DE8318360U1 - Cement-free implantable prosthesis with grid profiling - Google Patents
Cement-free implantable prosthesis with grid profilingInfo
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Description
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Deutsche PatentamtGerman Patent Office
Zweibrückenstr. 12Zweibrückenstrasse 12th
8000 München 28000 Munich 2
PATENTANWALT DR.-ING. KARL BOEHMERT (1933-1973) PATENTANWALT DlPL-ING. ALBERT BOEHMERT, BREMEN RECHTSANWALT WILHELM ). H. STAHLBERG, BREMEN PATENTANWALT DR.-ING. WALTER HOORMANN. BREMEN PATENTANWALT DIPL.-PHVS. DR. HEINZ GODDAR, BKtMEN PATENTANWALT DIPL-ING. EDMUND F. EITNER. MÜNCHEN RECHTSANWALT WOLF-DIETER KUNTZE, BREMEN-RECHTSANWALT DIPL-ING.)AN G.TÖNNIES.BREMEN PATENTANWÄLTIN DIPL-CHEM. DR. C. NEIDL-STIPPLER. MÜNCHPATENT ADVOCATE DR.-ING. KARL BOEHMERT (1933-1973) PATENT Attorney DlPL-ING. ALBERT BOEHMERT, BREMEN LAWYER WILHELM). H. STAHLBERG, BREMEN PATENT ADVOCATE DR.-ING. WALTER HOORMANN. BREMEN PATENT ADVERTISEMENT DIPL.-PHVS. DR. HEINZ GODDAR, BKtMEN PATENT Attorney DIPL-ING. EDMUND F. EITNER. MUNICH LAWYER WOLF-DIETER KUNTZE, BREMEN-LAWYER DIPL-ING.) TO G.TÖNNIES.BREMEN PATENT Attorney DIPL-CHEM. DR. C. NEIDL-STIPPLER. MUNCH
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Bremen, Hollerallee 32Bremen, Hollerallee 32
24. Jüni 1983June 24, 1983
orthoplant Vertriebs-GmbH, Leerkämpe 12, 2800 Bremen 1orthoplant Vertriebs-GmbH, Leerkämpe 12, 2800 Bremen 1
Zementfrei implantierbare Prothese mit RasterprofilierungCement-free implantable prosthesis with grid profiling
Die Erfindung betrifft eine üblicherweise auch als Endoprothese bezeichnete implantierbare Prothese, insbesondere eine Hüftprothese, deren nach der Implantation mit Knochengewebe in Eingriff kommenden Abschnitte ihrer Außenseite mit einer von der Außenseite vorstehenden Rasterprofilierung versehen sind.The invention relates in particular to an implantable prosthesis, usually also referred to as an endoprosthesis a hip prosthesis, the portions of which come into engagement with bone tissue after implantation Outside are provided with a grid profile protruding from the outside.
Unter einer Rasterprofiliervng wird vor- und nachstehend eine aus bevorzugt integral mit dem betreffenden übrigen Prothesenteil ausgebildete Oberflächenprofilierung verstanden, deren insgesamt eine Rasterung bildenden einzelnen Profilelemente Abmessungen aufweisen, die im Ver-A grid profiling is described above and below one of preferably integral with the remainder in question Understood prosthesis part formed surface profiling, the total of which forming a grid individual Profile elements have dimensions that are
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hältnis zu den Abmessungen des betreffenden Prothesenteiles relativ klein sind.ratio to the dimensions of the prosthetic part in question are relatively small.
Zur Schaffung von zementfrei einsetzbaren Endoprothesen ist es beispielsweise aus der DE-OS 28 39 093 bei einer
Hüftgelenkendoprothese bekannt, den nach dem Implantieren
mit dem Markkanal des Femurknochens in Eingriff kommenden Schaft an seiner Oberseite mit einem Gewinde
zu versehen, welches bevorzugt in der Art eines Trapezgewindes ausgebildet ist, wobei die über die an sich
üblicherweise glatte Außenfläche des Prothesenschaftes nach außen vorstehenden Gewindegänge dann bei und nach
der Implantation in das Knochengewebe einschneiden«
Eine solche Ausgestaltung stellt ersichtlich eine erhebliche Beanspruchung und eine entsprechende Schwächung
des Knochengewebes dar und stellt für sich genommen noch nicht sicher, daß sich das betreffende Prothesenteil
im Verlaufe der Beanspruchungszeit nicht löst. Hierfür
müssen vielmehr zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, welche nicht nur zu einer insgesamt verhältnismäßig komplizierten
und aufwendigen Prothese führen, sondern dis
natürliche Knochengewebe ebenfalls entsprechend beanspruchen. Es kommt dazu, daß derartige Maßnahmen sich nur bei stift-
bzw. bolzenförmigen Prothesen bzw. Prothesenteilen durchführen
lassen und nicht bei Prothesen bzw. Prothesenteilen, die aufgrund ihrer Formgebung nicht einschraubbar sind.To create endoprostheses that can be used without cement, it is known, for example, from DE-OS 28 39 093 for a hip joint prosthesis to provide the shaft that comes into engagement with the medullary canal of the femur bone on its upper side with a thread, which is preferably in the manner of a Trapezoidal thread is formed, the over the per se
Usually the smooth outer surface of the prosthesis shaft then cuts outwardly protruding threads into the bone tissue during and after the implantation «
Such a configuration clearly represents a considerable stress and a corresponding weakening of the bone tissue and, taken in and of itself, does not yet ensure that the prosthesis part in question is
does not dissolve in the course of the exposure time. For this purpose rather additional measures must be taken which not only lead to a whole is relatively complicated and expensive prosthesis, but take dis natural bone tissue also accordingly. In addition, such measures can only be carried out in the case of pin-shaped or bolt-shaped prostheses or prosthetic parts and not in the case of prostheses or prosthetic parts which, due to their shape, cannot be screwed in.
Um eine zementfreie Implantierbarkeit von Prothesen zu verbessern, ist daher am Beispiel einer Hüftprothese eine
feine Rasterprofilierung vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 32 47 726.0, Fig. 6, 7), deren einzelne,
jeweils unmittelbar aneinander angrenzende Profilierungselemente pyramidenförmig ausgebildet sind. Es hat sich
indes gezeigt, daß eine derartige RasterprofilierungIn order to improve the cement-free implantability of prostheses, a fine grid profiling has therefore been proposed using the example of a hip prosthesis (patent application P 32 47 726.0, FIGS. 6, 7), the individual,
Profiling elements that are directly adjacent to one another are pyramid-shaped. It has been shown, however, that such a grid profiling
BOF.HMERT ^BQEHMftRT 'BOF.HMERT ^ BQEHMftRT '
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im Hinblick auf die mit ihr zu schaffenden Widerlager zur Aufnahme bzw. übertragung der im Gebrauch auftretenden Kräfte noch verbesserungsfähig ist.with regard to the abutments to be created with it to accommodate or transfer those that occur in use Forces can still be improved.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Prothesen del eingangs beschriebenen Gattung, genauer gesagt deren (im Verhältnis zu den Prothesenabmessungen) verhältnismäßig feine Rasterprofilierung, so zu verbessern, daß die durch die Rasterprofilierung geschaffenen, im implantierten Zustand mit dem Knochengewebe in Eingriff kommenden Profilelemente bzw. deren Widerlagerflächen so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie die im Gebrauch auftretenden Beanspruchungen auf Druck, Zug sowie Torsion bei größtmöglicher Schonung des natürlichen Knochengewebes optimal aufnehmen bzw. übertragen und insgesamt eine zwar schonende, aber innige Verbindung mit dem Knochengewebe schaffen.The present invention is based on the object of the known prostheses of the type described above, more precisely their (in relation to the prosthesis dimensions) relatively fine grid profiling, see above to improve that created by the grid profiling, in the implanted state with the bone tissue coming into engagement profile elements or their Abutment surfaces are designed and arranged so that they can withstand the stresses occurring during use Optimally absorb or reduce pressure, tension and torsion while protecting the natural bone tissue as much as possible. transferred and overall create a gentle but intimate connection with the bone tissue.
Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, ; daß die Rasterprofilierung aus mit gegenseitigem Horizontal-As a solution to this problem is provided according to the invention; that the grid profiling with mutual horizontal
■ und Vertikalabstand angeordneten, noppenartigen Ansätzen■ and vertically spaced, knob-like approaches
ϊ von im wesentlichen konstanter Höhe besteht. ϊ is of essentially constant height.
L Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß die noppenartigenL It is preferably provided that the knob-like
ί Ansätze rechtwinklig - und zwar wiederum bevorzugt zu-ί Approaches at right angles - again preferably at
f mindest im wesentlichen quadratisch - ausgebildet sind. f at least essentially square - are formed.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn dieIt has proven to be particularly useful when the
jf die Rasterprofi lierung bildenden, noppenartigen Ansätzejf the knob-like approaches forming the grid profile
in Längs- oder/und Querrichtung jeweils reihenweisein the longitudinal or / and transverse direction in rows
ϊ zueinander fluchten, und wenn die noppenartigen Ansätze ϊ align with each other, and if the knob-like approaches
so ausgebildet bzw. angeordnet sind, daß sie jeweilsare designed or arranged so that they each
% eine Seitenfläche besitzen, die im wesentlichen senkrecht % have a side surface that is substantially perpendicular
~ zu den bei Beanspruchung auftretenden Druckkräften liegt.~ to the compressive forces occurring during loading.
BOEHMERT &BQ£HMf,RT.,§ BOEHMERT & BQ £ HMf, RT., §
Entsprechendes gilt für die bei Beanspruchung ggf. auftretenden Zugkräfte oder/und Torsionsmomente. Im Falle des Schaftes einer Hüftendoprothese sind mithin die noppenförmigen Ansätze einerseits vorzugsweise ringförmig um den Schaft herum verlaufend angordnet und andererseits in Reihen, welche im wesentlichen parallel zur Schaftlängsachse verlaufen.The same applies to the tensile forces and / or torsional moments that may occur during loading. In the event of of the shaft of a hip endoprosthesis, the knob-shaped extensions are on the one hand preferably ring-shaped arranged around the shaft and on the other hand in rows which are essentially parallel run to the longitudinal axis of the shaft.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zwei Gruppen von noppenförmigen Ansätzen vorgesehen sind, wobei bevorzugt zwischen einer aus ersten noppenförmigen Ansätzen bestehenden ersten Rasterprofilierung eine aus (geometrisch ggf. völlig identisch ausgebildeten, aber bzgl. Örtlicher Orientierung anders angeordenten) zweiten noppenförmigen Ansätzen bestehende zweite Rasterprofilierung angeordnet ist, wobei die zweiten noppenförmigen Ansätze bezüglich ihrer - bei rechtwinkliger Ausgestaltung zugleich ihre Seitenflächen bestimmenden - freien Ränder zu den entsprechenden Rändern bzw. Seitenflächen der ersten noppenförmigen Ansätze um einen Winkel gedreht angeordnet sind, der bevorzugt etwa 45° beträgt.A particularly preferred embodiment of the present invention is that two groups of knob-shaped Approaches are provided, preferably between one consisting of first knob-shaped approaches first grid profiling from (geometrically, possibly completely identical, but with regard to local orientation arranged differently) second knob-shaped approaches existing second grid profiling is, the second knob-shaped approaches with respect to their - with a right-angled configuration at the same time their Free edges to the corresponding edges or side surfaces of the first knob-shaped Approaches are arranged rotated by an angle, which is preferably about 45 °.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Preferred embodiments of the present invention are described in the subclaims.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbexspiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:The invention is further explained below using an exemplary embodiment with reference to a drawing. It shows:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen mit einer erfindungsgemäßen Rasterprofilierung versehenen Außenseitenabschnitt einer zementfrei zu verankernden Endoprothese inFig. 1 is a plan view of one with one according to the invention Grid profiling provided outer side section of an endoprosthesis to be anchored without cement in
ΒΟξHVERT $,BQJEHMERTΒΟξHVERT $, BQJEHMERT
• · I I ■ · ■■ a • · II ■ · ■■ a
Richtung des Pfeiles I in Fig. 2 gesehen;Seen in the direction of arrow I in Fig. 2;
Fig. 2 einen Teilschnitt durch den in Fig. 1FIG. 2 shows a partial section through the one in FIG. 1
dargestellten Abschnitt in Richtung der Schnittlinie II-II gesehen;section shown seen in the direction of section line II-II;
Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Variante in Richtung des Pfeiles III in Fig. 4 gesehen;3 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a variant in the direction of arrow III in Fig. 4 seen;
Fig. 4 einen Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch die Variante gemäß Fig. 3 in Richtung der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 gesehen; undFIG. 4 shows a section corresponding to FIG. 2 through the variant according to FIG. 3 in the direction of FIG Section line IV-IV seen in Figure 3; and
Fig. 5 als Anwendungsbeispiel einen Teil einer Huftendoprothese, deren Schaft an seiner gesamten, im inplantierten Zustand mit dem Knochengewebe des Femurkanals in Eingriff kommenden Oberfläche mit einer Rasterprofilierung gemäß den Fig. 1 und 2 versehen ist, wobei diese der besseren Übersicht halber jedoch in Fig. 1 nur in einem kleinen Ausschnitt dargestellt ist, um die Anordnung der noppenartigen Ansätze zu zeigen.Fig. 5 as an application example, a part of a hip endoprosthesis, the shaft of which on its entire, in the implanted state in engagement with the bone tissue of the femoral canal The upcoming surface is provided with a grid profile according to FIGS. 1 and 2 is, but for the sake of clarity, this is shown in Fig. 1 only in a small section to the To show the arrangement of the knob-like approaches.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen einen Außenseitenabschnitt einer zementfrei zu implantierenden Endoprothese, und zwar beispielsweise einer Huftgelenk-Endoprothese (s. Fig. 5), deren Schaft an seiner gesamten mit dem Knochengewebe in Berührung kommenden Oberfläche mit der Rasterprofilierung versehen ist. Die Rasterprofilierung besteht aus in der Draufsicht quadratischen, noppenartigen Ansätzen 1 und 1', die im Hinblick auf ihre Dimensionierung1 and 2 of the drawing show an outer side section of an endoprosthesis to be implanted without cement, for example a hip joint endoprosthesis (See Fig. 5), the shaft of which on its entire surface coming into contact with the bone tissue with the Grid profiling is provided. The grid profiling consists of square, nub-like when viewed from above Approaches 1 and 1 'in terms of their sizing
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identisch ausgebildet sind, jedoch bezüglich ihrer räumlichen Orientierung um 45 zueinander versetzt bzw. gedreht angeordnet sind, wie dieses aus Fig. 1 erkennbar ist. Die ein erstes Rasterprofil bildenden Ansätze 1 sind mit gegenseitigem Horizontalabstand h und gegenseitigem Vertikalabstand ν angeordnet und weisen jeweils eine Höhe s von 0,6 mm auf. Die gegenseitigen Horizontalabstände h und Vertikalabstände ν sind genau so groß wie die Kantenlänge k der Ansätze 1 wie auch der Ansätze 1', die über dem dargestellten Ausführungsbeispiel 2 mm beträgt.are designed identically, but offset by 45 to one another with regard to their spatial orientation or are arranged rotated, as can be seen from FIG. 1. The forming a first grid profile Approaches 1 are arranged with a mutual horizontal distance h and mutual vertical distance ν and each have a height s of 0.6 mm. The mutual horizontal distances h and vertical distances ν are exactly as large as the edge length k of the approaches 1 as well as the approaches 1 ', which is shown above Embodiment is 2 mm.
Es ist erkennbar, daß die die erste Raste>:profilierung bildenden, noppenförmigen Ansätze 1 in Vertikal- und Horisontalrichtung bzw. in Längs- und Querrichtung zueinander fluchten und jeweils reihenförmig angeordnet sind. Das gleiche gilt für die noppenförmigen Ansätze 1' der zweiten Rasterprofilierung, welche zu den Ansätzen 1 jeweils um 45° gedreht sind und symmetrisch zur ersten Rasterprofilierung, d.h. also jeweils zwischen vief Ansätzen 1' angeordnet sind, wobei die Begriffe erste und zweite Rasterprofilierung hier nur zu Difinitionszwecken eingeführt worden ist und beide Rasterprofilierungen gemeinsam die gesamte Rasterprofilierung bilden.It can be seen that the first notch>: profiling forming, knob-shaped approaches 1 in the vertical and horizontal direction or in the longitudinal and transverse directions to each other are aligned and arranged in rows. The same applies to the knob-shaped approaches 1 'of the second grid profiling, which leads to the approaches 1 are each rotated by 45 ° and are symmetrical to the first grid profile, i.e. between vief Approaches 1 'are arranged, the terms first and the second grid profiling has only been introduced here for purposes of distinction, and both grid profilings together form the entire grid profiling.
Die Hauptzug- und Druckrichtung fällt mit der strichpunktierten Linie 2-2 in Fig. 1 zusammen, wobei diese Linie bei Anwendung der Rasterprofiiierung auf eine Hüftendoprothese der Schaftlängsachse 2' richtungsgemäß entspricht. The main pulling and printing direction coincides with the dash-dotted line 2-2 in Fig. 1, this being Line when using the grid profile on a hip prosthesis corresponds to the longitudinal axis of the shaft 2 'as directed.
In Fig. 5 sind die über die gesamte fichaftoberflache Vorgesehenen Ansätze 1, 1' an einem mittleren Abschnitt des in Fig. 5 dargestellten Schaftes 3 einer Hüftgelenkendoprothese erkennbar, wobei gleichzeitig er-In Fig. 5 the over the entire fichaftoberflache Proposed approaches 1, 1 'on a middle section of the shaft 3 of a hip joint endoprosthesis shown in FIG. 5 can be seen, at the same time being
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I kennbar ist, daß die Ansätze 1, T bezüglich ihrerI can be seen that the approaches 1, T with respect to their
$ Dimensionierung ganz erheblich kleiner sind als die $ Dimensioning are quite considerably smaller than that
II Abmessungen des Schaftes 3, insgesamt also eine Fein- ^ struktur-Rasterprofilierung bilden, welche einerseits % das Knochengewebe beim Implantieren und danach ganzII dimensions of the shaft 3, so overall a fine ^ structure grid profiling, which on the one hand % the bone tissue during implantation and then completely
I erheblich schont und dennoch nicht nur eine sichereI is considerably gentle and yet not only safe
|· zementfreie Verankerung gewährleistet, sondern auch| · Cement-free anchoring guaranteed, but also
I sicherstellt, daß die bei der Beanspruchung auftretendenI ensures that the
% Kräfte in optimaler Weise aufgenommen werden. Aus den % Forces are absorbed in an optimal way. From the
% Fig. 1, 2 und 5 ist erkennbar, daß die oben lieger ilen % Fig. 1, 2 and 5 it can be seen that the upper ones ilen
\ Seitenflächen 4 der Ansätze 1 rechtwinklich zur Schaftlängsachse 2" und damit im wesentlichen senkrecht zu den '■· bei Beanspruchung auftretenden Drackkräften verlaufen und \ Lateral surfaces 4 of the lugs 1 run at right angles to the shaft longitudinal axis 2 ″ and thus essentially perpendicular to the compressive forces occurring under load and
: somit optimale Widerlager zur Aufnahme bzw. übertragung: thus optimal abutment for recording or transmission
dieser Druckkrägte geben. Entsprechendes gilt für die ' unteren Seitenflächen 6 der Ansätze 1 hinsichtlich dergive this print collar. The same applies to the 'lower side surfaces 6 of the approaches 1 with regard to the
bei Beanspruchung auftretenden Zugkräfte und bezüglich der seitlichen Seitenflächen 7 und 8 der Ansätze 1 hin-I? sichtlich aufzunehmender Kräfte im Falle von um dietensile forces occurring under load and with regard to the lateral side surfaces 7 and 8 of the approaches 1 to-I? visibly absorbed forces in the case of around the
;■. Schaftlängsachse 2' auftretender Torsionsmomente.; ■. Shaft longitudinal axis 2 'occurring torsional moments.
Wie bereits erwähnt worden ist, liegen die Ansätze um 45° zu den Ansätzen 1 hinsichlich ihrer örtlichen Orientierung an der (nicht profilierten) AußenseiteAs has already been mentioned, the approaches are at 45 ° to the approaches 1 in terms of their local Orientation on the (not profiled) outside
, des Prothesenteiles um 45° versetzt und nehmen demgemäß, the prosthesis part offset by 45 ° and take accordingly
in entsprechend optimaler Weise Komponenten der bei Beanspruchung auftretenden Druck- und/oder Zug- und/oder Torsionskräfte auf, vor allem aber auch auftretende Kräfte bei irgendwelchen Biegebeanspruchungen, schräg zur Achse 2' verlaufenden Torsionen o.dgl., wobei in derartigen Fällen wiederum die Ansätze 1 ebenfalls ent-in a correspondingly optimal way components of the compressive and / or tensile and / or stresses occurring Torsional forces, but above all forces that occur under any bending loads, at an angle to the axis 2 'running torsions or the like., wherein in in such cases, Approaches 1 also correspond to
1 sprechende Komponenten derartiger Kräfte aufnehmen. 1 absorb speaking components of such forces.
Die erfindungsgemäße Rasterprofilierung löst die an sie gestellten Anforderungen in geradezu optimaler Weise undThe grid profiling according to the invention solves the problem on them requirements in an almost optimal way and
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läßt sich darüber hinaus noch mit einem für derartige Einsatzzwecke und die gebotenen Vorteile vertretbaren Aufwand herstellen.can also be justified with a for such purposes and the advantages offered Create effort.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante, bei welcher die Ansätze 1 ebenso wie die Ansätze 1' jeweils dreiecksförmig ausgebildet sind, und zwar mit einer Kantenlänge von 3 mm, wobei die Höhe s der Höhe der Ansätze 1, 1' bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2 entspricht. Es ist erkennbar, daß auch bei dieser Ausgestaltung die Ansätze in Längs- und Querrichtung jeweils reihenförmig angeordnet sind, und daß darüber hinaus Ansätze 1' vorhanden sind, die relativ zu den Ansätzen 1 verdreht angeordnet sind.3 and 4 show a variant in which the Approaches 1 as well as approaches 1 'each triangular are formed, with an edge length of 3 mm, the height s being the height of the lugs 1, 1 ' in the embodiment according to FIGS. 1, 2 corresponds. It can be seen that in this embodiment too the approaches in the longitudinal and transverse directions are each arranged in rows, and that, in addition, approaches 1 'are present, which are arranged rotated relative to the lugs 1.
HOr.MMERT &.BOEHMFKT ,HOr.MMERT & .BOEHMFKT,
Akte: O 259 24. Juni 1983File: O 259 June 24, 1983
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1983
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