WO1986000011A1 - Implantable prosthesis rod for the hip - Google Patents

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WO1986000011A1
WO1986000011A1 PCT/DE1985/000202 DE8500202W WO8600011A1 WO 1986000011 A1 WO1986000011 A1 WO 1986000011A1 DE 8500202 W DE8500202 W DE 8500202W WO 8600011 A1 WO8600011 A1 WO 8600011A1
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Harry Buse
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    • A61F2310/00017—Iron- or Fe-based alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the invention relates to a hip stem implant according to the preamble of patent claim 1.
  • Cementless implantable hip shaft implants which have a surface profile so that the bone grows on the implant and is anchored in the surface profile, and / or which are more or less adapted to the bone marrow cavity.
  • the surface profiling which is intended to promote connective tissue-free growth of the bone on the implant, is designed differently. Either a regular moderate honeycomb-like pattern or regular or irregular surface profiling, a so-called Madreborian profiling. In the known hip stem implants, this surface profile extends over the entire length of the stem. However, the bone can only grow in the cancellous upper bone bed.
  • Round prosthesis cross sections that lie in the round bone cross section of the medullary cavity have the disadvantage that the prostheses are not rotationally stable.
  • the growth of the bone can be disturbed by certain frequently and regularly recurring stress situations such as sitting down, getting up from the sitting position or bending the knees while standing.
  • the implants must therefore not be loaded immediately.
  • the implant can be loosened later due to the lack of rotational stability.
  • the implant In the upper region of the implant, because of the adapted, that is to say mostly round, cross section, the implant generates high circumferential tensions in the bone mantle which, according to experience, is not able to cope with it. This often leads to Admission of the prosthesis to peripheral tension fractures during the operation.
  • the invention has for its object to provide a cementless implantable hip stem implant which ensures a firm fit without later loosening and enables immediate loading.
  • the hip stem implant is a two-part composite component.
  • the head-side part of the shaft with a profiled surface has a non-circular, elongated cross section.
  • This cross section has two mutually perpendicular main axes.
  • the main axes have different lengths. This gives - - -
  • the cross-sectional area of the head-side part of the shaft has an elongated shape.
  • This elongated shape of the cross section achieves the previously unattainable rotational stability of the implant in the bone.
  • the shape of the cross-sectional area is optimally adapted to the more or less non-circular cross-section of the shaft jacket of the femur.
  • the head-side part of the shaft with a profiled surface and an elongated cross section has such a length that it only extends into the area in which a cancellous bone is present. This cancellous bone section enables the bone to grow with an anchoring in the profiled surface of this head-side part of the shaft.
  • the at least partially elastically and / or plastically deformable fitting seat piece facilitates the insertion of this hip shaft implant into the inside of the bone by self-centering and ensures a form-fitting fit.
  • This form-fitting fit in the implanted state means that loads are created that generate a moment on the implant. The reliable prevention of the movements that can be caused by this moment is extremely important.
  • the surface of the fitting seat piece is not profiled, since there is no growth of the bone at the point at which the fitting seat piece sits after the implantation.
  • the rotational stability of the implant is achieved in particular in that the cross-sectional area of the head-side part of the shaft is oval, elliptical or rectangular. As a result, circumferential stress fractures of the bone are also avoided.
  • the fitting seat piece creates the form-fitting seat in the lower cortical area of the implant, in which the bone does not grow.
  • the round cross section of the fitting piece can be optimally adapted to the round cross-sectional shape of this bone section.
  • the plastic or elastic deformability of the fitting seat piece which is embedded in this area, prevents harmful relative movement between the bone and the implant. Since the femur has a curvature in the cortical shaft area, the at least partially elastically and / or plastically deformable shaped fitting also enables the implant to be adapted to the cortical bone bearing of the medullary cavity. This is not completely possible with the previously known implants.
  • the cross-sectional dimensions of the femur and the medullary cavity differ. This is optimally compensated for by the at least partially elastic and / or plastic deformability of the fitting seat piece.
  • the structural shape and / or the material of the fitting seat piece can be specially designed and / or selected with particular advantage.
  • the person skilled in the art has the possibility of carrying out the training and the selection of materials in such a way that in the case of compression, in particular in the case of an increase in the fitting seat piece, the stiffness thereof increases. After a secure fit, the absorption of moments generating forces can be improved.
  • the inner diameter of the femur can vary, for example, between 8 and 18 mm.
  • the head-side part of the shaft and the fitting seat piece can advantageously be produced separately.
  • the two parts can be connected to one another in a detachable manner. For example, only two unit sizes are required for the head-side part of the shaft. Only the elastically and / or plastically deformable fitting seat piece is produced in different sizes and kept in stock.
  • the head-side part of the shaft and the fitting seat piece are combined by means of a screw connection to form a structural unit. This assembly of the parts can take place during the operation before the implant is inserted.
  • the head-side part of the shaft with surface profiling can consist of metal, such as steel, in a manner known per se.
  • the fitting piece can be made of either metal or plastic. To eliminate the risk of corrosion or voltage breaks at the connection point with the metallic head-side part of the shaft is to be preferred over metal plastic, in particular high-pressure-resistant, low-molecular polyethylene.
  • this can be a metal cylinder with an at least partially elastically deformable wall.
  • This at least partially deformable wall of the metal cylinder can be at least partially slotted starting from the outer edge.
  • the number and width of the slots determine the elastic behavior of this cylinder.
  • the design can be such, for example, that the wall of the cylinder consists, at least in a partial area, of tongue sections which can be spaced apart in the circumferential direction.
  • the constructive design features of the composite shaft implant according to the invention result in a combined overall effect.
  • the body load is transferred to the bone through the collar on the neck part and the prosthesis is prevented from sinking by resting on the thigh bone freed from the femoral head and neck.
  • the lower fitting seat piece ensures that moment loads are safely absorbed, while the plastic or elastic deformability of the lower fitting piece prevents harmful relative movements between the implant and the load-dependent elastically deformable bone.
  • twisting of the implant is safely eliminated.
  • the implant can be implanted without problems and can be inserted into the bone be loaded immediately without disturbing the growth of the bone on the implant and is not at risk of loosening later.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of a hip shaft implant inserted into the thigh bone
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1
  • Fig. 1 the cancellous, non-deformable and b the load-dependent, elastically deformable, cortical bone area is identified.
  • the hip shaft implant has a head 1 which can be plugged on and which can be made of metal or a ceramic material.
  • the metal-side part 4 of the shaft 4 > 5 has a neck 2 with a collar 3.
  • the head-side part 4 of the shaft 4, 5 is equipped in a manner known per se with an upper surface profile.
  • On these head-side portion 4 of the shaft 4 »5 is in the illustrated example by means of theticians ⁇ shown at 8 .
  • the fit piece 5 shown is a cylindrical component.
  • the fitting piece 5 is arranged in the area (zone b) of the non-cancellous, round (cortical) medullary cavity. This fitting piece 5 has a round cross section.
  • slots 9 are provided in the casing in the illustrated embodiment, which extend from the free end. Elastically deformable tongues remain between these slots 9.
  • the head-side part 4 of the shaft 4-, 5 has an elongated, in this case rectangular cross section. It can be seen that this cross section has two mutually perpendicular main axes, the lengths of which are different. This training certainly prevents twisting.

Description

Hüftschaft-Implantat
Die Erfindung betrifft ein Hüftschaft-Implantat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind zementlos implantierbare Hüftschaft-Implantate bekannt, die eine Oberflächenprofilierung besitzen, damit der Knochen an dem Implantat anwächst und in der Oberflächenprόfilierung verankert wird, und/oder die in der Markhöhle des Knochens mehr oder weniger an diese angepaßt sitzen.
Die Oberflächenprofilierung, die ein bindegewebsfreies Anwachsen des Knochens an das Implantat fördern soll, ist unterschiedlich gestaltet. Entweder ist ein regel- mäßig wabenartiges Muster oder eine regelmäßige bzw. unregelmäßige Oberflächenprofilierung, eine sogenannte madreborische Profilierung, vorgesehen. Diese Ober- flächenprofilierung erstreckt sich bei den bekannten Hüftschaft-Implantaten über die gesamte Schaftlänge. Der Knochen kann jedoch nur im spongiösen oberen Knochenlager anwachsen.
Bei bekannten Implantaten wird der Versuch unternommen, einen möglichst festen Sitz durch einen vergrößerten Stielquerschnitt, der dem mehr oder minder runden Innenquerschnitt des Schaftmantels des Oberschenkel¬ knochens entspricht, zu erzielen. Die Prothesenstiele sind daher überwiegend mehr oder minder rund. Der runde Querschnitt erstreckt sich hierbei über die gesamte Stiellänge der Schaftprothese.
Runde Prothesenquerschnitte, die im runden Knochenquer¬ schnitt der Markhöhle liegen, haben den Nachteil, daß die Prothesen nicht drehstabil sind. Das Anwachsen des Knochens kann infolgedessen durch bestimmte häufig und regelmäßig wiederkehrende Belastungssituationen wie Hinsetzen, Aufstehen aus der Sitzposition oder Knie¬ beugen im Stand, gestört werden. Die Implantate dürfen daher nicht sofort belastet werden. Darüber hinaus kann auch später noch wegen der fehlenden Drehstabili¬ tät eine Auslockerung des Implantats erfolgen.
Im oberen Implantatbereich erzeugt das Implantat wegen des angepaßten, d. h. meist runden Querschnitts, hohe Umfangsspannungen im Knochenmantel, denen dieser erfah¬ rungsgemäß nicht gewachsen ist. Dies führt häufig bei Einlassung der Prothese während der Operation zu Um- fangsspannungsbrüchen des Knochens.
Ferner berücksichtigen die meisten Schäfte herkömmlich- er Konstruktion nicht, daß der Oberschenkelknochen im kortikalen Bereich nach vorne gekrümmt ist. Mit den bekannten Schäften wird deshalb eine Formschlüssigkeit nicht realisiert. Auch wenn der Scha t der bekannten Implantate ausnahmsweise gekrümmt ist, wird die Form- schlüssigkeit wegen der großen individuellen Unter¬ schiede der Abmessungen der Knochenmarkhöhle und der Knochenkrümmung nur zufällig erreicht. Vor allem ver¬ nachlässigen sämtliche bekannten Schäfte die Tatsache, daß der Oberschenkelknochen im kortikalen Schaftbereich (Fig. 1, Zone b) bei Belastung stark elastisch verformt wird, wodurch schädliche Relativbewegungen zwischen Knochen und Implantat zwangsläufig entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zementlos implantierbares Hüftschaft-Implantat zu schaffen, das einen festen Sitz ohne spätere Auslockerung gewährlei¬ stet und eine sofortige Belastung ermöglicht.
Erfindungsgemäß: wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Hüftschaft-Implantat ist ein zweiteiliger Ver¬ bundbauteil. Der kopfseitige Teil des Schaftes mit profilierter Oberfläche weist einen unrunden langge- streckten Querschnitt auf. Dieser Querschnitt hat zwei aufeinander senkrecht stehende Hauptachsen. Die Haupt¬ achsen haben unterschiedliche Längen. Dadurch erhält - - -
die Querschnittsfläche des kopfseitigen Teiles des Schaftes eine langgestreckte Form. Durch diese langge¬ streckte Form des Querschnittes wird die bisher nicht erreichbare Drehstabilität des Implantats im Knochen erzielt. Die Form der Querschnittsfläche ist dem mehr oder minder unrunden Querschnitt des Schaftmantels des Oberschenkelknochens optimal angepaßt. Der kopfseitige Teil des Schaftes mit profilierter Oberfläche und länglichem Querschnitt hat eine derartige Länge, daß diese sich nur in den Bereich hineinerstreckt, in dem ein spongiöser Knochen vorhanden ist. Dieser spongiöse Knochenabschnitt ermöglicht ein Anwachsen des Knochens mit einer Verankerung in der profilierten Oberfläche dieses kopfseitigen Teiles des Schaftes.
Das zumindest teilweise elastisch und/oder plastisch deformierbare Paßsitzstück erleichtert durch eine Selbstzentrierung das Einführen dieses Hüftschaft- Implantats in das Knocheninnere und gewährleistet einen formschlüssigen Paßsitz. Durch diesen formschlüssigen Paßsitz im implantierten Zustand werden Belastungen aufgenommen, die ein Moment am Implantat erzeugen. Die sichere Verhinderung der durch dieses Moment verursach¬ baren Bewegungen ist von außerordentlicher Bedeutung. Die Oberfläche des Paßsitzstückes ist nicht profiliert, da an der Stelle, an der das Paßsitzstück nach dem Implantieren sitzt, kein Anwachsen des Knochens er¬ folgt.
Die Drehstabilität des Implantats wird insbesondere dadurch eerreicht, daß die Querschnittsfläche des kopfseitigen Teiles des Schaftes oval, ellipsenförmig oder rechteckig ist. Hierdurch werden auch Umfangsspannungsbrüche des Knochens vermie¬ den.
Das Paßsitzstück dagegen erzeugt den formschlüssigen Sitz im unteren kortikalen Bereich des Implantats, in dem ein Anwachsen des Knochens nicht erfolgt. Der runde Querschnitt des Paßsitzstückes ist an die runde Quer¬ schnittform dieses Knochenabschnittes optimal anpaßbar.
Da der Schaftbereich des Oberschenkelknochens an dieser Stelle bei Belastung sehr stark deformierbar ist, wird durch die plastische bzw. elastische Verformbarkeit des Paßsitzstückes, das in diesen Bereich eingelassen ist, eine schädliche Relativbewegung zwischen Knochen und Implantat vermieden werden. Da der Oberschenkelknochen im kortikalen Schaftbereich eine Krümmung aufweist, ermöglicht das zumindest teilweise elastisch und/oder plastisch deformierbare Formpaßstück ferner eine An- passung des Implantates an das kortikale Knochenlager der Markhöhle. Dies ist mit den bisher bekannten Im¬ plantaten nicht vollständig möglich.
Je nach Körpergröße, Geschlecht usw. sind die Quer- Schnittsabmessungen des Oberschenkelknochens und der Markhöhle verschieden. Dies wird durch die zumindest teilweise elastische und/oder plastische Verformbarkeit des Paßsitzstücks optimal ausgeglichen. Mit besonderem Vorteil können die konstruktive Form und/oder das Mate- rial des Paßsitzstückes speziell ausgebildet und/oder ausgewählt sein. Der Fachmann hat die Möglichkeit, die Ausbildung und die Materialauswahl so vorzunehmen, daß bei einer Kompression, insbesondere bei einer zunehmen¬ den des Paßsitzstückes dessen Steifigkeit zunimmt. Nach einer sicheren Einpassung kann dadurch die Aufnahme von Momenten erzeugenden Kräften verbessert werden.
Für extreme Unterschiede des Knochenquerschnittes kön¬ nen unterschiedlich bemessene Implantate bereitgehalten werden. Der Innendurchmesser des Oberschenkelknochens kann beispielsweise zwischen 8 und 18 mm varieren. Um die Lagerhaltung vollständiger Hüftschaft-Implantate zu vereinfachen und eine schnelle Auswahl während der Ope¬ ration zu ermöglichen, können mit Vorteil der kopfsei¬ tige Teil des Schaftes und das Paßsitzstück getrennt hergestellt werden. Die beiden Teile sind in lösbarer Weise miteinander verbindbar. Für den kopfseitigen Teil des Schaftes sind beispielsweise lediglich zwei Ein¬ heitsgrößen erforderlich. Nur das elastisch und/oder plastisch deformierbare Paßsitzstück wird in unter¬ schiedlichen Größen hergestellt und auf Lager gehalten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der köpfseitige Teil des Schaftes und das Paßsitzstück durch eine Schraub¬ verbindung zu einer baulichen Einheit vereinigt werden. Dieser Zusammenbau der Teile kann während der Operation vor dem Einlassen des Implantates erfolgen.
Der kopfseitige Teil des Schaftes mit Oberflächenpro- filierung kann in an sich bekannter Weise aus Metall, wie beispielsweise Stahl, bestehen. Das Paßsitzstück kann entweder aus Metall oder Kunststoff hergestellt werden. Zur Ausschaltung der Gefahr von Korrosionen oder Spannungsbrüchen an der Verbindungsstelle mit dem metallischen kopfseitigen Teil des Schaftes ist gegen¬ über Metall Kunststoff, insbesondere dem hochdruck¬ festen, niedermolekularen Polyäthylen, der Vorzug zu geben.
Wenn das Paßsitzstück aus Metall hergestellt wird, kann dieses ein Metalizylinder mit zumindest teilweise elastisch deformierbarer Wandung sein. Diese wenigstens teilweise deformierbare Wandung des Metalizylinders kann vom äußeren Rand ausgehend zumindest teilweise geschlitzt sein. Die Anzahl und Breite der Schlitze bestimmt das elastische Verhalten dieses Zylinders. Die Ausbildung kann beispielsweise derart sein, daß die Wandung des Zylinders zumindest in einem Teilbereich aus Zungenabschnitten, die in Umfangsrichtung im Ab¬ stand voneinander angeordnet sein können, besteht.
Die konstruktiven Gestaltungsmerkmale des erfindungs¬ gemäßen Schaft-Verbundimplantats ergeben eine kombi- nierte Gesamtwirkung. Durch den Kragen am Halsteil wird die Körperlast auf den Knochen übertragen und ein Ein¬ sinken der Prothese durch dessen Auflage auf den vom Hüftkopf und -hals befreiten Oberschenkelknochen ver¬ mieden. Durch das untere Paßsitzstück wird gleichzeitig die Aufnahme von Momentbelastungen in sicherer Weise gewährleistet, wobei durch die plastische bzw. elast¬ ische Verformbarkeit des unteren Paßsitzstückes schäd¬ liche Relativbewegungen zwischen Implantat und dem lastabhängig elastisch deformierbaren Knochen vermieden werden. Schließlich wird eine Verdrehung des Implantats sicher ausgeschaltet. Das Implantat läßt sich problem¬ los implantieren, kann nach Einlassung in den Knochen sofort belastet werden, ohne daß das Anwachsen des Knochens an das Implantat gestört wird und ist auch später nicht lockerungsgefährdet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll in der fol¬ genden Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. der Zeichnung erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines in den Oberschenkelknochen eingefügten Hüft¬ schaft-Implantates
und
Fig. 2 eine Schnittansieht genommen längs der Linie II-II der Fig. 1
In Fig. 1 ist mit a der spongiöse, nicht deformierbare und mit b der lastabhängig elastisch deformierbare, kortikale Knochenbereich gekennzeichnet.
Das Hüftschaft-Implantat weist einen ggfs. aufsteckba- ren Kopf 1 auf, der aus Metall oder einem keramischen Material bestehen kann, auf. Der aus Metall bestehende köpfseitige Teil 4 des Schaftes 4> 5 weist einen Hals 2 mit Kragen 3 auf. Der kopfseitige Teil 4 des Schaftes 4, 5 ist in an sich bekannter Weise mit einem Ober lä- chenprofil ausgerüstet. An diesen kopfseitigen Teil 4 des Schaftes 4» 5 ist beim dargestellten Ausführungs¬ beispiel mittels der bei 8 dargestellten Schraubverbin- düng das zumindest teilweise elastisch und/oder pla¬ stisch deformierbare Paßsitzstück 5 angeschraubt. Das dargestellte Paßsitzstück 5 ist ein zylindrischer Bau¬ teil.
Das Paßsitzstück 5 ist im Bereich (Zone b) der nicht spongiösen, runden (kortikalen) Markhöhle angeordnet. Dieses Paßsitzstück 5 weist einen runden Querschnitt auf.
Zur Erzielung einer elastischen Deformierbarkeit zu¬ mindest eines Teiles des Paßsitzstückes 5 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel vom freien Ende aus sich erstreckende Schlitze 9 im Mantel vorgesehen. Zwischen diesen Schlitzen 9 bleiben elastisch defor¬ mierbare Zungen stehen.
Wie Fig. 2 zeigt, weist der kopfseitige Teil 4 des Schaftes 4- , 5 einen langgestreckten, in diesem Fall rechteckigen Querschnitt auf. Es ist zu erkennen, daß dieser Querschnitt zwei zueinander senkrecht stehende Hauptachsen hat, deren Längen verschieden sind. Diese Ausbildung verhindert sicher eine Verdrehung.

Claims

Hüftschaft-Implantat Patentansprüche
1. Hüftschaft-Implantat für zementloses Implantieren mit einem Kopf, einem Halsteil mit Kragen und einem Schaft mit profilierter Oberfläche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schaft (4> 5) ein Verbundschaft ist, dessen kopfseitiger Teil (4)3 eine profilierte Oberfläche und zwei aufeinander senkrecht stehende Quer- Schnittshauptachsen unterschiedlicher Länge auf¬ weist, und daß dieser Teil (4) mit einem zumindest teilweise elastisch und/oder plastisch deformierba¬ ren Paßsitzstück (5) mit rundem Querschnitt und nicht profilierter Oberfläche verbunden ist.
2. Hüftschaft-Implantat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsfläche des kopfseitigen Teiles (4) des Schaftes (4, 5) oval, elliptisch oder recht¬ eckig ist.
3« Hüftschaft-Implantat nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der köpfseitige Teil (4) und das Paßsitzstück (5) lösbar miteinander verbunden sind.
4. Hüftschaft-Implantat nach einem der Ansprüche 1
3.
dadurch gekennzeichnet, daß
der köpfseitige Teil (4) und das Paßsitzstück (5) miteinander verschraubt sind.
5. Hüftschaft-Implantat nach einem der Ansprüche 1 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die konstruktive Form und/oder das Material des Paßsitzstückes (5) derart ausgebildet und/oder aus¬ gewählt ist/sind, daß bei Kompression desselben dessen Steifigkeit zunimmt.
6. Hüftschaft-Implantat nach einem der Ansprüche 1 - 5.
dadurch gekennzeichnet, daß
das Paßsitzstück (5) aus Kunststoff, insbesondere
Polyäthylen, wie hochdruckfestem niedermolekularem Polyäthylen besteht.
7. Hüftschaft-Implantat nach einem der Ansprüche 1 - 5>
dadurch gekennzeichnet, daß
das Paßsitzstück (5) ein zumindest teilweise elastisch deformierbarer Metallbauteil ist.
8. Hüftschaft-Implantat nach Anspruch 6 oder 7>
dadurch gekennzeichnet, daß
das Pafisitzstück (5) ein Metalizylinder mit zumindest teilweise elastisch deformierbarer Wan¬ dung ist.
9. Hüftschaft-Implantat nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Metalizylinders zumindest teilweise geschlitzt ist.
10. Hüftschaft-Implantat nach Anspruch 9 ,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Wandung des Paßsitzstückes (5) Zungen ausge¬ bildet sind.
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