus 13 an, auf den eine mit einer Konusbohrung versehene Gelenkkugel aufgesetzt wird.

In der in Fig. 1 dargestellten Ansicht erweitert sich der proximale Abschnitt 14 des Schaftes 10 nach oben keilförmig, während er in um 90° verdrehter Ansicht von zwei annähernd parallel verlaufenden Flächen begrenzt wird (siehe Schnitt B-B in Fig. 2), Der Reet des Schaftes 10, der mit 15 bezeichnet ist und sich über zwei Drittel der Länge erstreckt, ist im Schnitt kreisförmig (siehe Schnitte C-G \xnd D=D in Fig. z). Das distale Ende ist bei 16 abgerundet, besitzt jedoch bei eine Schrägfläche, die im Winkel von 30° zur Achse des Abschnitts 15 verläuft senkrecht zur Zeichenebene.

Die laterale Seite des Schaftes 10 erstreckt sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich, fast bis zum Kragen 12 gerade und geht erst im Bereich des Kragens 12 in einen bogenförmigen Abschnitt 17 über. An die laterale Seite des proximalen Abschnitts 1^ ist ein flossenartiger oder flügelartiger Ansatz 18 angeformt, der sich in distaler Richtung dreieckförroig in Richtung des Schaftes 10 verjüngt und im proximalen Bereich in einem Bogen in den proximalen Abschnitt 1Ί des Schaftes 10 übergeht. Er ist mit einer langgestreckten ebenfalls gebogenen Öffnung 19 versehen.

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Der in Fig. 1 dargestellte Prothesenteil ist einteilig aus einer TiAl Pe_ „-Legierung gegossen. Alle mit dem Knochen in Berührung gelangenden Oberflächen sind verkugelt, wie bei 20, 21 bzw. 22 angedeutet.

Der in Fig. 1 dargestellte Prothesenteil für den linken Femur kann einen völlig geraden Schaft aufweisen. Im vorligenden Ausfiihrungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Schaft 10 in der dorsalfrontalen Ebene leicht gekrümmt, wobei der Scheitelpunkt 23 der Krümmung nach frontal weist. Dadurch paßt sich der Verlauf des Schaftes 10 dem natürlichen Femur an und der Schaft 10 sitzt zentrisch im Knochenkanal, wodurch eine besonders gute Krafteinleitung in den Knochen und ein sicherer Sitz der Prothese im Femur gewährleistet ist.

Vie aus Fig. 3 ferner zu erkennen, weist der Hals 10 bzw. dessen Achse eine Abwinklung gegenüber der lateral-medialen Ebere auf von etwa 12°. Der Winkel des Kragens 10 zur Schaftachse beträgt im übrigen 55°.

In den Figuren h bis 6 ist die äxtßere Schale 30 einer zweiteiligen Hüftpfanne dargestellt, die ebenfalls aus TiAl Fe₂ Guß geformt ist. Sie besitzt einen zylindrischen Abschnitt 3^Ί » der an einem Ende durch eine Querwand 3² verschlossen ist, wobei die Querwand jedoch eine mittige Öffnung 33 aufweist. Am offenen Ende ist am zylindrischen Abschnitt 3I ein radialer

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Kragen 3*' angeformt, dessen radiale Erstreclcung, vie aus Fig. h ersichtlich, über annähernd zwei Drittel des Umfangs der Pfanne gleich groß ist. An gegenüberliegenden Punkten des restlichen Drittels, wie bei 35 bzw. 36 gezeigt, verringert sich die radiale Erstreclcung des Kragens oder Flansches 3^ sukzessive bis zu einem bei 37 dargestellten Minimum. Der Kragen 3^ ist an der freien Seite bei 38 angefast, ebenso wie die Innenkante des zylindrischen Abschnitts 31 wie bei 39 gezeigt.

Die äußere Fläche der Pfanne ist, wie bei kO, *H bzw. k2 in Fig. 5 in gleicher Weise wie der Prothesenteil nach den Figuren 1 bis 3 verkugelt. An der Außenseite des zylindrischen Abschnitts 30 sind vier in gleichmäßigem Abstand angeordnete keilförmige Rippen kj vorgesehen, die sich, von der Wand 32 ausgehend in Richtung des Kragens 3^ stetig radial erheben. Die Stege 53 sind im Querschnitt dreieckförmip, wobei die scharfe Kante kh radial nach außen weist. Die Stege k3 dienen als Antirotationssicherung der Hüftpfanne nach den Figurea h bis 6.

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Claims

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1. Hüftgelenkendoprothese mit einem femoralen Teil, der einen aus einer Metallegierung geformten Schaft und einen Gelenkkopf aufweist, wobei der Gelenkkopf mit der natürlichen oder einer prothetischen, ebenfalls aus einer Metallegierung bestehenden Hüftpfanne zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1O) und/oder die prothetische Hüftpfanne (30) aus einer Eisen und Aluminium enthaltenden Titanlegierung gußgeformt ist.

2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung TiAl Fe₃ .. lautet.

3. Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Knochen in Berührung bringbare Oberflächen von Schaft (1O) und/oder protbetischer Hüftpfanne (30) verkugelt sind.

k. Prothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel einen Durchmesser von 0,8 bis 1,2 mm aufweist.

5· Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) über den größten Teil seiner Länge - vom distalen Ende ausgehend - langgeatreckt ist und annähernd gleichen Querschnitt aufweist.

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6. Prothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, duu annähernd zwei Drittel der Schaftlänge annähernd gleichen Qf.erschnitt aufweist.

7. Prothese nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dsr Querschnitt kreisförmig ist.

8. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadr.ch gekennzeichnet, daß der proximale Teil (i^zl·) des Schaftes (io) sich zum Kragen in der von Schaft (io) und Hals (ii) aufgespannten Ebene dreieckförmig erweitert und annähernd rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweist, wobei die laterale Seite des Schaftes (1O) über die gesamte Länge annähernd gerade verläuft.

9. Pz-Othese nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß lateral am proximalen Teil (i4) des Schaftes (1O) ein flügelartiger Ansatz (18) angeformt ist.

10. Prothese nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß

der Ansatz (18) eine langgestreckte Öffnung (19) aufweist.

11. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Schaftachse und dem Kragen (12) etwa 55° beträgt.

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12. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (ΐθ) in der frontal-dorsalen Ebene eine leichte Krümmung aufweist, wobei der Scheitel (23) der Krümmung frontal gerichtet ist.

13· Prothese nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Halses (11) zur lateral-medialen Ebene des Schaftes (10) einen Winkel von etwa 12° einschließt«

14. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 131 bei der die prothetische Pfanne aus einer metallischen äußeren Schale und einer vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden inneren Schale zur Aufnahme des Gelenkkopfes zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schale (30) einen annähernd zylindrischen Abschnitt (31) aufweist, an dessen offenem Ende ein radial umlaufender Kragen (3'0 angeformt ist, der über annähernd zwei Drittel des Umfangs die gleiche Breite aufweist, im übrigen Abschnitt in seiner Breite von gegenüberliegenden Seiten auf ein Mindestmaß abnimmt.

15· Prothese nach Anspruch I²*, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des zylindrischen Abschnitts (3*0 radiale Stege (43) oder Rippen angeformt sind.

16, Prothese nach /nspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (43) keilförmig sind und an ihren radial gericlitoten scharfen Kanten (44) in der Höhe in Richtung des Kragens (34) zunehmen.