WO1999060955A1

WO1999060955A1 - Hüftpfannenprothese

Info

Publication number: WO1999060955A1
Application number: PCT/EP1998/003076
Authority: WO
Inventors: Arnold Keller
Original assignee: Waldemar Link (Gmbh & Co.)
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-02
Also published as: JP4080693B2; EP1098611A1; JP2002516145A; KR100450549B1; KR20010043792A; ES2268813T3; CN1294507A; CN1154451C; BR9815865A; US6334875B1; EP1098611B1; ATE332677T1; DE59813643D1

Abstract

Eine Hüftpfannenprothese besteht aus einer Aussenschale (1) und einem Lagereinsatz (2), die durch eine Rasteinrichtung (3) zusammengehalten sind. Die Rasteinrichtung umfasst eine elastische Lippe (6) und eine damit zusammenwirkende Hinterschneidungsfläche (4). Die Abmessungen sind so gewählt, dass die Lippenspitze (9) im montierten Zustand unter Biegeverformung der Lippe (6) an der Hinterschneidungsfläche (4) anliegt. Damit dies möglich ist, schliesst die Hinterschneidungsfläche (4) einen kleineren Winkel mit der Mittelachse der Prothese ein als die Verformungslinie der Lippenspitze (9).

Description

Hüftpfannenprothese

Die Erfindung betrifft eine Hüftpfannenprothese, deren Lagereinsatz in einer Außenschale durch eine Rasteinrichtung gehalten ist, die eine Hinterschneidungsfläche an einem der beiden Teile und eine dahintergreifende, elastische Lippe am anderen Teil umfaßt.

Bei bekannten Hüftpfannenprothesen dieser Art ist der aus Po- lyethylen bestehende Lagereinsatz mit einer elastischen Hal- telippe versehen, die in eine Ringnut der metallischen Außenschale (GB-A 1 573 608) oder hinter Vorsprünge der Außenschale (US-A 4,172,296) einschnappt. Damit der Lagereinsatz fest in der Außenschale sitzt, ist man bemüht, jegliches Spiel zwischen der Lippe und der Hinterschneidungsfläche zu vermei- den. Da aber Herstellungstoleranzen berücksichtigt werden müssen, läßt sich dieses Ziel in der Praxis nicht erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hüftpfannenprothese der eingangs und im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge- nannten Art zu schaffen, die eine spielfreie und dennoch toleranzausgleichende Halterung des Einsatzes in der Schale ermöglicht. Die erfindungsgemäße Lösung liegt in den Merkmalen des Anspruchs 1. Im montierten Zustand liegt die Lippe des Lagereinsatzes unter Biegeverformung mit ihrer Spitze an der Hinterschneidungsfläche an. Sie übt dabei eine elastische Kraft auf die Hinterschneidungsfläche aus, deren Reaktionskraft den Lagereinsatz weiter in die Außenschale hineindrückt, bis sie eine spielfreie Endstellung an einem Anschlag erreicht, der beispielsweise durch den Boden der Hüftpfanne gebildet ist.

Damit dieser Montagezustand jedenfalls zustande kommt, sind die Abmessungen der Hinterschneidungsfläche und der Lippe so gewählt, daß auch bei größten Toleranzabweichungen die Lippe jedenfalls auf die Hinterschneidungsfläche trifft. Diese Be- dingung ist leicht einzuhalten, da die Hinterschneidungsfläche mit einer axialen Erstreckung ausgeführt werden kann, die größer ist als alle vorkommenden Maßtoleranzen in dieser Richtung. Ferner ist vorgesehen, daß sämtliche Bereiche der Hinterschneidungsfläche, die für einen Kontakt mit der Lip- penspitze vorgesehen sind, einen Durchmesser haben, der geringer ist als der entspannte Durchmesser der Lippenspitze.

Damit die Lippenspitze die Hinterschneidungsfläche trifft, schließt die Hinterschneidungsfläche mit der Montagerichtung zweckmäßigerweise im Berührungspunkt einen kleineren Winkel ein als die Verformungslinie der Lippenspitze; das ist diejenige Kurve, auf der sich die Lippenspitze bei einer Biegeverformung der Lippe unter der von der Hinterschneidungsfläche auf ihre Spitze ausgeübten Kraft bewegt. Diese Kurve hat im Berührungspunkt die Richtung, in der sich die von der Hinterschneidungsfläche festgehaltene Lippenspitze weiter nach außen bewegen würde, wenn die Hinterschneidungsfläche nicht vorhanden wäre. Als Bezugsrichtung für die Richtung der Hinterschneidungsfläche und der Verformungslinie der Lippenspit- ze wurde oben die Montagerichtung des Einsatzes genannt. Es ist an sich gleichgültig, welche Bezugsrichtung für den Vergleich dieser beiden Richtungen gewählt wird. Einfachheits- halber wird für diese Zwecke im Anspruch die Mittelachse der Prothese genannt, wobei es nicht darauf ankommt, wie die Richtung dieser Mittelachse bei komplexen Prothesenformen ermittelt wird, da es auf deren genaue Richtung nicht ankommt, sofern sie nur festgelegt ist.

Zweckmäßigerweise wirkt die Lippe mit der Hinterschneidungsfläche selbsthe mend zusammen. Darunter ist zu verstehen, daß die geometrischen Verhältnisse des Zusammenwirkens von Lippe und Hinterschneidungsfläche so gewählt sind, daß unter einer den Einsatz aus der Außenschale zu lösen trachtenden Krafteinwirkung die Lippe nicht elastisch zusammengedrückt an der Hinterschneidungsfläche entlang nach außen gleiten und herausschnappen kann, sondern durch Reibung festgehalten wird.

Die Hinterschneidungsfläche, mit der die Lippe des Lagereinsatzes zusammenwirkt, kann Teil eines Vorsprungs, beispielsweise eines Wulstes, oder eines Rezesses sein, beispielsweise einer Nut, insbesondere einer Ringnut. Der Rezeß oder der Vorsprung können entlang des gesamten Umfangs oder nur in

Teilen davon vorgesehen sein, entsprechend kann die Lippe als Ringlippe ausgeführt sein oder aus mehreren Segmenten bestehen, die beispielsweise fingerartig mit als Nasen ausgebildeten Vorsprüngen zusammenwirken.

Bei den vorstehenden Ausführungen ist - wie üblich - angenommen worden, daß die Lippe an dem Lagereinsatz und die Hinter- schneidung an der Hüftpfanne angeordnet ist, es kann jedoch auch umgekehrt die Lippe an der Hüftpfanne und die Hinter- schneidung an dem Lagereinsatz vorgesehen sein, wenn die Materialeigenschaften dies zulassen.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungs- beispiel veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hüftpfanne in zwei verschiedenen Phasen der Montage, Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt, der die bei der

Montage sich ergebenden Verformungszustände der

Lippe veranschaulicht, Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt im vollständig montierten Zustand, Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt der Rasteinrichtung im montierten Zustand und Fig. 5 eine Darstellung der geometrischen Verhältnisse im

Berührungspunkt der Lippe.

Die Hüftpfannenprothese umfaßt eine Außenschale 1 und einen Lagereinsatz 2. Die Außenschale besteht beispielsweise aus Metall und ist äußerlich in beliebiger Weise zur Implantation im Hüftknochen gestaltet.

Der Einsatz 2 besteht aus Polyethylen oder einem anderen lagergeeigneten Werkstoff. Da dieser im vorliegenden Fall die Lippe bildet, soll er elastisch verformbar sein. Die Innengestalt der Außenschale 1 entspricht der Außengestalt des Ein- satzes 2 in solcher Weise, daß der Einsatz durch die Außenschale hinreichend gestützt wird. Im dargestellten Beispiel sind sie sphärisch und liegen vollflächig aneinander an. Diese Anlage soll möglichst spielfrei gewährleistet sein.

Der Einsatz 2 wird in der Außenschale 1 durch eine Rasteinrichtung gehalten, die in Fig. 3 allgemein mit der Bezugsziffer 3 versehen ist und in Fig. 4 näher dargestellt ist. Sie besteht aus einer Hinterschneidungsfläche 4, die von einer Nut 5 in der Innenfläche der Außenschale gebildet ist, und einer Lippe 6, die umlaufend von dem Einsatz vorspringt und mit der Hinterschneidungsfläche 4 zusammenwirkt. Damit die Lippe 6 hinreichende Länge hat, um eine geeignete Nachgiebigkeit entwickeln zu können, wird sie von zwei Nuten 7,8 eingefaßt. Sie weist eine Spitze 9 auf, die zum Zusammenwirken mit der Hinterschneidungsfläche 4 bestimmt ist. Die Rasteinrichtung 3 ist nahe dem freien Rand 10 der Außenschale angeordnet. Der Einsatz 2 weist einen radial nach außen vorragenden Randflansch 11 auf, der nicht nur der Verstärkung dient, sondern auch dem Operateur beim Einsetzen des Einsatzes in die Außenschale 1 behilflich ist. Seine Rückfläche 12 wirkt mit geringem Spiel mit der Stirnfläche des Außenschalenrandes 10 zusammen und erzwingt dadurch im Endstadium des Einsetzens eine Stellung des Einsatzes, die dessen gewünschter Endlage nahekommt und Gewähr dafür gibt, daß die Lippe 6 in die Nut 5 eingreift.

Die Lippe 6 ist im entspannten, ursprünglich gefertigten Zustand (s. Fig. 1 links) im Querschnitt gerade. Sie bildet insgesamt einen Kegel, dessen Spitze dem Boden der Prothese zugewandt ist. Die Lippe steht demzufolge schräg nach außen zur Öffnungsseite der Prothese hin. In Fig. 2 ist die äußere Lippenflanke im entspannten, geraden Zustand mit der Bezeichnung A versehen.

Zu Beginn der Montage passiert die Lippe 6 einen Bereich 13, der einen wesentlich geringeren Durchmesser hat als die Lip- penspitze 9. Die Lippe wird daher kräftig verbogen, wie es in Fig. 1 rechts gezeigt ist. Diese stark gebogene Stellung ist in Fig. 2 mit der Bezeichnung B versehen.

Sobald die Lippe die Nut 5 erreicht, rastet sie in diese ein, indem sie radial aufspringt, bis sie an der Hinterschneidungsfläche 4 anliegt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser Biegezustand der Lippe ist in Fig. 2 mit dem Buchstaben C gekennzeichnet .

In Fig. 2 ist auch die Linie 15 gezeichnet, auf der die Lippenspitze 9 in den unterschiedlichen Verformungszuständen liegt. Diese Linie wird im Anspruch als Verformungslinie der Lippenspitze bezeichnet. Die Hinterschneidungsfläche 4 ist so angeordnet, daß die Verformungslinie 15 in jedem Fall, auch bei Berücksichtigung der größtmöglichen Maßabweichungen des Lagereinsatzes und der Außenschale, diese Hinterschneidungsfläche trifft. Ferner ist deren Radius im Verhältnis zum Ra- dius der Lippenspitze so gewählt, daß jedenfalls derjenige Teil der Hinterschneidungsfläche 4, der von der Lippenspitze getroffen werden kann, einen kleineren Durchmesser als die Lippenspitze hat. Dadurch ist sichergestellt, daß im montier- ten Zustand die Lippenspitze stets unter Biegeverformung der Lippe an der Hinterschneidungsfläche 4 anliegt.

Bei dieser Anlage ergibt sich aus der elastischen Verformungskraft der Lippe eine Reaktionskraft, die den Lagerein- satz weiter in die Außenschale hineinzudrängen versucht. Dadurch werden etwa noch verbleibende Spielräume geschlossen. Spätestens geschieht dies bei mechanischer Beanspruchung des Lagereinsatzes .

Das Zusammenwirken der Lippenspitze 9 mit der Hinterschneidungsfläche 4 ist dann gesichert, wenn der in Fig. 4 mit der

Bezeichnung α versehene Winkel, den die Hinterschneidungsfläche 4 mit einer parallel zur Mittelachse 16 der Prothese verlaufenden Bezugslinie 17 einschließt, geringer ist als der Winkel ß zwischen dieser Bezugslinie und der Richtung 18, die der Tangente an die Verformungslinie 15 der Lippenspitze im Berührungspunkt 19 entspricht. Es handelt sich dabei um die Richtung, in der sich die an der Hinterschneidungsfläche 4 anliegende Lippenspitze 9 weiterbewegen möchte.

Damit die Lippenspitze an der Hinterschneidungsfläche 4 anliegt, sollte die innere Begrenzung 20 der Nut 5 stets in hinreichender Entfernung von der Lippe 6 liegen.

Wenn die Winkel, unter denen die Lippe 6 und die Hinterschneidungsfläche 4 zusammenwirken, so gewählt sind, daß Selbsthemmung stattfindet oder wenigstens die Kraft, unter der die Lippe 6 an der Hinterschneidungsfläche 4 in der Montagerichtung zurückgleiten kann, größer ist als die Lösekräf- te, die man im Einsatz der Prothese erwarten muß, ist Gewähr dafür gegeben, daß der Einsatz 2 stets spielfrei in der Außenschale 1 gehalten ist. Dafür ist es nicht erforderlich, daß die Lippe 6 die unmittelbar nach der Montage noch wirkende elastische Kraft auf Dauer beibehält. Vielmehr ist bei Po- lyethylen und ähnlichen Werkstoffen zu erwarten, daß diese Kraft allmählich nachläßt. Die Haltewirkung wird dadurch aber nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt.

Der Winkel α liegt zweckmäßigerweise zwischen 15° und 40°, weiter vorzugsweise zwischen 20° und 30°. Die Differenz zwischen den Winkeln α und ß ist zweckmäßigerweise nicht größer als 30° und liegt mit Vorteil in der Größenordnung von 20°.

Claims

Patentansprüche

1. Hüftpfannenprothese, deren Lagereinsatz (2) in einer Außenschale (1) durch eine Rasteinrichtung (3) gehalten ist, die eine Hinterschneidungsfläche (4) an einem der beiden Teile und eine dahintergreifende Rastlippe (6) am anderen Teil umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippenspitze (9) unter Biegeverformung der Lippe (6) an der Hinterschneidungsfläche (4) anliegt.

1 . Hüftpfannenprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidungsfläche (4) mit der

Mittelachse (16) der Prothese einen kleineren Winkel (α) einschließt als die Verformungslinie (15,18).

3. Hüftpfannenprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (6) mit der Hinterschneidungsfläche (4) selbsthemmend zusammenwirkt.

4. Hüftpfannenprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidungsfläche (4) durch eine Nut (5) gebildet ist.