NO855177L

NO855177L - Leddprotese.

Info

Publication number: NO855177L
Application number: NO855177A
Authority: NO
Inventors: Martin Arthur Elloy
Original assignee: Thackray C F Ltd
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-06-23
Also published as: AU587410B2; AU5139885A; ES8705215A1; GB8432266D0; ES550300A0; EP0193681A2; EP0193681A3

Description

Oppfinnelsen vedrører leddproteser, f.eks. proteser som kan anvendes i forbindelse med kunstige hofter, knær, skuldre og andre ledd. I slike kunstige ledd er det av og til ønskelig å anvende deler tilvirket av ulike substanser, hvor disses mekaniske egenskaper er slik at det er nødvendig å forhindre dem i å ha direkte kontakt med hverandre. Eksempler på slike substanser er keramiske materialer som kan danne gode lager-overflater og metaller som tilveiebringer gode forankringsparti-er av protesene.

For å holde de komponenter av en protese fra hverandre som er tilvirket av ukompatible materialer, har det vært foreslått å tilveiebringe en mellomliggende plastkomponent. Britisk patentskrift nr. 1.593.819 omtaler et arrangement i hvilke de tre komponenter, det keramiske hode, metallstammen og det mellomliggende plastelement holdes sammen ved hjelp av en sekun-dær innretning, i dette tilfelle en skrue. Som et resultat opp-fører plastelementet seg kun som et følgelig lastfordelende, dimensjonsendringsopptagende medium.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en protese for erstatning av deler i et naturlig ledd, hvor protesen innbefatter en første komponent som har en lagerflate for samvirke med en korresponderende lagerflate til en annen del av leddet, en andre komponent som har ved en ende et avlangt parti for feste til et naturlig ben og som har ved den motsatte ende et i hovedsak sylindrisk hode for lokalisering i en hovedsakelig sylindrisk blindboring i den første komponent, og en tredje komponent innbefattende en plasthylse lokalisert i boringen for å adskille det første o gandre parti, hvor protesen er anordnet slik at de tre partier holdes sammen, og at relativ dreining derimellom forhindres, kun ved deformasjon av den tredje komponent mellom den første og andre komponent, idet deformasjonen virker til å låse den tredje komponent til den første og andre komponent.

Plasthylsen er fordelaktig svært tynn og er hensiktsmessig mindre enn 1000 mikron tykk.

Svært overraskende er det funnet at en veldig liten forskjell mellom den ytre diameter av det sylindriske hode, innbefattende plasthylsen, og den indre diameter av blindboringen krev-es for å bevirker at den første og andre komponent låser seg sammen.

Fortrinnsvis er den ytre diameter av det sylindriske hode av den andre komponent innbefattende tykkelsen av plasthylsen større enn den indre diameter av blindboringen i den første komponent for å skape en interferenspasning, hvor differansen mellom diameterne er mellom 50 og 250 mikron.

Typisk kan den første komponent tilvirkes av et keramisk mater-iale og den andre komponent tilvirkes av et metall eller metall-legering. Den mellomliggende plasthylse minimaliserer påkjenn-ingene som meddeles på den svakere keramiske komponent. Den første og andre komponent er elektrisk isolert fra hverandre ved hjelp av plasthylsen for derved å minske risikoen for elektrolyttisk korrosjon som ellers kunne oppstå hvor ulike metaller brukes for komponentene. Plastmaterialet er fortrinnsvis en polyetylen med ultrahøy molekylvekt eller en tverrkjedet polyetylen med høy tetthet.

Som et resultat av bruken av en plasthylse er det en reduksjon

i den nødvendige dimensjonsnøyaktighet for tilfredsstillende fiksering av den første og andre komponent til hverandre og derved en reduksjon i produksjonskostnaden av protesen. Bruken av plasthylse tillater for opptak av ulike mekaniske responser av materialer med utilpassede mekaniske egenskaper, når protesen utsettes for last- eller temperaturendringer.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er plastmaterialet konstruert for å deformere for å låse i overflateujevnheter eller andre regulære eller irregulære ikke glatte egenskaper ved den første og andre komponent for å forhindre relativ bevegelse av hver materialgrenseflate. Deformasjon kan oppstå under montering av protesen på grunn av den nære interferenspasning av komponentene og/eller fra fysiologiske laster av protesen i bruk.

Blindboringen er i hovedsak sylindrisk idet avsmalnende over-flater er unngått slik at sprengkrefter eller sprengbelastning-er ikke fremkalles i hundelen eller den første komponent hvilke ellers ville ufordelaktig påvirke dens levetid.

Blindboringen er fortrinnsvis tilvirket akkurat tilstrekkelig dyp til å gi et riktig forhold med virkelinjen av den påførte last for slik å gi det maksimale kontinuerlige materialesnitt i den svakere hunkomponent for å motstå indre sprengkrefter som genereres under belastning.

Fortrinnsvis okkuperer det tredje parti ikke hele boringen mellom den første og andre komponent. Plasthylsen er fortrinnsvis anordnet slik at det hydrostatiske trykk generert under last overføres kun til den dypere del av den indre overflate av hunkomponenten slik at de induserte spenninger derved reduseres. Dette kan oppnås ved å bruke en plasthylsen som avslutter i noen avstand av inngangen til boringen. Alternativt kan plasthylsen anordnes med forsenkninger eller utsnittede partier. I et ytterligere alternativ kan forsenkninger formes i den første eller andre komponent, hvor slike forsenkninger åpner inn i boringen. Slike forsenkninger, enten de er anordnet i den ene eller begge hun- eller hanflater, bør lokaliseres ved den ønskede yttergrense av trykkdannelse for å oppta plast-isk flyting eller deformasjon under last og således forhindre overføring av et hydrostatisk trykk forbi det punkt.

Disse trykkavlastende hulrom kan fylles med luft, en annen

gass eller et eller annet egnet føyelig medium.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, gjennom eksempler og med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor:

Fig. 1 viser en utførelse av den foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse, og

fig. 3 viser ytterligere utførelser av plasthylsen.

Det vises til fig. 1 hvor det keramiske hode 1 av en femoral protese har en i hovedsak flatbunnet sentral boring 3 som for-løper litt forbi senterpunktet 5 av sfæren. Stammen (ikke vist) av protesen har et tilsvarende parallelt hanparti av noe mindre tverrsnittsdimensjon som er utstyrt med en tynnvegget plasthylse 7, hvor kombinasjonen er en skyvepasning i boringen til hodet 1. Den relative tynnhet av hylsen 7 motstår ekstrudering under påvirkning av det hydrostatiske trykk generert av lasten. Hylsen 7 tilvirkes tilstrekkelig kort slik at den ikke når munningen til boringen. På denne måte påføres det hydrostatiske trykk som genereres kun til det dypere område av boringen for derved å begrense sprengkreftene mens det bibeholder styrk-en til hele lengden av hodekomponenten.

Diameteren til det keramiske hode 1 er 22,25 mm og avstanden fra senteret til hodet 1 til munningen av boringen er 8.5 mm. Dybden til boringen er 11,5 mm og diameteren er 11 mm. Hylsen 7 er forkortet slik at dens kant er 3,5 mm fra munningen av boringen. Tykkelsen til hylsen er 1/4 mm.

Det vises til fig. 2 hvor en alternativ utførelse av en femoral protese i samsvar med den foreliggende oppfinnelse innbefatter et keramiske hode 11, en metallstamme 15 og en mellomliggende plasthylse 13. Spigotten 15 forløper inn i blindboringen til hodet 11 med plasthylsen innsatt mellom spigotten og hodet. Forsenkninger 19 er formet i spigotten 17 ved et nivå som ligger godt innenfor boringen til hodet og vanligvis ved om- kring midtveis. Hylsen er slik at den ikke fyller disse forsenkninger slik at hulrom etterlates etter montering av protesen av tre komponenter. Disse forsenkninger eller hulrom tillater for ekstrudering av plastmaterialet inn i disse under belastning og derved forhindres overføring av hydrostatisk trykk til boringen fra posisjonen for forsenkningene til den åpne ende av boringen. På denne måte begrenses sprengkreftene uten tap av styrke på de keramiske komponenter mens det samtid-ig opprettholdes en fin og om mulig hermetisk tettet enhet.

fig. 3 viser alternative utførelser av plathylsen. Hylsen kan innbefatte ulikt utformede forsenkninger eller bare et side-spor som gir en brytning i overflaten. I hvilke som helst av utførelsene er spigotten 17 pluss hylsen 13 en interferenspasning i boringen 3, og det er overraskende funnet at en ytre diameter av spigotten 17 pluss hylsen 13 som kun er 50 mikron større enn den indre diameter av boringen 3 er tilstrekkelig til å låse spigotten 17 til boringen 3.

En forskjell på opptil 250 mikron kan tolereres.

I de ovenfor beskrevne utførelser kan komponentene tilpasses sammen uten å slite ut fra boringen til det keramiske hode etter utbrenning av det sistnevnte. Følgelig er det keramiske hode ikke utsatt for risikoen av mikrosprekkdannelse under slipeprosessene.

I kraft av den foreliggende oppfinnelse, elimineres sperrebe-lastninger fra den svakere komponent, slik som det keramiske hode av den ovenfor beskrevne femorale protese.

Sprengningstrykk reduseres vesentlig i proteser ifølge den foreliggende oppfinnelse. Som et resultat kan femorale proteser med keramiske hoder med størrelser så små som 22 mm i diameter produseres, hvor slike proteser har støtstyrker som ikke reduseres under det for tiden oppnådde med 32 mm hoder festet ved hjelp av en spisslås-teknikk. Bruk av en slik teknikk krever en høy grad av dimensjonsnøyaktighet i både hode og stammekom-ponentene som signifikant øker deres produksjonskostand, særlig i tilfelle av keramiske hoder. Den nødvendige sliping av de keramiske komponenter kan, som indikert ovenfor, også føre til mikrosprekkdannelse og derved en ytterligere reduksjon i deres styrke.

Andre materialkombinasjoner slik som titan og rustfritt stål kan brukes uten risiko for dannelse av en elektrolyttisk celle med den dertil følgende risiko for korrosjon.

Claims

1. Protese for å erstatte deler av et naturlig ledd, karakterisert ved at en første komponent som har en lagerflate for samvirke med korresponderende lagerflate av en annen del av leddet, en andre komponent som har ved en ende et avlangt parti for feste i et naturlig bein og som har ved den motsatte ende et i hovedsak sylindrisk hode for lokalisering i en hovedsakelig sylindrisk blindboring i den første komponent, og en tredje komponent som innbefatter en plasthylse lokalisert i boringen for å separere det første og andre parti, hvor protesen er anordnet slik at de tre partier holdes sammen og at relativ dreining derimellom forhindres, kun ved deformasjon av den tredje komponent mellom den første og andre komponent idet deformasjonen virker til å låse den tredje komponent til den første og andre komponent.

2. Protese ifølge krav 1, karakterisert ved at plasthylsen er mindre enn 1000 mikron tykk.

3. Protese ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ytre diameter av det sylindriske hode til den andre komponent innbefattende tykkelsen av plasthylsen er større enn den indre diameter av blindboringen i den første komponent for å skape en interferenspasning, hvor forskjellen mellom diametrene er mellom 50 og 250 mikron.

4. Protese ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at blindboringen i den første komponent er tilvirket kun akkurat dyp nok til å gi et korrekt forhold med virkningslinjen eller linjene av den påførte last slik at det gir den maksimale kontinuerlige materialsnitt i den første komponent.

5. Protese ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at at den tredje komponent ikke opptar hele boringen i den første komponent.

6. Protese ifølge krav 5, karakterisert ved at den er anordnet slik at det hydrostatiske trykk som genereres under belastning av denne overføres kun til det dypere parti av den indre flate av den første komponent.

7. Protese ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at plasthylsen avslutter i noe avstand innenfor inngangen til boringen.

8. Protese ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at plasthylsen er anordnet med forsenkninger.

9. Protese ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at en eller begge av den første og andre komponent har forsenkninger formet deri, hvor forsenkningene åpner ut i boringen .

10. Protese ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at plasthylsen er tilvirket av polyetylen med ultrahøy molekylærvekt.

11. Protese ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at plasthylsen er tilvirket av en tverrsammenlenket polyetylen med høy tetthet.