EP4629938A1 - Gelenkpfanne für eine gelenkprothese - Google Patents

Gelenkpfanne für eine gelenkprothese

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Publication number
EP4629938A1
EP4629938A1 EP23817069.0A EP23817069A EP4629938A1 EP 4629938 A1 EP4629938 A1 EP 4629938A1 EP 23817069 A EP23817069 A EP 23817069A EP 4629938 A1 EP4629938 A1 EP 4629938A1
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EP
European Patent Office
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socket
joint
joint socket
bone structure
projection
Prior art date
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Pending
Application number
EP23817069.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Meier
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Mechamed GmbH
Original Assignee
Mechamed GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • A61F2002/3093—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth for promoting ingrowth of bone tissue

Definitions

  • the invention relates to a joint socket for a joint prosthesis which can be fixed in a bone structure and has a socket insert for receiving an at least partially spherical joint body.
  • Joint prostheses with anchoring parts that can be screwed into the bone substance are already known in various designs and applications, especially in hip joint prostheses.
  • the joint socket is inserted with the tapered side first into a surgically prepared depression in the bone.
  • conical or spherical joint sockets are usually used, each of which has a metallic outer shell and an insert or inlay arranged in the shell, which is usually made of ceramic, plastic or metal.
  • One advantage of using spherical cups is that less bone substance from the pelvic bone needs to be removed when pre-milling the spherical recess than with a conical cup. Milling itself is also easier with spherical cups, as orientation has only a small influence.
  • press-fit designs are also used.
  • the press-fit cups are slightly flattened at the pole and slightly larger in diameter than the pre-milled hemispherical bed in the bone. This ensures that the cup fits snugly in the pre-milled bone.
  • a rough surface coating on the usual shells made of metals such as pure titanium makes it easier for the bone cells to grow onto the implant. This should ensure optimal stabilization.
  • the spherical cups without thread and especially the press-fit cups are hammered or pressed into the pre-milled bed in a linear movement.
  • EP 0 169 978 B1 discloses an endoprosthesis for a hip joint socket consisting of an inner socket body and an outer shell, suitable for cement-free anchoring, in which the socket body is provided with a conical shell and the outer shell with a cavity adapted to the shell, with the outer shell and the socket body being held together by a locking structure.
  • Several slots are evenly distributed around the circumference of the outer shell, with the surface of the outer shell being provided with a structure consisting of projections. The projections are pin-shaped and placed on the surface of the expansion socket.
  • EP 0 242 633 B1 discloses an endoprosthesis for a hip joint socket consisting of an inner socket body and an outer shell, suitable for cement-free anchoring, which has a structure consisting of several peripheral rows of projections in the area of the outer shell surface facing the equator.
  • the projections are shaped like thorns and arranged on concentric circles on the surface of the expansion socket.
  • DE 35 18246 A1 relates to an acetabular cup prosthesis with a conical outer shape for insertion into a correspondingly shaped hole in a bone, whereby the conicity of the conical shape is designed for permanent engagement with the surrounding bone.
  • an inner cup and an outer ring are provided, wherein the cup is subjected to an annular bandaging load which is exerted on the cup by the outer ring either directly or by means of a possibly interposed intermediate ring piece which is arranged between the cup and the ring.
  • DE 3347 983 C2 relates to a joint socket prosthesis with a shell that can be fixed to a bone and with an insert that can be inserted into the shell and is composed of two bearing segments that enclose the joint ball without any division, whereby a slotted ring can be elastically expanded so that it can be pushed over the joint ball.
  • DE 102006 019620 B4 refers to an artificial joint socket with a number of radial through holes for the passage of a bone screw to anchor the socket in the adjacent bone area.
  • an artificial joint socket for a hip joint is already known with a shell having a spherical cap-shaped inner surface and with a hollow cylindrical anchoring part which rests on the shell on the one hand and is open at its free end facing away from the shell on the other hand.
  • US 11 478 358 B2 describes an implant with a shell having a body defining a recess facing the bone, the bone-facing recess comprising an annular surface and a convex surface.
  • the annular surface has a profile corresponding to the outer bone ring and can have retaining elements, for example projections or recesses, which engage the bone.
  • a disadvantage of the current state of the art is that the bone implants weaken the bone substance due to the necessary indentations, resulting in an increased risk of possible fractures. This is particularly true for revision operations, which are usually associated with further loss of bone substance.
  • expansion cups for hip joint prostheses are arranged in such a way that forces acting in the bone tissue against the implantation direction of the expansion cup can cause the expansion cup to detach from the bone tissue.
  • a particular disadvantage is the direction of the fixation forces, which in most fixation options used in practice are essentially directed radially outwards, so that spreading forces arise. These spreading forces can be a cause of a reduction in the holding force of the joint socket in the bone structure, which is not uncommon.
  • the invention is based on the object of creating a way to largely compensate for the unavoidable weakening of the bone substance through the design of the joint socket, so that the load-bearing capacity of the bone structure is not reduced but improved.
  • the introduction of radial spreading forces into the bone structure surrounding the joint socket should be avoided.
  • This object is achieved according to the invention with a joint socket according to the features of claim 1.
  • the further embodiment of the invention can be found in the subclaims.
  • a joint socket in which the joint socket has at least one projection facing the bone structure, intended for engagement in a groove-shaped recess in the bone structure which is radially spaced from the recess for the socket insert in the bone structure, which projection encloses the socket insert circumferentially, in particular concentrically, with a small distance, wherein the projection has at least in sections a convex outer surface, delimited by an outer ring-shaped closed contour, and a concave inner surface, delimited by an inner ring-shaped closed contour, so that the projection with the outer surface and the inner surface can be inserted into the groove-shaped recess in a form-fitting manner and the outer surface and the inner surface each rest against a wall surface delimiting the groove-shaped recess.
  • the invention is based on the knowledge that the load-bearing capacity of the bone structure, which has been weakened due to the loss of substance for accommodating the joint socket, can be restored by having one or more projections of the joint socket enclose the socket insert according to the principle of a ring clamp or a cuff. In particular, the introduction of radial spreading forces into the bone structure surrounding the joint socket should be avoided.
  • the effect according to the invention is based on the fact that the load-bearing capacity of the bone that accommodates the joint socket, for example the pelvic bone, is improved by the fact that the forces that act transversely to the axis, namely on the one hand the spreading forces due to the inserted joint socket and on the other hand due to the external force, in particular as a result of the joint load, can be reliably absorbed by the projection, thus avoiding additional forces in the bone structure.
  • bending forces of the bone are also absorbed by the at least one projection absorbing expansions in the plane of the bone surface.
  • the prosthesis can therefore also absorb tensile forces transversely to the symmetry axis of the joint socket.
  • the projection is closed in a ring shape and encloses the socket insert on the circumference. This means that the effect of the circumferential clamping is independent of direction, which at the same time simplifies the fixation of the projection in the groove-shaped recess. In practice, the resulting clamping forces already lead to sufficient fixation.
  • the projection has a circular cross-section with a constant wall thickness and encloses the joint socket concentrically. Due to the rotationally symmetrical design of the circular tubular or conical projection, the achievable holding forces are independent of the angular position, so that the joint socket can be used in any angular position, thus making the operation easier.
  • a crown drill preferably in conjunction with a depth stop, can be used in a particularly simple manner to create the groove-shaped recess, so that the effort associated with using milling tools is eliminated.
  • projections are arranged within an annular region delimited by the outer contour and by the inner contour, spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • This allows several, preferably geometrically matching projections to be used for fixation in order to further increase the fixing forces.
  • the projections can have angles or bends on the front side that penetrate the bone structure when the joint socket is rotated.
  • the projections can transmit increased clamping forces if at least some of the projections are adjustable, for example, in order to brace them within the recess against the delimiting wall surfaces.
  • a plurality of projections spaced apart from one another are arranged evenly distributed around the circumference so that the holding forces are introduced into the bone structure evenly over the entire circumference.
  • the neighboring projections can have a different geometry and also a different length.
  • the axial extension of the projection is constant in the circumferential direction and/or the axial extension of neighboring, in particular all, projections is the same, so that the joint socket safely reaches a depth position within the bone structure specified by the groove-shaped recess and this is maintained permanently.
  • the at least one projection can be fixed in different positions in the axial direction parallel to the axis of symmetry of the joint socket, in particular continuously. This allows the depth position of the joint socket to be adjusted using the projection, so that optimal positioning can be achieved. By setting the axial depth position differently for several projections distributed around the circumference, a desired angle of inclination of the joint socket can also be set if required.
  • the radial distance of the projection relative to the pan insert is between 0.5 mm and 10 mm
  • the depth of the groove-shaped recess is between 5 mm and 35 mm
  • the distance between the convex outer surface and the concave inner surface is between 1 mm and 5 mm.
  • a further, particularly advantageous embodiment of the invention is achieved when the at least one projection has ingrowth openings on its outer surface and/or its inner surface.
  • These ingrowth openings also referred to as ingrowth bays, promote the ingrowth of the surrounding bone substance and after a short time form undercuts with the joint socket, which is thereby reliably fixed.
  • a variant of the invention has already proven to be particularly promising, in which the joint socket has a holding frame with a passage width smaller than the great circle diameter of the socket insert. As a result, a spherical joint body inserted into the socket insert is secured by the holding frame, thus preventing dislocation of the joint.
  • the passage width can be expanded to the great circle diameter against an elastic restoring force of the holding frame, so that the joint body is secured in the socket insert according to the principle of a snap lock.
  • a gap is created so that the fixation forces are introduced into the recess of the bone structure exclusively or at least largely by means of the projection.
  • the invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in
  • Fig. 1 is a front perspective view of an acetabular cup according to the invention
  • Fig. 2 is a rear perspective view of an acetabular cup according to the invention.
  • Fig. 3 is a front perspective view of a bone structure with a recess for a socket insert of the acetabulum and with a concentric groove-shaped recess;
  • Fig. 4 is a sectional view of the bone structure shown in Figure 3 with the recess for the socket insert of the lateral groove-shaped recess;
  • Fig. 5 is a front perspective view of the bone structure shown in Figure 3 with the acetabulum fixed therein;
  • Fig. 6 a sectional view of the bone structure shown in Figure 5 with the joint socket fixed in it:
  • Fig. 7 is a front perspective view of another joint socket according to the invention.
  • Fig. 8 is a rear perspective view of the acetabulum shown in Figure 7;
  • Fig. 9 is a front perspective view of another joint socket according to the invention.
  • Fig. 10 is a rear perspective view of the acetabulum shown in Figure 9;
  • Fig. 11 is a perspective view of a holding frame
  • FIG. 12 the acetabulum shown in Figure 9 anchored in a bone structure
  • Fig. 13 a sectional view of the bone structure shown in Figure 12 with the acetabulum fixed therein;
  • Fig. 14 is a perspective view of another joint socket according to the invention with an eccentrically designed socket insert
  • Fig. 15 a sectional view of the bone structure shown in Figure 14 with the acetabulum fixed therein.
  • the joint socket 2 has a cylindrical outer contour 4 in its basic form.
  • the outer contour 4 is designed in the shape of a circular tube as a peripheral edge and thus forms a projection 7 facing a bone structure 6 shown only as an example.
  • the projection 7 is concentric with the socket insert 3, as can be seen in particular in Figures 4 and 5.
  • the projection 7 serves to fix the joint socket 2 in a recess 8 intended for the socket insert 3 and is inserted for this purpose in the bone structure 6 in a groove-shaped recess 9 of the bone structure 6 which radially encloses the recess 8, whereby the projection 7 encloses the socket insert 3 concentrically with a small radial distance.
  • the projection 7 with its convex outer surface 10 and its concave inner surface 11 can be placed in a force-fitting manner against a respective wall surface of the groove-shaped recess 9.
  • the projection 7 thus forms a clamping sleeve around the socket insert 3, whereby the load-bearing capacity of the bone structure 6, which has been weakened for the socket 2 due to the loss of substance as a result of the depression 8 in the bone structure 6, is restored by absorbing both radial spreading forces due to the fixation of the socket 2 and external forces and the bone structure 6 is not subjected to any further load.
  • the projection 7 has several ingrowth openings 12 on its outer contour 4, into which the surrounding Bone substance 6 grows in and thereby forms an undercut that fixes the acetabulum 2.
  • a lower side 13 of the joint socket 2 is fixed in the bone structure 6 within the recess 8 in the implanted position at a distance A from the bone structure 6 in order to concentrate the introduction of force on the projection 7.
  • FIG 11 shows a holding frame 14, which can be seen in an assembled position in Figures 9, 10, 12 and 13.
  • the holding frame 14 has a smaller passage width D than the great circle diameter of the socket insert.
  • the holding frame 14 in turn has two projections 7', which are connected flush with the projections 7 of the joint socket 2, as can be seen in Figures 9 and 10.
  • Figures 14 and 15 show yet another variant of another joint socket 2 according to the invention with an eccentrically designed socket insert 3 in a perspective view and in a sectional side view.
  • the joint socket 2 has a cylindrical outer contour 4 in its basic form with a circular ring-shaped edge as a projection 7, which is arranged concentrically to the outer contour 4 of the socket insert 3.
  • a receptacle 16 for a joint ball (not shown) is not coaxial, but is arranged eccentrically with respect to the outer contour 4 with an offset V of a central axis 17 of the receptacle 16 with respect to a central axis 15 of the joint socket 2, so that different edge distances R, r result in different circumferential sections.
  • the central axis 17 of the receptacle 16 can be optimally aligned and positioned with respect to the bone structure 6 in a simple manner.
  • the recesses designed as ingrowth openings also serve as tool holders 18 for the manual transmission of the rotational movement of the joint socket 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine für eine Gelenkprothese (1) bestimmte, in einer Knochenstruktur (6) fixierbare Gelenkpfanne (2) mit einem Pfannen-Einsatz (3). Die Gelenkpfanne (2) hat eine in ihrer Grundform zylindrische Außenkontur. An einem einer Öffnung der Gelenkpfanne (2) abgewandten Abschnitt ist die Außenkontur kreisrohrförmig als umlaufender Rand ausgeführt und bildet dadurch einen einer lediglich beispielhaft dargestellten Knochenstruktur (6) zugewandten Vorsprung (7). Der Vorsprung (7) ist konzentrisch zu dem Pfannen-Einsatz (3) und wird zur Fixierung der Gelenkpfanne (2) in eine nutenförmige Aussparung (9) der Knochenstruktur (6) eingesetzt, welche den Pfannen-Einsatz (3) umfangsseitig konzentrisch mit einem geringen radialen Abstand einschließt. Auf diese Weise bildet der Vorsprung (7) eine Ringhülse um den Pfannen-Einsatz (3), wodurch die Belastbarkeit der aufgrund des Substanzverlusts infolge der Vertiefung (8) in der Knochenstruktur (6) für die Gelenkpfanne (2) geschwächten Knochenstruktur (6) ausgeglichen wird, indem sowohl radiale Spreizkräfte aufgrund der Fixierung der Gelenkpfanne (2) als auch äußeren Krafteinwirkungen aufgenommen werden und die Knochenstruktur (6) nicht weiter belastet wird.

Description

Gelenkpfanne für eine Gelenkprothese
Die Erfindung betrifft eine in einer Knochenstruktur fixierbare, einen Pfannen-Einsatz zur Aufnahme eines zumindest abschnittsweise sphärischen Gelenkkörpers aufweisende Gelenkpfanne für eine Gelenkprothese.
Gelenkprothesen mit in die Knochensubstanz einschraubbaren Verankerungsteilen sind bereits in verschiedenartigen Ausführungen und Anwendungen, insbesondere bei Hüftgelenks-Prothesen bekannt. Dabei wird die Gelenkpfanne mit der verjüngten Seite voran in eine operativ vorbereitete Vertiefung im Knochen eingesetzt.
In der Praxis werden üblicherweise konisch geformte oder sphärische Gelenkpfannen eingesetzt, die jeweils eine metallische Außenschale und einen in der Schale angeordneten Einsatz oder ein Inlay aufweisen, die üblicherweise aus Keramik, Kunststoff oder Metall hergestellt sind.
Ein Vorteil bei der Verwendung der sphärischen Pfannen liegt darin, dass beim Vorfräsen der sphärischen Vertiefung weniger Knochensubstanz des Beckenknochens entfernt werden muss als bei einer konisch geformten Pfanne. Auch das Fräsen selbst ist bei den sphärischen Pfannen einfacher, da die Orientierung nur geringen Einfluss hat.
Neben der Standardausführung der sphärischen Pfannen, welche einer Halbkugel entspricht, sind auch Pressfitausführungen im Einsatz. Die Pressfitpfannen sind am Pol leicht abgeflacht und im Durchmesser etwas größer als das vorgefräste halbkugelförmige Bett im Knochen. Dadurch wird der Presssitz der Pfanne im vorgefrästen Knochen gewährleistet. Eine raue Oberflächenbeschichtung der gebräuchlichen Schalen aus Metallen wie zum Beispiel Reintitan erleichtert das Anwachsen der Knochenzellen an das Implantat. Dies soll eine optimale Stabilisierung sicherstellen. Im Gegensatz zu den Schraubpfannen werden die sphärischen Pfannen ohne Gewinde und vor allem die Pressfitpfannen in einer linearen Bewegung in das vorgefräste Bett eingeschlagen oder eingepresst.
Aus der EP 0 169 978 B1 ist eine aus einem inneren Pfannenkörper und einer Außenschale bestehende, für eine zementfreie Verankerung geeignete Endoprothese für eine Hüftgelenkspfanne bekannt, bei der der Pfannenkörper mit einem konischen Mantel und die Außenschale mit einem an den Mantel angepassten Hohlraum versehen ist, wobei die Außenschale und der Pfannenkörper über eine Verriegelungsstruktur ineinander gehalten sind. Auf dem Umfang der Außenschale sind mehrere Schlitze gleichmäßig verteilt, wobei die Oberfläche der Außenschale mit einer aus Vorsprüngen bestehenden Struktur versehen ist. Die Vorsprünge sind stiftförmig ausgebildet und auf die Oberfläche der Spreizpfanne aufgesetzt.
Aus der EP 0 242 633 B1 ist eine aus einem inneren Pfannenkörper und einer Außenschale bestehende, für eine zementfreie Verankerung geeignete Endoprothese für eine Hüftgelenkspfanne bekannt, welche im zum Äquator gelegenen Bereich der Außenschalenoberfläche eine aus mehreren peripheren Reihen angeordneten Vorsprüngen bestehende Struktur aufweist. Die Vorsprünge sind dornenförmig geformt und auf konzentrischen Kreisen auf der Oberfläche der Spreizpfanne angeordnet.
Die DE 35 18246 A1 bezieht sich auf eine Hüftgelenkspfannen-Prothese mit einer kegeligen Außenform zum Einsatz in eine entsprechend ausgeformte Bohrung in einem Knochen, wobei die Konizität der kegeligen Form für einen dauerhaften Eingriff mit dem umgebenden Knochen ausgelegt ist.
Bei der aus der DE 2925 089 A1 bekannten Gelenkprothese sind ein innerer Napf und ein äußerer Ring vorgesehen, wobei der Napf einer ringförmigen Bandagierungsbelastung ausgesetzt ist, die auf den Napf durch den äußeren Ring entweder direkt oder mittels eines eventuell zwischengeschalteten Zwischenringstücks ausgeübt wird, welches zwischen dem Napf und dem Ring angeordnet ist.
Die DE 3347 983 C2 betrifft eine Gelenkpfannen-Prothese, mit einer an einem Knochen fixierbaren Schale und mit einem in die Schale einsetzbaren, aus zwei Lagersegmenten zusammengesetzten Einsatz, welche die Gelenkkugel ohne jegliche Teilung einschließen, wobei ein geschlitzter Ring elastisch aufweitbar ist, sodass er über die Gelenkkugel geschoben werden kann. Die DE 102006 019620 B4 bezieht sich auf eine künstliche Gelenkpfanne mit einer Anzahl von radialen Durchgangslöchern für den Durchlass jeweils einer Knochenschraube zur Verankerung der Pfanne im angrenzenden Knochenbereich.
Aus der WO 1985 / 02 535 A1 ist bereits eine künstliche Gelenkpfanne für ein Hüftgelenk bekannt mit einer eine kugelkalottenförmige Innenfläche aufweisenden Schale und mit einem hohlzylindrischen Verankerungsteil, der einerseits an der Schale anliegt, andererseits an seinem der Schale abgewandten freien Ende offen ist.
Die US 11 478 358 B2 beschreibt ein Implantat mit einer Schale mit einem Körper, der eine dem Knochen zugewandte Aussparung definiert, wobei die dem Knochen zugewandte Aussparung eine Ringoberfläche und eine konvexe Oberfläche umfasst. Die Ringoberfläche hat ein Profil, das dem äußeren Knochenring entspricht, und kann Halteelemente, beispielsweise Vorsprünge oder Aussparungen, aufweisen, die in den Knochen eingreifen.
Als nachteilig beim Stand der Technik erweist sich, dass die Knochen- Implantate die Knochensubstanz infolge der erforderlichen Vertiefungen schwächen, sodass ein erhöhtes Risiko bezüglich möglicher Frakturen entsteht. Dies gilt insbesondere für Revisionsoperationen, die in der Regel mit einem erneuten Knochensubstanzverlust verbunden sind.
Nachteilig an Spreizpfannen für Hüftgelenksprothesen ist insbesondere, dass die Vorsprünge auf der Spreizpfanne so angeordnet sind, dass Kräfte, die entgegen der Implantationsrichtung der Spreizpfanne im Knochengewebe wirken, dazu führen können, dass sich die Spreizpfanne aus dem Knochengewebe löst.
Besonders nachteilig ist die Wirkrichtung der Fixierkräfte, die bei den meisten in der Praxis eingesetzten Fixationsoptionen im Wesentlichen radial nach außen gerichtet sind, sodass Spreizkräfte entstehen. Diese Spreizkräfte können eine Ursache für eine nicht selten auftretende Verminderung der Haltekraft der Gelenkpfanne in der Knochenstruktur sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die unvermeidliche Schwächung der Knochensubstanz durch die Gestaltung der Gelenkpfanne weitgehend auszugleichen, sodass die Belastbarkeit der Knochenstruktur nicht reduziert, sondern verbessert ist. Insbesondere soll die Einleitung radialer Spreizkräfte in die die Gelenkpfanne umgebende Knochenstruktur vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Gelenkpfanne gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also eine Gelenkpfanne vorgesehen, bei der die Gelenkpfanne zumindest einen der Knochenstruktur zugewandten, zum Eingriff in eine zu der Vertiefung für den Pfannen-Einsatz in der Knochenstruktur radial beabstandete, nutenförmige Aussparung der Knochenstruktur bestimmten Vorsprung hat, welcher den Pfannen-Einsatz umfangsseitig, insbesondere konzentrisch, mit einem geringen Abstand einschließt, wobei der Vorsprung zumindest abschnittsweise eine konvexe Außenfläche, begrenzt durch eine äußere ringförmig geschlossene Kontur, sowie eine konkave Innenfläche, begrenzt durch eine innere ringförmig geschlossenen Kontur, aufweist, sodass der Vorsprung mit der Außenfläche und der Innenfläche in die nutenförmige Aussparung formschlüssig einsetzbar ist und die Außenfläche sowie die Innenfläche jeweils gegen eine die nutenförmige Aussparung begrenzende Wandfläche anliegen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Belastbarkeit der aufgrund des Substanzverlusts für die Aufnahme der Gelenkpfanne geschwächten Knochenstruktur dadurch wiederhergestellt werden kann, dass ein oder mehrere Vorsprünge der Gelenkpfanne nach dem Prinzip einer Ringklammer oder einer Manschette den Pfannen- Einsatz einschließen. Insbesondere soll die Einleitung radialer Spreizkräfte in die die Gelenkpfanne umgebende Knochenstruktur vermieden werden.
Der erfindungsgemäße Effekt beruht darauf, dass die Belastbarkeit des die Gelenkpfanne aufnehmenden Knochens, beispielsweise des Beckenknochens, verbessert wird, indem die Kräfte, die quer zur Achse wirken, nämlich einerseits die Spreizkräfte aufgrund der eingesetzten Gelenkpfanne und andererseits aufgrund der äußeren Krafteinwirkung, insbesondere infolge der Gelenkbelastung, durch den Vorsprung zuverlässig aufgenommen werden können und somit zusätzliche Krafteinwirkungen in die Knochenstruktur vermieden werden. Beispielsweise werden auch Biegekräfte des Knochens aufgenommen, indem Dehnungen in der Ebene der Knochenfläche von dem zumindest einen Vorsprung aufgenommen werden. Erstmals kann die Prothese somit auch Zugkräfte quer zur Symmetrieachse der Gelenkpfanne aufnehmen. Dadurch entsteht eine Verklammerung in der Fläche und der eingeschlossene, den Schaleneinsatz tragende Bereich bleibt frei von unerwünschten Krafteinwirkungen. Zugleich werden auch die erzielbaren Fixierkräfte der Gelenkpfanne gesteigert, sodass diese auch bei starker Belastung zuverlässig fixiert bleibt und sich nicht aus der Knochenstruktur herauslöst, weil die Haltekräfte in dem Knochen erheblich gesteigert sind. Es hat sich gezeigt, dass die Fixierung sogar das Fortschreiten einer Fraktur der Knochenstruktur verhindern kann und die Gelenkpfanne auch bei Auftreten einer solchen Fraktur sicher fixiert bleibt. Aufgrund der im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich erhöhten Haltekräfte kann die zu entfernende Knochenstruktur auf ein Minimum beschränkt werden.
Dabei hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Vorsprung ringförmig geschlossen ist und den Pfannen-Einsatz umfangsseitig einschließt. Hierdurch ist die Wirkung der umfangsseitigen Verklammerung richtungsunabhängig, wodurch zugleich die Fixierung des Vorsprungs in der nutenförmigen Aussparung vereinfacht wird. In der Praxis führen bereits die entstehenden Klemmkräfte zu einer ausreichenden Fixierung.
Darüber hinaus ist es besonders Erfolg versprechend, wenn der Vorsprung einen kreisringförmigen Querschnitt mit konstanter Wandstärke aufweist und die Gelenkpfanne konzentrisch einschließt. Durch die rotationssymmetrische Gestaltung des kreisrohrförmigen oder kegelförmigen Vorsprungs sind die erreichbaren Haltekräfte unabhängig von der Winkelstellung, sodass die Gelenkpfanne in beliebigen Winkelstellungen eingesetzt werden kann und dadurch die Durchführung der Operation erleichtert wird. Zum Einbringen der nutenförmigen Aussparung kann in besonders einfacher Weise ein Kronenbohrer, vorzugsweise in Verbindung mit einem Tiefenanschlag, eingesetzt werden, sodass der mit der Verwendung von Fräswerkzeugen verbundene Aufwand entfällt.
Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Abwandlung der Erfindung sind mehrere Vorsprünge innerhalb eines ringförmigen Bereichs begrenzt durch die äußere Kontur sowie durch die innere Kontur in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet. Dadurch können mehrere, vorzugsweise geometrisch übereinstimmende Vorsprünge zur Fixierung genutzt werden, um so die Fixierkräfte weiter zu steigern. Hierzu können die Vorsprünge stirnseitige Abwinkelungen oder Abbiegungen aufweisen, die bei einer Drehung der Gelenkpfanne in die Knochenstruktur eindringen. Weiterhin können die Vorsprünge erhöhte Klemmkräfte übertragen, wenn zumindest einzelne der Vorsprünge beispielsweise einstellbar sind, um diese innerhalb der Aussparung gegenüber den begrenzenden Wandflächen zu verspannen.
Besonders bevorzugt sind mehrere zueinander beabstandete Vorsprünge gleichverteilt am Umfang angeordnet, sodass die Haltekräfte gleichmäßig über den gesamten Umfang in die Knochenstruktur eingeleitet werden. Dabei können die benachbarten Vorsprünge eine unterschiedliche Geometrie und auch eine unterschiedliche Länge aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn die axiale Erstreckung des Vorsprungs in Umfangsrichtung konstant ist und/oder die axiale Erstreckung benachbarter, insbesondere aller Vorsprünge übereinstimmt, sodass die Gelenkpfanne eine durch die nutenförmige Aussparung vorgegebene Tiefenposition innerhalb der Knochenstruktur sicher erreicht und diese dauerhaft eingehalten wird.
Darüber hinaus ist gemäß einer weiteren sinnvollen Abwandlung der Erfindung der zumindest eine Vorsprung in axialer Richtung parallel zu der Symmetrieachse der Gelenkpfanne in unterschiedlichen Positionen, insbesondere stufenlos festlegbar. Hierdurch kann mittels des Vorsprungs die Tiefenposition der Gelenkpfanne eingestellt werden, sodass eine optimale Positionierung erzielt werden kann. Indem bei mehreren am Umfang verteilten Vorsprüngen die axiale Tiefenposition unterschiedlich eingestellt wird, kann darüber hinaus auch bedarfsweise ein gewünschter Neigungswinkel der Gelenkpfanne eingestellt werden.
Bei der praktischen Erprobung hat es sich bereits als zweckmäßig erwiesen, wenn der radiale Abstand des Vorsprungs gegenüber dem Pfannen-Einsatz zwischen 0,5 mm und 10 mm, die Tiefe der nutenförmigen Aussparung zwischen 5 mm und 35 mm und der Abstand zwischen der konvexen Außenfläche und der konkaven Innenfläche zwischen 1 mm und 5 mm beträgt.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird dann erreicht, wenn der zumindest eine Vorsprung an seiner Außenfläche und/oder seiner Innenfläche Einwachsöffnungen hat. Diese auch als Einwachsbuchten bezeichneten Einwachsöffnungen fördern das Einwachsen der umgebenden Knochensubstanz und bilden bereits nach kurzer Zeit Hinterschneidungen mit der Gelenkpfanne, die dadurch zuverlässig fixiert wird.
Als besonders Erfolg versprechend hat sich auch bereits eine Variante der Erfindung erwiesen, bei welcher die Gelenkpfanne einen Halterahmen mit einer Durchlassweite geringer als der Großkreisdurchmesser des Pfanneneinsatzes aufweist. Dadurch wird ein in den Pfanneneinsatz eingesetzter sphärischer Gelenkkörper durch den Halterahmen gesichert, sodass eine Luxation des Gelenks verhindert wird.
Vorzugsweise ist die Durchlassweite entgegen einer elastischen Rückstellkraft des Halterahmens auf den Großkreisdurchmesser erweiterbar, sodass der Gelenkkörper nach dem Prinzip eines Schnappverschlusses in dem Pfanneneinsatz gesichert ist. Indem die Gelenkpfanne eine der Knochenstruktur innerhalb der Vertiefung zugewandte Unterseite aufweist, die in der implantierten Position beabstandet zu der Knochenstruktur in die Vertiefung eingesetzt ist, wird ein Spalt erzeugt, sodass die Fixierkräfte ausschließlich oder zumindest weitgehend mittels des Vorsprungs in die Aussparung der Knochenstruktur eingeleitet werden.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine vorderseitige perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gelenkpfanne;
Fig. 2 eine rückwärtige perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gelenkpfanne;
Fig. 3 eine vorderseitige perspektivische Darstellung einer Knochenstruktur mit einer Vertiefung für einen Pfannen-Einsatz der Gelenkpfanne und mit einer konzentrischen nutenförmigen Aussparung;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der in der Figur 3 gezeigten Knochenstruktur mit der Vertiefung für den Pfannen-Einsatz der lateralen nutenförmigen Aussparung;
Fig. 5 eine vorderseitige perspektivische Darstellung der in der Figur 3 gezeigten Knochenstruktur mit der darin fixierten Gelenkpfanne;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung der in der Figur 5 gezeigten Knochenstruktur mit der darin fixierten Gelenkpfanne:
Fig. 7 eine vorderseitige perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Gelenkpfanne;
Fig. 8 eine rückwärtige perspektivische Darstellung der in Figur 7 gezeigten Gelenkpfanne;
Fig. 9 eine vorderseitige perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Gelenkpfanne; Fig. 10 eine rückwärtige perspektivische Darstellung der in Figur 9 gezeigten Gelenkpfanne;
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines Halterahmens;
Fig. 12 die in Figur 9 dargestellte Gelenkpfanne, die in einer Knochenstruktur verankert ist;
Fig. 13eine Schnittdarstellung der in Figur 12 gezeigten Knochenstruktur mit der darin fixierten Gelenkpfanne;
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Gelenkpfanne mit einem exzentrisch ausgeführten Pfanneneinsatz;
Fig. 15eine Schnittdarstellung der in Figur 14 gezeigten Knochenstruktur mit der darin fixierten Gelenkpfanne.
Eine Gelenkprothese 1 mit einer erfindungsgemäßen Gelenkpfanne 2, die einen Pfannen- Einsatz 3 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Gelenkkörpers einschließt, wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 13 näher erläutert. Die Gelenkpfanne 2 hat eine in ihrer Grundform zylindrische Außenkontur 4. An einem einer Öffnung 5 der Gelenkpfanne 2 abgewandten Abschnitt ist die Außenkontur 4 kreisrohrförmig als umlaufender Rand ausgeführt und bildet dadurch einen einer lediglich beispielhaft dargestellten Knochenstruktur 6 zugewandten Vorsprung 7. Der Vorsprung 7 ist konzentrisch zu dem Pfannen-Einsatz 3, wie insbesondere in den Figuren 4 und 5 zu erkennen. Der Vorsprung 7 dient der Fixierung der Gelenkpfanne 2 in einer für den Pfannen-Einsatz 3 bestimmten Vertiefung 8 und wird hierzu in der Knochenstruktur 6 in eine die Vertiefung 8 radial einschließende, nutenförmige Aussparung 9 der Knochenstruktur 6 eingesetzt, wodurch der Vorsprung 7 den Pfannen-Einsatz 3 konzentrisch mit einem geringen radialen Abstand einschließt. Hierzu ist der Vorsprung 7 mit seiner konvexen Außenfläche 10 und seiner konkaven Innenfläche 11 gegen eine jeweilige Wandfläche der nutenförmigen Aussparung 9 kraftschlüssig anlegbar. Dadurch bildet der Vorsprung 7 eine Spannhülse um den Pfannen-Einsatz 3, wodurch die Belastbarkeit der aufgrund des Substanzverlusts infolge der Vertiefung 8 in der Knochenstruktur 6 für die Gelenkpfanne 2 geschwächten Knochenstruktur 6 wiederhergestellt wird, indem sowohl radiale Spreizkräfte aufgrund der Fixierung der Gelenkpfanne 2 als auch äußere Krafteinwirkungen aufgenommen werden und die Knochenstruktur 6 nicht weiter belastet wird. Wie insbesondere in den Figuren 1, 2 und 5 zu erkennen, hat der Vorsprung 7 an seiner Außenkontur 4 mehrere Einwachsöffnungen 12, in welche die umgebende Knochensubstanz 6 einwächst und dadurch eine die Gelenkpfanne 2 fixierende Hinterschneidung bildet.
Wie insbesondere in den Figuren 6 und 13 zu erkennen, ist eine Unterseite 13 der Gelenkpfanne 2 in der Knochenstruktur 6 innerhalb der Vertiefung 8 in der implantierten Position mit einem Abstand A zu der Knochenstruktur 6 fixiert, um so die Krafteinleitung auf den Vorsprung 7 zu konzentrieren.
In Figur 11 ist ein Halterahmen 14 dargestellt, der in den Figuren 9, 10, 12 und 13 in einer montierten Position erkennbar ist. Der Halterahmen 14 hat eine geringere Durchlassweite D als der Großkreisdurchmesser des Pfanneneinsatzes. Dadurch wird ein in den Pfanneneinsatz eingesetzter sphärischer Gelenkkörper durch den Halterahmen gesichert, sodass eine Luxation des Gelenks verhindert wird. Der Halterahmen 14 weist seinerseits zwei Vorsprünge 7‘ auf, die mit den Vorsprüngen 7 der Gelenkpfanne 2 konturbündig verbunden werden, wie in den Figuren 9 und 10 erkennbar.
In den Figuren 14 und 15 ist noch eine weitere Variante einer weiteren erfindungsgemäßen Gelenkpfanne 2 mit einem exzentrisch ausgeführten Pfanneneinsatz 3 in einer perspektivischen Darstellung und in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt. Die Gelenkpfanne 2 hat eine in ihrer Grundform zylindrische Außenkontur 4 mit einem kreisringförmigen Rand als Vorsprung 7, der konzentrisch zu der Außenkontur 4 des Pfannen-Einsatzes 3 angeordnet ist. Eine Aufnahme 16 für eine nicht gezeigte Gelenkkugel ist nicht koaxial, sondern gegenüber der Außenkontur 4 mit einem Versatz V einer Mittelachse 17 der Aufnahme 16 gegenüber einer Mittelachse 15 der Gelenkpfanne 2 exzentrisch angeordnet, sodass sich in verschiedenen Umfangsabschnitten unterschiedliche Randabstände R, r ergeben. Durch eine Änderung der Winkelposition des Vorsprungs 7 innerhalb der beispielsweise in der Figur 13 gezeigten nutenförmigen Aussparung 9 kann so in einfacher Weise die Mittelachse 17 der Aufnahme 16 optimal zu der Knochenstruktur 6 ausgerichtet und positioniert werden. Dabei dienen die als Einwachsöffnungen ausgeführten Ausnehmungen zugleich als Werkzeugaufnahmen 18 zur manuellen Übertragung der Drehbewegung der Gelenkpfanne 2. BEZUGSZEICH EN LISTE
1 Gelenkprothese
2 Gelenkpfanne
3 Pfannen-Einsatz
4 Außenkontur
5 Öffnung
6 Knochenstruktur
7 Vorsprung
8 Vertiefung
9 Aussparung
10 Außenfläche
11 Innenfläche
12 Einwachsöffnung
13 Unterseite
14 Halterahmen
15 Mittelachse
16 Aufnahme
17 Mittelachse
18 Werkzeugaufnahme
A Abstand
D Durchlassweite
V Versatz r, R Randabstand

Claims

PATENTANSPRÜCH E
1. Eine in einer Knochenstruktur (6) fixierbare, einen Pfannen-Einsatz (3) zur Aufnahme eines zumindest abschnittsweise sphärischen Gelenkkörpers aufweisende Gelenkpfanne (2) für eine Gelenkprothese (1), wobei die Gelenkpfanne (2) zumindest einen der Knochenstruktur (6) zugewandten, zum Eingriff in eine zu der Vertiefung (8) für den Pfannen- Einsatz (3) in der Knochenstruktur (6) radial beabstandete, nutenförmige Aussparung (9) der Knochenstruktur (6) bestimmten Vorsprung (7) hat, welcher den Pfannen-Einsatz (3) umfangsseitig insbesondere konzentrisch einschließt, und wobei der Vorsprung (7) zumindest abschnittsweise eine konvexe Außenfläche (10) sowie eine konkave Innenfläche (11) aufweist, sodass der Vorsprung (7) mit der Außenfläche (10) und der Innenfläche (11) in die nutenförmige Aussparung (9) formschlüssig einsetzbar ist.
2. Gelenkpfanne (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (7) ringförmig geschlossen ist und den Pfannen-Einsatz (3) umfangsseitig einschließt.
3. Gelenkpfanne (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (7) rohrförmig, insbesondere kreisrohrförmig, ausgeführt ist und den Pfannen- Einsatz (3) konzentrisch einschließt.
4. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorsprünge (7) innerhalb eines ringförmigen Bereichs begrenzt durch die äußere Kontur sowie durch die innere Kontur in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind.
5. Gelenkpfanne (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zueinander beabstandete Vorsprünge (7) gleichverteilt am Umfang angeordnet sind.
6. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung des Vorsprungs (7) in Umfangsrichtung konstant ist und/oder die axiale Erstreckung benachbarter, insbesondere aller Vorsprünge übereinstimmt.
7. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vorsprung (7) in axialer Richtung parallel zu der Symmetrieachse der Gelenkpfanne (2) in unterschiedlichen Positionen, insbesondere stufenlos festlegbar ist.
8. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand des Vorsprungs (7) gegenüber dem Pfannen- Einsatz (3) zwischen 0,5 mm und 10 mm beträgt und/oder der Abstand zwischen der konvexen Außenfläche (10) und der konkaven Innenfläche (11) zwischen 1 mm und 5 mm beträgt.
9. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkpfanne (2) und/oder der zumindest eine Vorsprung (7) an seiner Außenfläche (10) und/oder seiner Innenfläche (11) Einwachsöffnungen (12) aufweist.
10. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkpfanne (2) einen Halterahmen (14) mit einer insbesondere entgegen einer elastischen Rückstellkraft veränderbaren Durchlassweite (D) geringer als der Großkreisdurchmesser des Pfannen-Einsatzes (3) aufweist.
11. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkpfanne (2) einer der Knochenstruktur (6) innerhalb der Vertiefung (8) zugewandte Unterseite (13) aufweist, die in der implantierten Position beabstandet zu der Knochenstruktur (6) einsetzbar ist.
12. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme (16) für eine Gelenkkugel gegenüber der Außenkontur (4) mit einem Versatz (V) einer Mittelachse (17) der Aufnahme (16) gegenüber einer Mittelachse (15) der Gelenkpfanne (2) exzentrisch angeordnet ist.
13. Gelenkpfanne (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfannen-Einsatz (3) und der Vorsprung (7) einteilig und/oder einstückig, insbesondere aus einem Kunststoff, hergestellt sind.
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