WO2020104107A1 - Glenoid-prothese und verfahren zum herstellen einer glenoid-prothese - Google Patents
Glenoid-prothese und verfahren zum herstellen einer glenoid-protheseInfo
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- A61F2002/30892—Plurality of protrusions parallel
Definitions
- the present invention relates to a glenoid prosthesis and a method for producing a glenoid prosthesis.
- an implant with a joint ball is typically inserted in the humerus and an implant with a socket, which receives the joint ball, is attached to the scapula.
- an implant with a joint ball is typically inserted in the humerus and an implant with a socket, which receives the joint ball, is attached to the scapula.
- many different implants have been developed which generally enable satisfactory solutions.
- Augmentates are usually used to enlarge and build up the bone mass; these are auto-transplants, for example in the form of bone disks, which have been removed from the patient at other locations, for example the iliac crest. It is possible that the augmentation itself forms the socket or that an implant is placed on the augmentation. The augmentation and / or the implant are then attached to the scapula using screws.
- the augmentation can decrease in volume due to absorption or atrophy, which leads to mechanical problems. Absorption or atrophy can occur, especially with the body's own and biological material. Artificial augments are also known that degrade as new bone structures form. In the event of resorption or atrophy, the screws that secure the augmentation protrude over time and in this way the joint ball is damaged or destroyed and the screws can cause undesirable metallic abrasion, which leads to inflammatory processes (metalosis).
- EP 1 800 625 A1 discloses a joint prosthesis which has a hemispherical shell and a ball joint.
- the hip joint is characterized by a particularly large amount of bone tissue surrounding the prosthesis, which means that a single screw is sufficient to fix the shell.
- a hemispherical shoulder prosthesis is described and disclosed in the drawings.
- a glenoid prosthesis is disclosed in WO 2016/151320 A1.
- the prosthesis is characterized by the fact that short spikes are cemented to fix the glenoid.
- WO 2015/068035 A1 describes a method for producing glenoid implants.
- the prostheses which are individually adapted to the patient, are fixed in all three spatial axes in the scapula using short bolts.
- An inverse shoulder prosthesis is disclosed in EP 1 952 788 A1. It is characterized by the fact that the ball and joint are interchanged. An inverse shoulder prosthesis is particularly useful if the rotator cuff is defective.
- a hip prosthesis is described in US Pat. No. 5,360,452.
- the prosthesis is characterized by a hemispherical shell and a ball joint.
- a two-stage procedure for restoring shoulder mobility is common.
- the bone defect of the shoulder is filled up with an augmentation, the augmentation being fixed to the scapula with screws and a temporary prosthesis.
- a healing phase is required, in which the augmentation integrates with the scapula. This healing phase can typically last about three months. Only then can the screws be removed and a complete new glenoid prosthesis placed on the augmentation and the remaining original bone.
- the glenoid prosthesis is usually cemented. A fresh augmentate and fresh cement that reacts chemically should not come into contact.
- An object of the present invention is to provide a glenoid prosthesis that can be used simultaneously with an augmentation device, so that the augmentation device is positioned on the scapula and grows and a second operation can be avoided.
- the invention is also based on an object to provide a glenoid prosthesis which enables painless and stress-free movement of the shoulder in the long term.
- Another object is to provide a glenoid prosthesis that allows an even, predetermined tension to be applied between the implant and the scapula.
- a further object of the invention is to provide a glenoid prosthesis which has a receiving surface of a shoulder joint ball in which the screw heads are protected from direct contact with the joint ball.
- Another task is to unscrew or loosen the fasteners, e.g. Prevent screws.
- the invention is also based on an object to control the functional loading of the aug mentate. This includes force application and even pressure on the augmentation in the physiological area.
- a glenoid prosthesis according to the invention comprises at least one essentially flat, plate-shaped glenoid implant.
- the glenoid implant has two main surfaces, a joint head surface, which is designed as a flat socket for receiving a joint ball, and an augmented surface, which as a substantially flat contact surface for contacting one Augmentate or as an individually adapted to the contour of a scapula (shoulder blade) for direct contact with the scapula.
- the glenoid implant has at least three passages in order to receive one screw each.
- the screws have a screw pin and a screw head. The diameter of the screw pin is smaller than the diameter of the passages.
- the at least three passages are arranged on the gleonoid prosthesis in such a way that they span a surface. In other words, the three passages are not arranged along a straight line. Due to the fact that the passages span a surface, an augmentation which is arranged between the augmentation surface of the glenoid prosthesis and the scapula can be subjected to a uniform mechanical tension in the region of this surface.
- the screws are preferably tightened to a predetermined torque. If the screws are approximately evenly distributed in the area, then the predetermined torque on all screws is approximately the same torque.
- the augmentation device Due to the fact that the augmentation device can be placed under a uniform, predetermined mechanical tension or a uniform pressure over a predetermined area, the degradation of the augmentation device according to the Wolfish law is considerably reduced compared to a state in which this tension is not present . This is explained in more detail below.
- the spanned area is at least 30% of the augmented area and in particular 50% and preferably at least 70% of the augmented area.
- the passages preferably each have a countersunk hole on the joint head surface in such a way that the screw heads of the screws are completely countersunk in the counterbore in the implanted state and their upper side can be set back a little with respect to the joint head surface.
- the screw heads can be lowered a little in the through openings of the glenoid implant, there is no contact between the screw and the humeral head.
- the glenoid implant can make small movements with respect to the screw heads without the screw heads sticking out. Even if the augmentation should settle or absorb something, there is no contact between the screw and the humeral head.
- the glenoid implant with the special augmented area not only replaces the glenoid but also the augmented area.
- the distribution of the screws in the surface ensures that even with a slightly more contoured implant surface, a uniform fixation of the glenoid implant to the scapula is ensured.
- the glenoid prosthesis can be attached to the scapula using the screws without any binding agent or cement.
- the glenoid prosthesis is then fixed exclusively by the engagement of the thread or the threads of the screws.
- this glenoid prosthesis on the one hand counteracts the dismantling of the augmentation and on the other hand prevents the screw heads from protruding in the long term, a highly destructive scapula can be built up with an augmentation in a single operation and the glenoid prosthesis can be used permanently.
- the glenoid prosthesis according to the invention does not have to be fixed with cement, which also allows an immediate insertion of the glenoid prosthesis essentially simultaneously with the augmentation.
- the glenoid prosthesis preferably has at least more than three through openings, so that the pressure that the augmented surface exerts on the augmented surface can be adjusted very uniformly with three screws.
- the screws can have a screw head that has a thread that cuts into the glenoid implant in the region of the respective passage. Then the position of the glenoid implant with respect to the scapula is essentially rigid. The tension on the augmentation is exerted almost exclusively by the screw connection between the glenoid implant and the scapula. An additional pressure exerted on the glenoid implant from outside is essentially transmitted directly into the scapula via the screws. This embodiment is preferred, since here the tension that is exerted on the augmentation is clearly and solely caused by the tension exerted by the screws.
- the glenoid implant can move slightly towards the scapula compared to the screw heads.
- this pressure is transferred to the augmentation and creates a tension that depends on the condition of the rotator cuff and the physiological load above the joint ball of the humerus. If this tension exerted by the rotator cuff is greater than the tension caused by the screws, this tension acts on the augmentation device, otherwise the tension exerted by the screws acts. In this embodiment, the screws generate a minimum tension, whereby the tension actually applied to the augmentate, which can be generated by the rotator cuff, can be greater.
- the embodiment may be appropriate to provide the embodiment with a rigid or the embodiment of the glenoid prosthesis with a non-rigid, functionally dynamic connection to the scapula. It is essential for the invention that with the glenoid prosthesis a defined pressure can be exerted on the augmentation from the beginning and that it is protected against mechanical rubbing, so that degradation of the augmentation is counteracted.
- a prosthesis replaces a biological part of a body and performs the function of the biological part instead.
- a prosthesis can in turn consist of one or more implants that take on various tasks within the prosthesis.
- a substantially flat plate-shaped glenoid implant is a glenoid implant which is considerable in two orthogonal spatial directions, that is to say by at least one, preferably at least about two to three, in practice also four, five or more orders of magnitude. larger dimensions than in a remaining spatial direction, so that it has two extensive main surfaces and peripheral edge surfaces.
- the main surfaces can be rectangular, oval or triangular in plan view, or have any other shape.
- a fictitious, essentially parallel central plane is assumed between the two main surfaces.
- An essentially flat plate-shaped glenoid implant is formed in such a way that a change in the distance between one of the main surfaces and the central plane is not more than 25%, preferably not more than 50% and in particular not more than 100%.
- the joint head surface is designed as a flat socket for receiving a joint ball, so that it approximately represents a spherical segment whose opening angle is less than 90 °, preferably less than 60 ° and in particular less than 30 °.
- the radius of the ball segment is larger than 5 cm, preferably larger than 8 cm and in particular larger than 10 cm.
- the radius and the opening angle do not necessarily have to be the same in both spatial axes.
- the augmented surface lies essentially as a flat contact surface on an essentially flat augmented surface.
- the augmentation again lies on the scapula.
- An augmentation can be designed as an autograft and is, for example, a bone from the patient's own iliac crest. However, it is also conceivable that a xenotransplant is used.
- the augmentation can be made from a CNC-milled bone bank piece, the bone bank piece coming from a third-party donor. Is the third-party donor died, a larger piece of bone bank can also be used for milling than with a living donor.
- the individual layers can consist of different fabrics or materials.
- the augmentation can be formed from donor augmentation layers and artificial augmentation layers. However, it is preferred to use as little augmentation material as possible.
- the use of a single augmentation is preferred because it is more stable than multiple layers of augmentation and can also be used more efficiently.
- the prosthesis is preferably anchored to the scapula by screws that can be countersunk into passages.
- the passages have counterbores, which serve to receive the screw heads.
- the joint ball cannot rub against it.
- the friction of joint balls on screws is a common cause of complications. For example, metal abrasion and / or metallosis can occur.
- the diameter of the screw pin is smaller than the diameter of the passages, which means that the screws can first be inserted through the glenoid implant, so that they can also be inserted through the augmentation on the other side and screwed into the scapula.
- the diameter of the passages should not consistently be larger than the diameter of the screw heads.
- the top of the screw head is set back a bit with respect to the joint head surface, which means that the top of the screw head is located below the joint head surface. Inside, in this context, means that the top of the screw head is between the joint head surface and the augmentation surface. As a result, the screw is countersunk in the glenoid implant. This prevents the joint head of the upper arm from rubbing against the screws.
- the anchoring is designed to fix the prosthesis in two dimensions, primarily the dimensions along which the prosthesis is extended. There should be an essentially uniform, certain net tension along the remaining dimension. According to the Wolfish Law, a bone, such as the augmentation, requires a certain pressure. If this pressure is missing or the pressure is too strong, the bone is broken down.
- the pressure load which is exerted on the augmentate is physiological, functionally dynamic, uniform and determined. Only when the pressure has been determined can the user be sure that the pressure is within the pressure range specified by the Wolfian law. If the pressure is not uniform, the pressure may be below or above the pressure range specified by Wolff's law in some areas of the augmentation device. Due to the uniform and specific net tension in the surface, such a uniform and specific pressure is exerted on the augmentation.
- the tension vector is essentially the same in the entire glenoid implant.
- the glenoid implant has essentially no deformation stress. Deformation stresses occur, for example, when the screws are not parallel to the passage, the screws are not tightened evenly and / or the connection point between the support surface and the augmentation is uneven. With even tension, the pressure of the augmentation is essentially even.
- the net tension can be determined, for example, by controlled tightening of the screws.
- a torque wrench can be used.
- the number of individual screw turns can also be counted and / or measured by sensors.
- the sensors can, for example, be pressure sensors that lie between the prosthesis and the scapula.
- the screws have a length so that they can pass through the augmentation and still anchor the prosthesis.
- the augmentation can also be anchored by the tension between the prosthesis and the scapula, as well as the fixation of the screws. Since augments that are several millimeters thick can also be provided, the screws have a length of at least 15 mm, preferably at least 25 mm and in particular at least 50 mm.
- the passages preferably each have an axis which is essentially coaxial with the axis of the screws passing through the opening in the screwed-in state.
- the passages preferably each have two different diameters, one diameter being smaller than the screw head diameter.
- the second diameter is larger than the screw head diameter. This allows the screw heads to be sunk into the passages.
- the joint head of the upper arm is typically pressed onto the glenoid or the glenoid prosthesis by the tension of a rotator cuff. If the passages and screws are arranged parallel to each other and the glenoid implant is not connected to the screws, the tension of the rotator cuff remains even if the material of the augmentation and / or the bones of the scapula degrade somewhat. It is therefore advantageous that the distance between the top of the screw head and the joint head surface is large enough so that the joint head does not scrape the screw heads, even if the material of the augmentation and / or the bone of the scapula has partially broken down.
- the distance between the top of the screw head and the joint head surface immediately after installation is at least 0.5 mm, preferably at least 1 mm and in particular at least 2 mm.
- the glenoid prosthesis can be designed in such a way that springs, in particular spring washers, are arranged between screws and the glenoid implant.
- the springs are preferably integrated in the implant. This avoids cavities in which bacteria could accumulate and represent potential sources of inflammation. Should bone or augmentation degrade over time, tension between the glenoid implant and the augmentation or bone could still be maintained.
- the glenoid implant and the screws are connected to one another.
- This can be formed by a screw connection, for example by double-thread screws, the upper part of the screws being able to be screwed to the glenoid implant.
- the pitch of the individual screw threads is preferably different, so that a tension is generated between the shoulder and the glenoid implant.
- the screw can be glued to the glenoid implant.
- the screws preferably have a pin thread for screwing into the bone and a head thread for angularly stable attachment in one of the passages of the glenoid implant.
- the pin thread is formed on the shaft to screw the screw into a bone.
- the head thread is formed on the screw head in order to fix the screw head in the through opening of the pan.
- the pan is held stationary on the shoulder joint, even if the bone on which the pan initially rests would degrade over time and not would more directly support the pan.
- Fixing the screw heads by means of the thread on the glenoid implant forming the socket prevents the screw heads from being pushed out of the glenoid implant and being able to scrape on the joint ball lying against the socket.
- the pin thread and the head thread have the same thread pitch. If pressure is exerted on the prosthesis when the prosthesis is inserted, which pressure is maintained even when the screws are screwed in, the pressure and thus a tension between the prosthesis and the bone is retained even after insertion.
- the screws can be designed such that the head thread has a smaller thread pitch or pitch than the pin thread. As a result, the screw is driven into the bone faster than when it is inserted into the glenoid implant.
- the head thread preferably has a larger diameter than the pin thread. This allows the pin thread to pass through the opening when screwing in without damaging it. At the same time, the larger diameter of the head thread ensures great angular stability.
- both the pin thread and the head thread are designed to be self-tapping.
- the angle and position of these holes may differ slightly from the positions and angles of the passages of the glenoid implant. Thanks to self-tapping threads, the angular position of the screws can be adjusted even during fastening, so that a uniform net tension is generated.
- the axes of adjacent passages should preferably form an acute angle to one another. In this way, the lateral stress caused by the screws that act on the scapula can be kept within reasonable limits. The arrangement is stabilized by the angling.
- a particularly preferred embodiment variant of the invention provides that the glenoid implant has a virtual axis that is arranged perpendicular to the plane in which it is extends, and that the axes of the screws are oriented around this virtual axis at an acute angle to the outside.
- the acute angles of the axes of adjacent passages should be in a range between 5 ° and 18 °.
- the glenoid implant preferably has at least four and in particular at least five passages and as many screws. This distributes the tension evenly over the entire glenoid implant than with three passes. Screws can be placed especially where there are stable bone structures.
- a glenoid prosthesis comprises at least one essentially flat plate-shaped glenoid implant and at least two bolts arranged essentially in parallel.
- the glenoid implant has two main surfaces, an articular head surface, which is designed as a flat socket for receiving a joint ball, and an augmented surface, which as a substantially flat support surface for contacting an augmentation device or as an individually adapted surface to the contour of a scapula is designed for direct contact with the scapula.
- the bolts are connected to the glenoid implant and have a length of at least 15 mm.
- This glenoid prosthesis can lie with the essentially flat surface of the augment on a disk-shaped augmentation.
- the bolts are designed in such a way that they are sunk into holes provided in the scapula in the implanted state. This creates a fixation in two orthogonal spatial directions.
- the glenoid prosthesis can move in the remaining direction towards the scapula.
- the joint head of the humerus and the rotator cuff press the joint ball against the socket and thus against the glenoid prosthesis.
- This pressure is transferred in the case of the glenoid prosthesis that is not rigidly connected to the scapula, so that the glenoid prosthesis is in contact with the scapula either directly or indirectly via an augmentation and is stabilized. If an augmentation device is provided, then the pressure acts on the augmentation device and generates a tension.
- the bolts are tapered.
- This conical design means that two diametrically opposed surface lines of the conical surface of the bolt enclose an acute angle of not more than 20 ° and the conical section at least over 25% of the portion of the bolt projecting from the glenoid implant extends.
- conically shaped bolt is not meant a short tip, but a significant portion of the bolt, which can interact with the inner surface of a bore in the scapula and / or in the augmentation.
- the conical design of the bolts ensures that the tension is gradually transferred to the augmentation in a controlled manner. There is also a gradual advancement of the implant, which is associated with a gradual and slight expansion of the bores through the conical bolts through bone remodeling.
- Two diametrically opposite, tapered surface lines of the bolts enclose an acute angle, which is preferably not greater than 15 °, in particular not greater than 10 ° or not greater than 8 °.
- the cone causes tension to be introduced into an augmentation along the holes, since the conical surface presses against the inner surfaces of the holes.
- the pins can be supported with the cone on the scapula, so that part of the pressure exerted on the glenoid prosthesis is transferred directly to the scapula and an augmentation is relieved. In this way, the tension exerted on the augmentation can be set.
- a uniformly tapered bore causes an even tension input and a relatively narrower bore in the scapula than in the augmentation causes a stronger transmission of the tension directly to the scapula.
- the conical surface preferably extends over at least 30%, in particular over at least 60% or at least 90%, of the portion of the bolt projecting from the glenoid implant.
- the conically shaped section can extend from the free end of the respective bolt in the direction of the glenoid implant or can also be formed at a distance from the free end of the bolt.
- the surface of the bolts is preferably smooth, so that they can be inserted into the corresponding holes with little friction.
- the mechanical tension prevailing in the augmentation device can be adjusted within a desired range.
- This allows the use of a thin augments with a thickness of, for example, no more than 5 mm. Augments are often removed from the hip bone, which is usually 5 mm or less in thickness.
- it is often necessary to provide several layers of the augmentation. Since in the glenoid prosthesis according to the invention the tension in the augmentate can be adjusted much better than in the case of conventional glenoid prostheses, there is a considerably higher probability that the augmentation device is not or only very slightly degraded. As a result, the use of a single augmentation between the scapula and the glenoid prosthesis is often sufficient for the prosthesis according to the invention.
- the augmented area is individually adapted to the shape of the scapula, the augmented area can also be completely omitted.
- the glenoid implant preferably has a thickness of at least 5 mm, in particular at least 7.5 mm or at least 10 mm or at least 12.5 mm or at least 15 mm or even at least 20 mm. The thickness is measured in each case at the thinnest point of the glenoid implant, the area of the bores with the ring webs projecting inwards being of course excluded.
- the glenoid prosthesis can move forward due to the smooth, parallel bolts if the augmentation is reduced in a physiological manner by remodeling processes.
- This embodiment has no screw heads that can damage the joint ball due to the movement of the glenoid prosthesis, even if the movement is a few millimeters.
- This embodiment therefore exerts a defined pressure on the augmentation even in the event of bone degradation. This means that long-term use of the glenoid prosthesis is also possible.
- the glenoid prosthesis is preferably inserted into the corresponding holes in the scapula without the use of binders. In principle, however, it is also possible, even if it is not preferred, to fix such a glenoid prosthesis to the scapula with a binder, in particular cement. In such an application, however, it is expedient to design the bolts with a rough surface and / or surfaces that are not undercut.
- the joint head surface is designed as a flat socket for receiving a joint ball, so that it approximately represents a spherical segment whose opening angle is less than 90 °, preferably less than 60 ° and in particular less than 30 °.
- the radius of the spherical segment is larger than 5 cm, preferably larger than 8 cm and in particular larger than 10 cm.
- the augmented surface lies essentially as a flat contact surface on an essentially flat augmented surface. The augmentation again lies on the scapula.
- the prosthesis is fixed to the scapula by the bolts by placing them in suitable holes.
- the joint head of the upper arm is pressed onto the glenoid or the glenoid prosthesis. If the bolts are arranged parallel to one another, the tension remains even if the material of the augmentation and / or that of the bones of the scapula degrade somewhat.
- the glenoid prosthesis Since the bolts are rigidly connected to the glenoid implant, the glenoid prosthesis also goes with the bone and / or the augmentation, with only the bolts being pressed deeper into the holes provided for this purpose.
- the stress vector is essentially the same in the entire glenoid implant.
- the glenoid implant has essentially no deformation stress. Deformation stresses occur, for example, if the screws are not parallel to the through-hole. Since the tension from the rod end is built up essentially centrally from the outside onto the glenoid prosthesis, deformation tensions hardly occur. When the tension is even, the pressure of the augmentation is essentially uniform.
- the force that is exerted on the glenoid or on the glenoid prosthesis is known in the art.
- forces can occur in the shoulder that almost correspond to the force caused by the body weight of the person concerned.
- forces can occur that correspond to twice the body weight of the person.
- Average loads generate pressures in the range between 30 and 130 N / cm 2 .
- the bolts preferably have a length of at least 20 mm, at least 25 mm, at least 35 mm and in particular at least 50 mm.
- a certain bolt section must penetrate the scapula so that it can be reliably fixed in two spatial axes.
- the bolt section located in the scapula must be long enough that the glenoid prosthesis is firmly anchored.
- bolts have on their surface no transverse to the longitudinal direction of the bolt duri fende structures such. B. a thread.
- the bolts are slidable in the longitudinal direction and can be arranged in the corresponding holes in the bone.
- the bolts are free of undercuts in the longitudinal direction and are essentially smooth.
- the surfaces of the bolts can have longitudinal structures, such as. B. webs, beads, etc. may be provided.
- the glenoid prosthesis can be designed such that at least three bolts, preferably at least four bolts and in particular at least five bolts are provided.
- one or more spikes can be provided on the augmented surface of the glenoid implant. This allows the glenoid implant to wedge into the augmentation and thus increases the fixation in the plane of the augmentation surface.
- All embodiments of the prosthesis thus solve the same problem of providing a glenoid prosthesis that can be used simultaneously with an augmentation device, so that the augmentation device grows against the scapula and a second operation can be avoided.
- all of the embodiments generate a uniform, specific, directed net tension between the implant and the scapula, so that the Wolfian law is taken into account and physiological remodeling of the bone takes place.
- they solve the problem that if the shoulder bone is removed further, screws in the region of the socket do not protrude and the further rotational movement of the joint ball is not impaired.
- the invention relates to a method for producing a glenoid prosthesis, comprising the following steps:
- the glenoid prosthesis thus has an augmented surface which has the complementary contour to the surface of the scapula or the existing augmentate, so that the glenoid prosthesis can be positively attached to the scapula or the augmented surface.
- Such an individual adjustment increases the adhesion and allows the use of a very small or very thin or no augmentation at all. As a result, the problems caused by the dismantling of an augmentate are reduced or even completely eliminated.
- the glenoid implant can be 3D printed or machined, e.g. with a CNC milling machine from a corresponding block of material.
- a glenoid prosthesis in which the screws or bolts are detachably attached to the glenoid implant, can also be machined on site by machining, e.g. can be adapted to the contour of the scapula or to the contour of an existing augmentation using a hand milling machine. When machining the augmented surface, the screws and bolts are removed from the glenoid implant.
- the glenoid implant is thick, so that sufficient material can be removed to adapt to the contour.
- the above-mentioned thicknesses of at least 5 mm to at least 20 mm are also expedient here.
- the glenoid prosthesis preferably comprises a glenoid implant and screws or bolts, the augmented surface of the glenoid implant being matched to the shape of the scapula such that the glenoid implant can be arranged between the scaplua and the glenoid implant without an augmentation is.
- a glenoid prosthesis in particular a glenoid prosthesis explained above, can be used with the following method:
- holes possibly also through the glenoid prosthesis and the augmentation, can be drilled in order to receive screws or bolts for fixing the glenoid prosthesis consisting of a glenoid implant and the screws or bolts.
- the tension can be generated by pressing the glenoid prosthesis onto the scapula and / or tightening the screws.
- the tension can be adjusted by using a torque wrench.
- Figure 1 shows a first embodiment of the present invention with widened
- FIG. 2 a shows the first embodiment variant of the present invention with round passages in an oblique view of the joint head surface
- FIG. 2b shows the first embodiment variant of the present invention with round passages in an oblique view of the augmentation surface
- 3a shows the first embodiment variant of the present invention in the built-in position between the scapula and humerus with parallel screws in a side view
- 3b shows a second embodiment variant of the present invention in the installed state with spread screws in a side view
- FIG. 4 a shows a passage of the first embodiment in a side sectional view
- FIG. 4 b shows a passage with a screw of the first embodiment in a side sectional view
- 5 a shows the first embodiment variant of the present invention in the installed state in the scapula in an oblique plan view
- FIG. 5b shows the first embodiment variant of the present invention in the installed state in the scapula in a side plan view
- FIG. 6 a shows a passage with a built-in screw of a second embodiment in a side sectional view
- FIG. 6 b shows a passage with a built-in screw of a second embodiment in a side sectional view
- FIG. 6 c shows a side view of screws of a second embodiment variant with a head thread
- FIG. 8a shows a third embodiment variant of the present invention with two bolts in an oblique view of the joint head surface
- FIG. 8b shows the third embodiment variant of the present invention with two bolts in an oblique view of the surface of the augmentation
- FIG. 8 c shows the halved third embodiment variant of the present invention with two bolts in an oblique view of the joint head surface
- FIG. 9 shows two third embodiment variants of the present invention in side view and in disassembled form with a view of the joint head surface
- FIG. 10 a shows the third embodiment variant of the present invention with three bolts in an oblique view of the joint head surface
- FIG. 10b shows the third embodiment variant of the present invention with three bolts in an oblique view of the surface of the augmentation
- FIG. 10 c the halved third embodiment variant of the present invention with three bolts in an oblique view of the joint head surface
- 11a shows the third embodiment variant of the present invention in the installed state in the scapula in an oblique plan view
- FIG. 11 b shows the third embodiment variant of the present invention in the installed state in the scapula in a side view
- Figure 12 shows the installation of the third embodiment of the present invention in the
- FIG. 13 a shows the third embodiment variant of the present invention in the installed state with augments on the scapula in a side plan view
- FIG. 13 b shows the third embodiment variant of the present invention in the installed state with the augments removed on the scapula in a side view
- FIG. 15 seat of a third embodiment variant in a stylizing scapula with the corresponding holes
- FIG. 17 Sequence of a method for inserting a glenoid prosthesis in a patient, shown in a block diagram.
- a first exemplary embodiment of a glenoid prosthesis 1 according to the invention is explained below, which is designed to be arranged between the scapula 2 and humerus 3 of a human body (FIG. 3a).
- the glenoid prosthesis 1 has a glenoid implant 4 and four screws 5 which anchor the glenoid implant 4 in the scapula 2 (FIG. 1).
- the glenoid implant 4 is flat and plate-shaped. It has two main surfaces, an articular head surface 6 and an augmentation surface 7 (FIGS. 2a-2c).
- the joint head surface 6 is designed as a flat socket for receiving a joint ball 8 of an upper arm.
- the augmentation surface 7 is essentially designed as a flat support surface for contacting a plate-shaped augmentation 9.
- the augmentation surface 7 essentially completely covers the augmentation 9.
- the glenoid implant 4 is made of polyether ether ketone (PEEK).
- PEEK polyether ether ketone
- PE polyethylene
- UHMWPE ultra-high molecular weight polyethylene
- PE has good sliding properties. It is easy to process and inexpensive compared to PEEK.
- PEEK has better mechanical properties than PE. The modulus of elasticity is closer to that of bone. This causes a natural distribution of strength on the bones. Even metals such as titanium or Ceramics can be used for manufacturing. Composite materials can also be seen before.
- a core of the glenoid prosthesis can be made of plastic and a covering made of metal. The covering can be applied, for example, by coating.
- the screws 5 are made of titanium, but can also be made of other materials, in particular special materials and plastics.
- the glenoid implant 4 is flat and shaped like a pan. It is narrow in the cranial direction on a cranial side surface 23 and becomes wider in the caudal direction on a caudal side surface 24.
- the length of the glenoid implant 4, ie the distance between the cranial side surface 23 and the caudal side surface 24, is 37 mm, but can also be in a range between 25 mm and 45 mm and in particular in a range between 30 mm and 40 mm.
- the maximum width is 26 mm, but can also be in other embodiments between 15 mm and 35 mm and in particular in a range between 20 mm and 30 mm.
- the maximum height of the glenoid implant 4 is preferably 5.5 mm.
- the glenoid implant 4 can also be between 1 mm and 15 mm and in particular in a range between 3 mm and 10 mm.
- the thickness depends on the material from which the glenoid implant 4 is made, the loads it has to withstand and how the screws 5, some of which are countersunk, are designed.
- the ball radius of the joint head surface is 120 mm. But it can also be in other execution forms between 90 mm and 150 mm and in particular in a range between 110 mm and 130 mm.
- the dimensions of the glenoid implant 4 depend on the individual condition of the scapula 2. In other embodiments, such as, for example, glenoid prostheses 1 for children or for animals, other dimensions can result.
- the glenoid implant 4 also has six passages 10, in which the four screws 5 can be arranged (FIGS. 1-2c). However, the glenoid implant 4 can also be attached with a different number of screws. In the present embodiment, two of the passages are not used. In this exemplary embodiment, the passages 10 have countersunk holes 11, which are characterized in that an inwardly projecting annular web 12 is formed adjacent to the augmented surface 7.
- the passages 10 used are arranged at the corners of a deltoid, the short sides pointing in the direction of the cranial side surface 23.
- the passages 10 on the long side are each arranged 14 mm from the center on the central axis.
- the passages on the transverse side are each 4 mm from the center in the longitudinal direction and 7 mm in the transverse direction.
- the position of the passages can vary by a few millimeters in each direction, depending on the embodiment. In principle, any position of the passages 10 is conceivable, provided that it does not affect the properties of the passageways as such.
- the passages on the surface 7 of the device have an outer diameter of 4 mm.
- the ring web 12 has a depth of 3.3 mm.
- the dimensions of the passages can also differ in other embodiments.
- the diameters can each be between 1 mm and 14 mm, preferably between 2 mm and 8 mm.
- the depth of the ring web 12 depends on the depth of the glenoid implant 4.
- the depth of the ring web 12 is preferably between 10% and 90%, in particular between 20% and 80% of the depth of the glenoid implant 4.
- the passages 10 can also be widened in one direction to elongated holes, so that the positioning of the screws 5 is simplified (FIG. 1).
- the use of six instead of four passages 10, in particular elongated holes, is particularly useful when the glenoid implants 4 are used as a standard component, since the screws 5 can thus be aligned individually according to the patient.
- the passages 10 are arranged on the edge region of the glenoid implant 4, so that the area which the passages or the screws inserted therein span is as large as possible.
- the ring webs 12 of the passages 10 have a phase 13 directed towards the augmented area 7 (FIGS. 4a and 4b).
- the screws 5 can also be used in a slightly tilted manner without significantly impairing the function (FIGS. 1 to 6c).
- the passages 10 each have an axis.
- the screws 5, which are arranged in the passages 10, are oriented along the respective axis. In this game, the axes are parallel to each other.
- the screws 5 are formed from a screw pin 14 and a screw head 15.
- the screw pin 14 has a pin thread 16.
- the pin thread 16 is designed to be self-tapping so that it can anchor itself in the bones of the scapula.
- the screw head 15 is smooth, that is to say manufactured without a thread, and is designed in such a way that it can rest on the annular web 12 of the passage 10.
- the top of the screw head 15 is set back inward with respect to the joint head surface 6.
- the difference between the passage depth and the height of the screw head 15 and the depth of the ring web 12 denotes the depth of penetration of the screw head 15. It is at least 0.5 mm, preferably at least 1.5 mm and in particular at least 3 mm.
- the depth of the glenoid implant 4 is decisive for the depth of penetration.
- the length of the screws 5 is 25 mm.
- the height of the screw head is 1 mm, for example, but can also be up to 2 mm and in particular up to 3 mm or even larger.
- Three mandrels 17 are formed on the augmented surface of the glenoid implant 4, which can penetrate the augmented part 9 and additionally stabilize the glenoid implant 4.
- the glenoid implant 4 is provisionally fixed to the augmentation 9 when it is inserted, so that a subsequent drilling and / or screwing is simplified.
- the mandrels can have an effect on the stress distribution after the mandrels 17 have penetrated the augmentation device.
- the mandrels 17 have a conical shape with an opening angle of 60 ° and a height of 2.5 mm.
- the mandrels 17 are arranged in an isosceles triangle pointing in the cranial direction, the lower mandrel 177.5 mm from the center of the glenoid implant 4 and the two upper mandrels 177 mm from the center of the glenoid implant 4 are arranged.
- the two upper mandrels 17 are arranged to the left and right of the center 3.5 mm from the center.
- the opening angle, the shape, the height and / or the position can differ by a few mm or degrees. Variants of the exemplary embodiment are also conceivable which have more, fewer or no mandrels 17.
- the screw heads 15 lie on the ring webs 12 of the passages 10 and exert a tension there.
- the screws 5 press the glenoid implant 4 against the augments 9 and, in turn, against the scapula 2.
- the glenoid implant 4 is thus fixed on the plane of the augment surface 7. In the direction perpendicular to the augmentation area 7 there is a uniform, specific tension in the augmentation area 9. The tension is essentially constant in the entire area which the screws span.
- the screw heads 15 are designed without a thread, so that the glenoid implant 4 can move somewhat in the direction of the scapula 2 relative to the screw heads 15.
- the joint ball of the humerus 3 presses against the joint head surface 6 and thus against the glenoid implant 4.
- This pressure is transferred to the augmentation element 9 and generates a physiological tension.
- the screws 5 generate a screw tension that presses the glenoid implant 4 against the augmentation. If the physiological tension is greater than the screw tension, then this physiological tension acts on the augmentation 9, otherwise the screw tension. Since the screws are arranged distributed over the glenoid implant 4, the screw tension also acts uniformly on the augmentation surface 7 via the augmentation surface 7.
- the screw tension is initially reduced. However, the physiological tension is maintained and pushes the glenoid implant 4 further towards the scapula 2. Since the top of the screw heads 15 lies below the joint head surface 6, contact between the joint head and screws 5 is avoided, provided that the degradation is not greater than the distance between the screw heads 15 and the joint head surface 6.
- a disadvantage of this embodiment example is that when the augmentation is broken down more, the screw heads can protrude from the glenoid implant 4 or that the glenoid implant must be made very thick.
- FIG. 3b A second exemplary embodiment (FIG. 3b) is described below, the same elements as in the first exemplary embodiment being provided with the same reference symbols. The same explanations apply to the same elements, unless otherwise specified below.
- the second embodiment is also a glenoid prosthesis 1, which has a glenoid implant 4 and four screws 5 as in the first exemplary embodiment.
- the glenoid implant 4 is designed as in the first exemplary embodiment.
- the screws 5 are formed from a screw pin 14 and a screw head 15.
- the screw pin 14 has a pin thread 16
- the screw head 15 has a head thread 18 (FIG. 6c).
- the pitch of the head thread 18 is lower than the pitch of the pin thread 16.
- the pin thread 16 and the head thread 18 are self-tapping.
- the screw pin 14 is thus anchored in the bones of the scapula 2.
- the screw head in turn connects to the ring land 12 of the glenoid implant 4.
- the top of the screw head 15 is set back a little inwards, at least 1 mm, with respect to the joint head surface 6.
- the screw heads 15 are screwed to the ring webs 12 of the passages 10.
- the glenoid implant 4 is thus fixed in all three spatial directions. A uniform, specific tension, which is applied to the glenoid implant during installation, is thus maintained even after installation.
- the tension on the augmentation 9 is almost exclusively exerted by the screw connection between the glenoid implant 4 and the scapula 2.
- An additional pressure exerted on the glenoid implant 4 from the outside is essentially transmitted directly into the scapula 2 via the screws 5. Only through the Elasticity of the glenoid implant 4 allows a small proportion of the tension to be passed on to the augmentation 9 from the outside.
- the voltage can be reduced.
- the screw heads 15 do not step beyond the joint head surface. This is also the case if additional tension is exerted on the glenoid implant 4 by the humerus 3.
- the second exemplary embodiment with the screws with a head thread 18 can also be designed with a parallel arrangement of the screws 5, as shown in FIG. 3a.
- FIGS. 8a to 13b and 15 A third exemplary embodiment (FIGS. 8a to 13b and 15) is explained below, the same elements as in the first exemplary embodiment being provided with the same reference numerals. The same explanations apply to the same elements, unless otherwise specified below.
- the third exemplary embodiment likewise describes a glenoid prosthesis 1 according to the invention which, as in the first exemplary embodiment, has a glenoid implant 4. In contrast to the previous exemplary embodiments, this has bolts 19 instead of the screws.
- the glenoid implant 4 is designed as in the first exemplary embodiment, but differs in that the passages 10 have an internal thread for fastening the bolts 19.
- At least two bolts 19 are provided.
- the number of bolts in a glenoid prosthesis can also be 3, 4, 5 or 6.
- the bolts 19 are formed from a bolt pin 20 and a bolt head 21.
- the Bol zenung 20 is free of undercuts and substantially smooth, so that it can be moved into a drilled hole provided in the scapula.
- the bolt head 21 has a thread with which the bolt 19 can be screwed into an internal thread of the passage 10.
- these can also have a different shape, in particular cylindrical shape or conical shape, and can be fastened to the glenoid implant by means of adhesive and / or an interference fit.
- the bolts 19 can also be formed in one piece with the glenoid implant, in particular as a monolithic body.
- the length of the bolts 19 is 25 mm.
- the height of the screw head is, for example
- 1 mm but can also be more than 2 mm and in particular more than 3 mm.
- the bolts 19 are conical and are arranged with their conically tapered end pointing away from the gleonide implant 4. As a result, they only gradually move up when the surrounding augmentate or the surrounding bone breaks down, since the bores must be correspondingly widened by the conical shape of the bolts 19. This can be controlled accordingly by designing the holes.
- the bores can have a cylindrical, stepped or conical shape. In particular, a press fit can be formed after the immediate installation of the glenoid prosthesis 1.
- the bolts 19 are conically shaped over their entire section which protrudes on the glenoid implant 4. In principle, it is also possible that only at least 20% of this section is conical.
- connection can also be different.
- the bolts 19 and the glenoid 4 can also be glued, fixed by means of an interference fit or made from one piece.
- the connection can be designed to be separable or inseparable.
- the bolts 19 are located in the holes provided in the scapula.
- the glenoid implant 4 is thus fixed in the plane of the augmentation surface 7. In the direction perpendicular to the augmentation surface 7, there is a uniform, specific tension in the augmentation 9.
- the tension on the augmentation 9 is applied exclusively from the outside through the joint ball of the humerus 3 against the joint head surface 6 and thus against the glenoid implant 4.
- This pressure is transferred to the augmentation element 9 (FIG. 13 a) on the one hand through the augmentation surface 7 and on the other hand via the conical bolts 19 which press against the inner surfaces of the holes in the augmentation element.
- FIG. 16 A method according to the invention for producing a glenoid prosthesis 1 is explained below (FIG. 16).
- the method begins with step S1, the acquisition of a scapula 2 of a patient using an imaging method, such as, for example, a computed tomography (CT).
- CT computed tomography
- 3D data are generated and displayed by computer tomography.
- computer tomography the absorption values of X-ray signals passing through the body are first measured. The data can then be calculated in sectional images of the patient. If several successive sectional images are recorded, a three-dimensional image of the patient's interior can be displayed.
- These 3D data of the image are characterized in that different materials, such as fat and bone, are displayed differently, since the absorption values of these materials are different.
- a data model of the scapula 2 is calculated on the basis of the imaging method.
- Modern imaging methods in particular 3D imaging methods, such as CT already output 3D data on its own.
- Most 3D data also contains information about the material. This simplifies the extraction of the scapula data from the measured 3D data.
- 2D imaging methods such as 2D X-ray methods
- the measured data must first be converted into 3D.
- a large number of photogrammetry methods are known which can calculate a 3D model from one or more 2D views.
- step S3 the shape of the glenoid prosthesis 1 is calculated such that it is essentially adapted to the shape of the scapula 2 and any augmentation 9 that may be present.
- the 3D data record of the scapula 2 and any augmentation 9 that may be present is used, by using a computer program to adapt the ideal shape of the glenoid prosthesis 1 to the 3D data record.
- Any augmentations 9 that may be required can also be taken into account.
- the size and shape of the glenoid implant 4, the position of the passages 10, the shape of the augmented surface 7 and the length of the screws 5 are determined.
- computer programs are provided which automatically compare several models of a glenoid prosthesis 1 with one another and select the best one.
- the glenoid prosthesis 1 is manufactured, for example by a CNC milling or a 3D printing process.
- the 3D data record of the glenoid implant 4, which was determined in the previous step, is used for this.
- a CNC milling machine can independently convert this 3D data record into milling data and manufacture it by milling a plastic blank, in particular PE or PEEK blank.
- FIG. 17 A method for inserting a glenoid prosthesis 1 is explained below (FIG. 17).
- the method begins with step S5, exposing the patient sites, in particular the glenoid or glenoid prosthesis, which is to be replaced.
- the patient is first anesthetized and fixed so that the patient's scapula 2 cannot move during the operation.
- the patient sites, in particular the glenoid or glenoid prosthesis are exposed by cutting open the skin and the corresponding joint capsule, muscles and tendons.
- the joint ball of the humerus 3 is also decoupled.
- the old glenoid or glenoid prosthesis, and possibly an old augmentate are removed.
- the scapula 2 is prepared according to the insertion of the glenoid prosthesis. This also includes the possible grinding of undesired bone protrusions. If necessary, the corresponding augmentates are then placed on the scapula 2.
- step S7 in which holes are drilled, possibly also through the glenoid prosthesis and the augments.
- a drilling template is preferably used to drill the holes.
- the drilling template 22 is placed on the scapula 2 or on the augmentation 9 (FIG. 14).
- a drill can then drill through the passages of the drilling template 22 through the augments 9 and into the scapula 2.
- a hole is drilled for each screw 5 of the glenoid prosthesis.
- the subsequent step S8 is characterized in that the new glenoid prosthesis 1, including any augmentation that may be present, is placed on the patient.
- the drilling template 22 is removed and the glenoid prosthesis 1 is placed on the corresponding location on the scapula 2.
- the new glenoid prosthesis 1 is attached. Screws 5 are inserted through the glenoid implant 4, the augmentation 9 and into the holes in the scapula. The screws are now screwed in until no tension is exerted on the glenoid implant 4.
- step S10 in which a tension is generated with which the glenoid implant 4 is pressed onto the scapula.
- the screws 5 are further turned in a controlled manner.
- the tension is controlled by a torque wrench.
- the screws 5 are alternately turned a little bit each.
- the tension can also be generated by pressing the glenoid prosthesis onto the scapula and then tightening the screws.
- the contact pressure can be checked with a pressure sensor, for example.
- Sil the patient's wound is closed. To do this, first place the humerus 3 in the natural position. If it supports wound healing, cut tissue is sewn.
- a spring in particular an annular spring is arranged. If the bone of the scapula 2 and / or the augmentate 9 breaks down, the tension generated by the screws is still retained.
- the passages 10 are designed as elongated curved slots (FIGS. 7a and 7b). This simplifies the positioning of the screws 5 ver.
- the screw heads 15 can have a counter head. This counter head prevents the screw from being screwed into the glenoid implant too deeply and the screw from loosening.
- the screws of the first exemplary embodiment each consist of a thread and a lock nut, which are inserted separately.
- a further possibility of the invention consists in arranging the augmentation surface 7 directly on the scapula 2, an augmentation being dispensed with. This is particularly advantageous in connection with the method shown in FIG. 16, since here the glenoid implant 4 can be adapted or molded directly to the shape of the scapula. A damaged scapula can be filled in with the implant itself. This eliminates the need for an augmentation device. This has several advantages: Firstly, the procurement of an augmentation device is complex and even requires an additional removal point for an autologous augmentation device. Second, there is no risk of the augmentation degrading because no augmentation is needed. Reference numerals
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Glenoid-Prothese (1) und ein Verfahren zum Herstellen der Glenoid-Prothese. Die Glenoid-Prothese umfasst: - ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Glenoid-Implantat (4), welches zwei Hauptflächen, eine Gelenkkopffläche (6) und eine Augmentetfläche (7) aufweist, wobei die Gelenkkopffläche (6) als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel (8) ausgebildet ist und die Augmentatfläche (7) als im Wesentlichen ebene Auflagefläche zur Anlange an einem plattenförmigen Augmentat (9) ausgebildet ist, und wobei das Glenoid-Implantat (4) mindestens drei Durchgänge (10) aufweist, - mindestens drei Schrauben (5), welche einen Schraubenstift (14) und einen Schraubenkopf (15) aufweisen, wobei zumindest der Durchmesser des Schraubenstiftes (14) kleiner als der Durchmesser der Durchgänge (10) ist, und wobei die zumindest drei Durchgänge (10) derart an der Glenoid-Prothese angeordnet sind, dass sie eine Fläche aufspannen.
Description
Glenoid-Prothese und Verfahren zum Herstellen einer Glenoid-Prothese
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glenoid-Prothese und ein Verfahren zum Herstellen einer Glenoid-Prothese.
Bei der endoprothetischen Versorgung im Schultergelenk wird typischerweise im Humerus ein Implantat mit einer Gelenkskugel eingesetzt und an der Scapula ein Implantat mit einer Pfanne angebracht, die die Gelenkskugel aufnimmt. Für die Erstversorgung, d.h. die erstmalige Ver sorgung eines Patienten mit einer Prothese im betreffenden Gelenk, sind viele unterschiedliche Implantate entwickelt worden, die in der Regel zufriedenstellende Lösungen ermöglichen. Problematisch ist allerdings die Versorgung von Patienten, bei denen eine bereits bestehende Schulterprothese ersetzt werden muss, oder bei denen das Glenoid (Schulterblattgelenk pfanne) aus anderen Gründen großflächig zerstört ist. Insbesondere im Bereich der Scapula können massive Knochendefekte bestehen, so dass die Anbringung des Implantats mit der Pfanne besonders schwierig ist.
Üblicherweise werden zur Vergrößerung und zum Aufbau der Knochenmasse Augmentate ver wendet, das sind Autotransplantate, beispielsweise in der Form von Knochenscheiben, die dem Patienten an anderen Stellen, beispielsweise dem Beckenkamm, entnommen worden sind. Dabei ist es möglich, dass das Augmentat selbst die Pfanne ausbildet oder auf das Augmentat ein Implantat aufgesetzt wird. Das Augmentat und/oder das Implantat werden dann mit Hilfe von Schrauben an der Scapula befestigt.
Sehr vorteilhaft ist auch die Verwendung von künstlich hergestellten Knochenblöcken als Aug mentate, da auf diese Weise dem Patienten die Belastung des Erntens von Autotransplantaten erspart werden kann, so dass Schmerzen und Risiken verringert werden.
Das Augmentat kann sich aufgrund von Resorption bzw. Atrophie im Volumen verringern, was zu mechanischen Problemen führt. Gerade bei körpereigenem und biologischem Material kann es zu einer Resorption bzw. Atrophie kommen. Es sind auch künstliche Augmentate bekannt, die sich abbauen, während sich neue Knochenstrukturen bilden. Bei einer Resorption bzw. Atrophie stehen dann die Schrauben, die das Augmentat befestigen, im Lauf der Zeit heraus
und auf diese Weise wird die Gelenkskugel beschädigt oder zerstört und die Schrauben können unerwünschten metallischen Abrieb verursachen, der zu entzündlichen Prozessen führt (Me- tallose).
Aus der EP 1 800 625 Al geht eine Gelenkprothese hervor, die eine halbkugelförmige Schale und ein Kugelgelenk aufweist. Insbesondere wird hierbei der Vorteil von halbkugelförmigen Prothesen bei Hüftprothesen dargelegt. Das Hüftgelenk zeichnet sich durch besonders viel, die Prothese umgebendes Knochengewebe aus, wodurch eine einzelne Schraube zur Fixie rung der Schale ausreichend ist. Des Weiteren ist eine halbkugelförmige Schulterprothese beschrieben und in den Zeichnungen offenbart.
In der WO 2016/151320 Al ist eine Glenoid-Prothese offenbart. Die Prothese zeichnet sich dadurch aus, dass zur Fixierung des Glenoids kurze Dorne zementiert werden.
In der WO 2015/068035 Al ist ein Verfahren zur Erzeugung von Glenoid-Implantat beschrie ben. Die individuell den Patienten angepassten Prothesen werden durch kurze Bolzen in allen drei Raumachsen in der Scapula fixiert.
Aus der US 2014/0257495 Al geht eine Arthroplastik für ein Glenoid hervor, wobei eine en- doprothetische Prothese mit Dübeln durch Zement in der Scapula fixiert wird.
In der EP 1 952 788 Al ist eine inverse Schulterprothese offenbart. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass Kugel und Gelenk vertauscht sind. Eine inverse Schulterprothese ist besonders dann sinnvoll, wenn die Rotatoren-Manschette defekt ist.
In der US 5,360,452 ist eine Hüftprothese beschrieben. Die Prothese zeichnet sich durch eine halbkugelförmige Schale und ein Kugelgelenk aus.
Bei Schultern, deren Knochenbett sich stark abgebaut hat, ist ein zweistufiges Verfahren zur Wiederherstellung der Schultermobilität üblich. Zunächst wird der Knochendefekt der Schulter durch ein Augmentat aufgefüllt, wobei das Augmentat über Schrauben und ein Prothesen- Provisorium an der Scapula fixiert wird. Nach diesem Schritt bedarf es zunächst einer Hei lungsphase, in der das Augmentat an die Scapula integriert. Diese Heilungsphase kann typi scherweise etwa drei Monate dauern. Erst dann können die Schrauben entfernt werden und auf dem Augmentat und den verbleibenden ursprünglichen Knochen eine vollständige neue Glenoid-Prothese aufgesetzt werden. Die Glenoid-Prothese wird üblicherweise mit Zement be festigt. Ein frisches Augmentat und frischer Zement, der chemisch reagiert, sollen nicht in Kontakt kommen. Dies ist einer der Gründe, warum zunächst ein Augmentat aufgebaut und
erst mit zeitlicher Verzögerung eine Glenoid-Prothese eingesetzt wird. Dieses zweistufige Ver fahren ist nicht nur aufwendig und schmerzhaft für den Patienten, sondern jede Operation birgt Risiken für den Patienten. Zudem besteht die Gefahr, dass die Schrauben während der Heilungsphase an der Gelenkskugel kratzen, wenn sich das Volumen des Augmentats verrin gert hat.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Glenoid-Prothese bereitzustellen, die gleichzeitig mit einem Augmentat eingesetzt werden kann, so dass das Augmentat an der Scapula positioniert wird und anwächst und eine zweite Operation vermieden werden kann.
Der Erfindung liegt des Weiteren eine Aufgabe zugrunde, eine Glenoid-Prothese bereitzustel len, welche langfristig eine schmerz- und belastungsfreie Bewegung der Schulter ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe liegt darin, eine Glenoid-Prothese bereitzustellen, die das Anlegen einer gleichmäßigen, vorbestimmten Spannung zwischen Implantat und Scapula erlaubt.
Zusätzlich liegt eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, eine Glenoid-Prothese bereitzustel len, die eine Aufnahmefläche einer Schultergelenkskugel aufweist, bei der die Sch rauben köpfe vor direkter Berührung mit der Gelenkskugel geschützt sind.
Eine zuverlässige endoprothetische Versorgung von Patienten soll auch gewährleistet sein, wenn eine bereits bestehende Destruktion der Scapula im Bereich des Glenoids vorliegt.
Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Herausdrehen oder eine Lockerung der Befestigungsele mente, wie z.B. Schrauben, zu verhindern.
Der Erfindung liegt des Weiteren eine Aufgabe zugrunde, die funktionale Belastung des Aug mentats zu steuern. Dies umfasst eine Krafteinleitung und einen gleichmäßigen Druck auf das Augmentat im physiologischen Bereich.
Eine oder mehrere der Aufgaben werden durch den Gegenstand eines der unabhängigen An sprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Glenoid-Prothese umfasst zumindest ein im Wesentlichen ebenes plat tenförmiges Glenoid-Implantat. Das Glenoid-Implantat weist zwei Hauptflächen auf, eine Ge lenkkopffläche, welche als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel ausgebildet ist und eine Aug mentatfläche, welche als im Wesentlichen ebene Auflagefläche zur Anlage an einem
Augmentat oder als individuell an die Kontur einer Scapula (Schulterblatt) angepasste Fläche zur unmittelbaren Anlage an der Scapula ausgebildet ist. Des Weiteren weist das Glenoid- Implantat mindestens drei Durchgänge auf, um jeweils eine Schraube aufzunehmen. Die Schrauben weisen einen Schraubenstift und einen Schraubenkopf auf. Der Durchmesser des Schraubenstiftes ist kleiner als der Durchmesser der Durchgänge. Die zumindest drei Durch gänge sind an der Gleonoid-Prothese derart angeordnet, dass sie eine Fläche aufspannen. Dies heißt mit anderen Worten, dass die drei Durchgänge nicht entlang einer geraden Linie ange ordnet sind. Dadurch, dass die Durchgänge eine Fläche aufspannen, kann ein Augmentat, das zwischen der Augmentatfläche der Glenoid-Prothese und der Scapula angeordnet ist, in dem Bereich dieser Fläche gleichmäßig mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt werden. Hierzu werden vorzugsweise die Schrauben jeweils mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen. Wenn die Schrauben etwa gleichmäßig in der Fläche verteilt sind, dann ist das vorbestimmte Drehmoment an allen Schrauben etwa das gleiche Drehmoment.
Dadurch, dass das Augmentat über eine vorbestimmte Fläche unter eine gleichmäßige, vorbe stimmte mechanische Spannung bzw. einem gleichmäßigen Druck gesetzt werden kann, wird der Abbau des Augmentats gemäß dem Wölfischen Gesetz im Vergleich zu einem Zustand, bei dem diese Spannung nicht vorliegt, erheblich reduziert. Dies wird unten noch näher erläutert.
Je größer diese von den Durchgängen bzw. den Schrauben aufgespannte Fläche ist, desto stabiler ist das Augmentat und desto länger kann die Glenoid-Prothese genutzt werden. Daher ist es zweckmäßig, wenn die aufgespannte Fläche zumindest 30% der Augmentatfläche und insbesondere 50% und vorzugsweise zumindest 70% der Augmentatfläche beträgt.
Die Durchgänge weisen vorzugsweise an der Gelenkkopffläche jeweils eine Senkbohrung der art auf, dass sie die Schraubenköpfe der Schrauben im implantierten Zustand vollständig in der Senkbohrung versenkt sind und mit ihrer Oberseite bezüglich der Gelenkkopffläche ein Stück nach innen zurückgesetzt sein können.
Da die Sch rauben köpfe in den Durchgangsöffnungen des Glenoid-Implantates ein Stück ver senkbar sind, kommt es zu keiner Berührung zwischen der Schraube und dem Humeruskopf. Das Glenoid-Implantat kann kleine Bewegungen bzgl. der Schraubenköpfe durchführen, ohne dass die Sch rauben köpfe vorstehen. Auch wenn sich das Augmentat etwas setzen bzw. resor bieren sollte, kommt es zu keiner Berührung zwischen der Schraube und dem Humeruskopf.
Ist die Augmentatfläche individuell an die Kontur der Scapula angepasst, dann ersetzt das Glenoid-Implantat mit der speziellen Augmentatfläche nicht nur das Glenoid, sondern auch noch das Augmentat. In diesem Fall stellt die Verteilung der Schrauben in der Fläche sicher,
dass selbst bei einer etwas konturierteren Au g mentatfläche eine gleichmäßige Fixierung des Glenoid-Implantates an der Scapula sicher gestellt ist.
Die Befestigung der Glenoid-Prothese mittels der Schrauben an der Scapula kann vollkommen ohne Bindemittel bzw. ohne Zement erfolgen. Die Fixierung der Glenoid-Prothese erfolgt dann ausschließlich durch den Eingriff des Gewindes oder der Gewinde der Schrauben.
Da mit dieser Glenoid-Prothese einerseits einem Abbau des Augmentats entgegengewirkt wird und andererseits ein Vorstehen der Sch rauben köpfe langfristig verhindert wird, kann in einer einzigen Operation eine stark destruierte Scapula mit einem Augmentat aufgebaut und die Glenoid-Prothese dauerhaft eingesetzt werden. Zudem muss die erfindungsgemäße Glenoid- Prothese nicht mit Zement fixiert werden, was auch ein sofortiges Einsetzen der Glenoid-Pro these im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Augmentat erlaubt.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass es nicht mehr nötig ist, zwei Operationen innerhalb kurzer Zeit (z.B. drei Monate) durchzuführen, um erst ein Augmentat einzusetzen und mit der Scapula zu verbinden und dann eine endgültige Prothese auf dem Augmentat in einer zweiten Operation einzusetzen, nachdem sich das Augmentat stabilisiert hat und eingeheilt ist. Da mit der erfindungsgemäßen Glenoid-Prothese das Augmentat von Anfang an unter die gewünschte Spannung gesetzt werden kann, ist es von Anfang an stabil.
Vorzugsweise weist die Glenoid-Prothese zumindest mehr als drei Durchgangsöffnungen auf, so dass mit drei Schrauben der Druck, den die Augmentatfläche auf das Augmentat ausübt, in der Fläche sehr gleichmäßig eingestellt werden kann.
Bzgl. der Erzeugung der Spannung sind zwei Fälle zu unterscheiden. Die Schrauben können einen Schraubenkopf aufweisen, welcher ein Gewinde aufweist, das in das Glenoid-Implantat im Bereich des jeweiligen Durchganges einschneidet. Dann ist die Position des Glenoid-Im- plantates bzgl. der Scapula im Wesentlichen starr. Hier wird die Spannung auf das Augmentat fast ausschließlich durch die Schraubverbindung zwischen dem Glenoid-Implantat und der Sca pula ausgeübt. Ein zusätzlicher von außen auf das Glenoid-Implantat ausgeübter Druck wird im Wesentlichen über die Schrauben direkt in die Scapula weitergeleitet. Diese Ausführungs form ist bevorzugt, da hier die Spannung, welche auf das Augmentat ausgeübt wird, eindeutig und alleine durch die von den Schrauben ausgeübte Spannung bewirkt wird.
Sind die Schraubenköpfe ohne Gewinde ausgebildet, so kann sich das Glenoid-Implantat ge genüber den Sch rauben köpfen etwas in Richtung zur Scapula bewegen. Die Rotatoren-Man- schette, das sind die Muskeln, welche die Schulter umgeben, drücken grundsätzlich die
Gelenkskugel gegen die Pfanne und damit gegen das Glenoid-Implantat. Ein zusätzlicher Druck kann durch die Betätigung des Humerus (= Oberarm) auf dessen Gelenkskugel ausgeübt wer den. Hierdurch wird eine physiologische Belastung auf das Glenoid-Implantat ausgeübt. Wenn im Folgenden der Druck oder die Spannung der Rotatorenmanschette genannt wird, ist hiermit auch immer die entsprechende physiologische Belastung durch den Humerus gemeint, sofern nicht explizit etwas Anderes ausgeführt wird.
Dieser Druck überträgt sich bei nicht starr mit der Scapula verbundenem Glenoid-Implantat auf das Augmentat und erzeugt eine Spannung, welche vom Zustand der Rotatoren-Man- schette und der physologischen Belastung über der Gelenkskugel des Humerus abhängt. Ist diese von der Rotatoren-Manschette ausgeübte Spannung größer als die von den Schrauben verursachte Spannung, dann wirkt diese Spannung auf das Augmentat, ansonsten wirkt die von den Schrauben ausgeübte Spannung. Bei dieser Ausführungsform erzeugen die Schrauben eine Mindestspannung, wobei die tatsächlich am Augmentat anliegende Spannung, welche von der Rotatoren-Manschette erzeugt werden kann, größer sein kann.
Je nach verwendetem Augmentat und je nach der Beschaffenheit des Untergrundes kann es zweckmäßig sein, die Ausführungsform mit einer starren oder die Ausführungsform der Glenoid-Prothese mit einer nicht starren, funktionsdynamischen Verbindung zur Scapula vor zusehen. Wesentlich für die Erfindung ist, dass mit der Glenoid-Prothese von Anfang an ein definierter Druck auf das Augmentat ausgeübt werden kann und es vor mechanischer Reibe belastung geschützt ist, so dass einem Abbau des Augmentats entgegengewirkt wird.
Eine Prothese ersetzt einen biologischen Teil eines Körpers und übt anstatt seiner die Funktion des biologischen Teils aus.
Eine Prothese kann wiederum aus einem oder mehreren Implantaten bestehen, die innerhalb der Prothese verschiedene Aufgaben übernehmen.
Ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Glenoid-Implantat ist im Sinne der Erfindung ein Glenoid-Implantat, welches in zwei orthogonalen Raumrichtungen beträchtlich, das heißt um mindestens eine, vorzugsweise mindestens etwa zwei bis drei, in der Praxis auch durchaus vier, fünf oder mehr Größenordnungen, größere Abmessungen als in einer verbleibenden Raumrichtung, so dass es zwei ausgedehnte Hauptflächen und umlaufende Randflächen auf weist. Die Hauptflächen können in der Draufsicht rechteckig, oval oder dreieckig sein, oder jede andere Form aufweisen.
Zwischen den beiden Hauptflächen wird eine fiktive im Wesentlichen parallele Zentralebene angenommen. Ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Glenoid-Implantat ist derart aus gebildet, dass eine Abstandsänderung zwischen einer der Hauptflächen und der Zentralebene nicht mehr als 25%, vorzugsweise nicht mehr als 50% und insbesondere nicht mehr als 100% beträgt.
Die Gelenkkopffläche ist als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel ausgebildet, so- dass sie annähernd ein Kugelsegment darstellt, dessen Öffnungswinkel kleiner ist als 90°, vorzugsweise kleiner als 60° und insbesondere kleiner als 30°.
Der Radius des Kugelsegments ist größer als 5 cm, vorzugsweise größer als 8 cm und insbe sondere größer als 10 cm.
Der Radius und der Öffnungswinkel müssen nicht zwangsweise in beiden Raumachsen jeweils gleich sein.
Die Aug mentatfläche liegt im Wesentlichen als ebene Auflagefläche auf einem ebenfalls im Wesentlichen ebenen Augmentat auf. Das Augmentat liegt wiederum auf der Scapula auf.
Kommt es im Bereich des Glenoids der Schulter zu großflächiger Destruktion, muss für eine Schulterprothese und/oder Revision einer Schulterprothese die knöcherne Struktur wieder neu aufgebaut werden, damit eine Prothese sicher und stabil sitzt. Dazu wird ein Augmentat ge nutzt.
Ein Augmentat kann als Autotransplantat ausgebildet sein und ist zum Beispiel ein Knochen aus dem patienteneigenen Beckenkamm. Es ist aber auch vorstellbar, dass ein Xenotransplan- tat verwendet wird.
Bei der Verwendung von einen Autotransplantat als Augmentat ist es wünschenswert, so wenig Gewebe wie nötig zu verwenden. Eine Anpassung des Augmentats durch spanende Bearbei tung, wie zum Beispiel mit einer Hand-Fräse, würde nur weiteres Gewebe benötigen. Zur Er zeugung von plattenförmigen Augmentaten mit etwa ebenen Oberflächen hingegen muss ver gleichsweise wenig Gewebe entnommen werden. Die Augmentatfläche der Prothese muss dann der Oberfläche des Augmentats angepasst sein.
Weiterhin kann das Augmentat aus einem CNC-gefrästen Knochenbankstück gefertigt sein, wobei das Knochenbankstück von einem Fremdspender stammt. Ist der Fremdspender
verstorben, so kann auch ein größeres Knochenbankstück zum Fräsen genutzt werden, als bei einem Lebendspender.
Es ist auch denkbar, dass mehrere Schichten von Augmentaten genutzt werden. Die einzelnen Schichten können aus unterschiedlichem Gewebe oder Materialien bestehen. So kann das Aug- mentat zum Beispiel aus Augmentatschichten von Spendern und künstlichen Augmentatschich- ten ausgebildet sein. Es ist jedoch bevorzugt so wenig Augmentat wie möglich einzusetzen. Die Verwendung eines einzigen Augmentats ist bevorzugt, da dies stabiler als mehrere Lagen von Augmentat ist und zudem effizienter verwendet werden kann.
Die Prothese wird vorzugsweise durch in Durchgänge versenkbare Schrauben an der Scapula verankert. Hierzu weisen die Durchgänge Senkbohrungen auf, welche zur Aufnahme der Schraubenköpfe dienen. Durch die Versenkung der Schrauben kann die Gelenkskugel sich nicht an dieser reiben. Die Reibung von Gelenkskugeln an Schrauben ist eine häufige Ursache von Komplikationen. So kann es zum Beispiel zu Metallabrieb und/oder Metallose kommen.
Die Verwendung von Schrauben ermöglicht eine kunstbindemittelfreie Verankerung der Pro these. Kunstbindemittel im Bereich der Prothesen sind vor allem Zemente. Auch wenn die negativen Aspekte von Kunstbindemitteln bekannt sind, wie zum Beispiel dass beim Aushärten Temperaturen von über 70 °C entstehen können, die das Gewebe schädigen können, werden sie heute zum Fixieren fast aller Schulterprothesen verwendet.
Der Durchmesser des Schraubenstiftes ist kleiner als der Durchmesser der Durchgänge, wodurch die Schrauben zunächst durch das Glenoid-Implantat durchgesteckt werden kön nen, um auf der anderen Seite ebenfalls durch das Augmentat gesteckt zu werden und in der Scapula verschraubt zu werden. Der Durchmesser der Durchgänge sollte jedoch nicht durchgängig größer sein als der Durchmesser der Schraubenköpfe. Die Oberseite des Schraubenkopfes ist bezüglich der Gelenkkopffläche ein Stück nach innen zurückgesetzt, das bedeutet, dass die Oberseite des Schraubenkopfesunterhalb der Gelenkkopffläche angeord net ist.Innen bedeutet hier in diesem Zusammenhang, dass die Oberseite des Schraubenkop fes sich zwischen Gelenkkopffläche und Augmentatfläche befindet. Dadurch ist die Schraube in dem Glenoid-Implantat versenkt. Dadurch kann der Gelenkkopf des Oberarmes nicht an den Schrauben reiben.
Die Verankerung ist dazu bestimmt, die Prothese in zwei Dimensionen, vorrangig die Dimen sionen, entlang welcher die Prothese ausgestreckt ist, zu fixieren. Entlang der verbleibenden Dimension soll eine im Wesentlichen gleichmäßige, bestimmte Nettospannung bestehen.
Nach dem Wölfischen Gesetz benötigt ein Knochen, wie zum Beispiel das Augmentat, einen bestimmten Druck. Fehlt dieser Druck oder ist der Druck zu stark, wird der Knochen abgebaut.
Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Druck-Belastung, welche auf das Augmentat ausgeübt wird, physiologisch, funktionsdynamisch, gleichmäßig und bestimmt ist. Nur wenn der Druck bestimmt ist, kann der Anwender sicher sein, dass der Druck in dem vom Wölfischen Gesetz vorgegebenen Druckbereich ist. Ist der Druck nicht gleichmäßig, so kann es Vorkommen, dass der Druck in einigen Gebieten des Augmentats unter oder über dem vom Wolffschen Gesetz vorgegebenen Druckbereich liegt. Durch die in der Fläche gleichmäßige und bestimmte Netto spannung wird ein solcher gleichmäßiger und bestimmter Druck auf das Augmentat ausgeübt.
Bei einer gleichmäßigen Spannung ist der Spannungsvektor im gesamten Glenoid-Implantat im Wesentlichen gleich. Das Glenoid-Implantat weist im Wesentlichen keine Verformungsspan nung auf. Verformungsspannungen treten zum Beispiel auf, wenn die Schrauben nicht parallel zum Durchgang verlaufen, die Schrauben nicht gleichmäßig angezogen sind und/oder die Ver bindungsstelle zwischen der Auflagefläche und des Augmentats uneben ist. Bei gleichmäßiger Spannung ist der Pressdruck des Augmentats im Wesentlichen gleichmäßig.
Die Nettospannung ist zum Beispiel durch kontrolliertes Anziehen der Schrauben bestimmbar. Dazu kann zum Beispiel ein Drehmomentschlüssel verwendet werden. Alternativ kann auch die Anzahl der einzelnen Schraubumdrehungen gezählt werden und/oder durch Sensoren ge messen werden. Die Sensoren können zum Beispiel Drucksensoren sein, die zwischen Prothese und Scapula liegen.
Die Schrauben weisen eine Länge auf, so dass sie durch das Augmentat durchgehen und dennoch die Prothese verankern können. Durch die Spannung zwischen Prothese und Scapula, sowie der Fixierung der Schrauben, kann auch das Augmentat verankert werden. Da auch Augmentate vorgesehen sein können, die mehrere Millimeter dick sind, weisen die Schrauben eine Länge von mindestens 15 mm, vorzugsweise mindestens 25 mm und insbesondere min destens 50 mm auf.
Vorzugsweise weisen die Durchgänge jeweils eine Achse auf, die im Wesentlichen koaxial zur Achse der im eingeschraubten Zustand durch die Öffnung hindurchtretenden Schrauben ori entiert ist.
Die Durchgänge weisen vorzugsweise jeweils zwei unterschiedliche Durchmesser auf, wobei ein Durchmesser kleiner ist als der Schraubenkopfdurchmesser. Der zweite Durchmesser ist
größer als der Schraubenkopfdurchmesser. Dadurch können die Sch rauben köpfe in die Durchgänge versenkt werden.
Typischerweise wird der Gelenkkopf des Oberarms durch die Spannung einer Rotatoren- Manschette auf die Glenoid, beziehungsweise der Glenoid-Prothese gedrückt. Werden die Durchgänge und Schrauben parallel zueinander angeordnet und ist das Glenoid-Implantat nicht mit den Schrauben verbunden, so bleibt die Spannung der Rotatoren-Manschette auch bestehen, wenn sich das Material des Augmentats und/oder der Knochen der Scapula etwas abbaut. Daher ist es vorteilhaft, dass der Abstand zwischen der Oberseite des Schraubenkop fes und der Gelenkkopffläche groß genug ist, damit der Gelenkkopf nicht an den Schraub köpfen schabt, auch wenn sich das Material des Augmentats und/oder der Knochen der Sca pula teilweise abgebaut hat. Der Abstand zwischen der Oberseite des Schraubenkopfes und der Gelenkkopffläche beträgt unmittelbar nach dem Einbau zumindest 0,5 mm, vorzugsweise zumindest 1 mm und insbesondere zumindest 2 mm.
Weiterhin kann die Glenoid-Prothese derart ausgebildet sein, dass zwischen Schrauben und dem Glenoid-Implantat Federn, insbesondere Federscheiben, angeordnet sind. Die Federn sind bevorzugt in das Implantat integriert. Dadurch können Hohlräume vermieden werden, in welchen sich Bakterien ansammeln könnten und potentielle Entzündungsherde darstellen. Sollte sich Knochen oder Augmentat mit der Zeit abbauen, könnte so dennoch weiterhin eine Spannung zwischen Glenoid-Implantat und Augmentat bzw. Knochen aufrechterhalten wer den.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind das Glenoid-Implantat und die Schrauben mit einander verbunden. Dies kann durch eine Schraubverbindung ausgebildet sein, zum Beispiel durch Doppelgewindeschrauben, wobei der obere Teil der Schrauben sich mit dem Glenoid- Implantat verschrauben lässt. Vorzugsweise ist die Ganghöhe der einzelnen Schraubgewinde unterschiedlich, so dass eine Spannung zwischen Schulter und Glenoid-Implantat erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Schraube mit dem Glenoid-Implantat verklebt werden.
Vorzugsweise weisen die Schrauben ein Stiftgewinde zum Eindrehen in den Knochen und ein Kopfgewinde zur winkelstabilen Befestigung in einer der Durchgänge des Glenoid-Implantats auf. Das Stiftgewinde ist am Schaft ausgebildet, um die Schraube in einen Knochen einzu drehen. Das Kopfgewinde ist am Schraubenkopf ausgebildet, um den Schraubenkopf in der Durchgangsöffnung der Pfanne zu fixieren.
Hierdurch wird die Pfanne ortsfest am Schultergelenk gehalten, selbst wenn sich der Kno chen, auf dem die Pfanne zunächst aufliegt, mit der Zeit etwas abbauen würde und nicht
mehr unmittelbar die Pfanne unterstützen würde. Durch das Fixieren der Sch rauben köpfe mittels des Gewindes, an dem die Pfanne ausbildenden Glenoid-Implantat wird verhindert, dass die Schraubenköpfe aus dem Glenoid-Implantat herausgedrückt werden und an der sich an der Pfanne anliegenden Gelenkskugel schaben können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen das Stiftgewinde und das Kopfgewinde die gleiche Gewindesteigung auf. Wird beim Einsetzten der Prothese Druck auf die Prothese aus geübt, welcher auch beim Einschrauben der Schrauben aufrechterhalten wird, so bleibt der Druck und damit auch eine Spannung zwischen Prothese und Knochen auch nach dem Ein setzen erhalten.
Weiterhin können die Schrauben derart ausgebildet sein, dass das Kopfgewinde eine klei nere Gewindesteigung bzw. Ganghöhe als das Stiftgewinde aufweist. Dadurch wird beim Ein drehen die Schraube schneller in den Knochen getrieben als in das Glenoid-Implantat.
Dadurch verringert sich der Abstand zwischen Glenoid-Implantat und Scapula, beziehungs weise dem Augmentat. Liegt das Glenoid-Implantat auf, so wird eine Spannung aufgebaut, die das Glenoid-Implantat in Richtung Scapula drückt.
Vorzugsweise weist das Kopfgewinde einen größeren Durchmesser auf als das Stiftgewinde. Dadurch kann das Stiftgewinde beim Einschrauben durch die Öffnung hindurchtreten, ohne diese zu beschädigen. Gleichzeitig wird durch den größeren Durchmesser des Kopfgewindes eine große Winkelstabilität erreicht.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn sowohl das Stiftgewinde als auch das Kopfgewinde selbstschneidend ausgeführt sind. Es kann während des Bohrens der Lö cher in die Scapula Vorkommen, dass der Winkel und die Position dieser Löcher sich leicht von den Positionen und Winkeln der Durchgänge des Glenoid-Implantats unterscheiden. Durch selbstschneidende Gewinde kann noch während der Befestigung eine Anpassung der Winkellage der Schrauben vorgenommen werden, so dass eine gleichmäßige Nettospannung erzeugt wird.
Vorzugsweise sollten die Achsen benachbarter Durchgänge einen spitzen Winkel zueinander einschließen. Auf diese Weise kann die seitliche Beanspruchung durch die Schrauben, die auf die Scapula wirkt, in vertretbaren Grenzen gehalten werden. Durch die Anwinklung wird die Anordnung stabilisiert.
Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Glenoid- Implantat eine virtuelle Achse aufweist, die senkrecht zu der Ebene angeordnet ist, in der es
sich erstreckt, und dass die Achsen der Schrauben rund um diese virtuelle Achse im spitzen Winkel nach außen orientiert sind.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die Schrauben nicht parallel zueinander stehen und so eine Verschiebung des Implantats entlang der Schrauben verhindert wird.
Insbesondere sollten die spitzen Winkel der Achsen benachbarter Durchgänge in einem Be reich zwischen 5° und 18° liegen.
Vorzugsweise weist das Glenoid-Implantat zumindest vier und insbesondere zumindest fünf Durchgänge und ebenso viele Schrauben auf. Dadurch verteilt sich die Spannung noch gleichmäßiger über das gesamte Glenoid-Implantat als bei drei Durchgängen. Schrauben können insbesondere dort gesetzt werden, wo stabile Knochenstrukturen vorhanden sind.
Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung umfasst eine erfindungsgemäße Glenoid- Prothese zumindest ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Glenoid-Implantat und zu mindest zwei im Wesentlichen parallel angeordnete Bolzen. Das Glenoid-Implantat weist zwei Hauptflächen auf, eine Gelenkkopffläche, welche als flache Pfanne zur Aufnahme einer Ge lenkskugel ausgebildet ist und eine Aug mentatfläche, welche als im Wesentlichen ebene Auf lagefläche zur Anlage an einem Augmentat oder als individuell an die Kontur einer Scapula angepasste Fläche zur unmittelbaren Anlage an der Scapula ausgebildet ist. Die Bolzen sind mit dem Glenoid-Implantat verbunden und weisen eine Länge von mindestens 15 mm auf.
Diese Glenoid-Prothese kann mit der im Wesentlichen ebenen Aug mentatfläche an einem scheibenförmigen Augmentat anliegen. Die Bolzen sind derart ausgebildet, dass sie im implan tierten Zustand in dafür vorgesehene Löcher der Scapula versenkt werden. Dadurch entsteht eine Fixierung in zwei orthogonalen Raumrichtungen. In der verbliebenen Richtung, zur Sca pula hin, kann sich die Glenoid-Prothese bewegen. Der Gelenkskopf des Humerus und die Rotatoren-Manschette drücken, wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, die Ge lenkskugel gegen die Pfanne und damit gegen die Glenoid-Prothese. Dieser Druck überträgt sich bei der nicht starr mit der Scapula verbundenen Glenoid-Prothese, so dass die Glenoid- Prothese entweder unmittelbar oder mittelbar über ein Augmentat an der Scapula anliegt und stabilisiert ist. Wenn ein Augmentat vorgesehen ist, dann wirkt der Druck auf das Augmentat und erzeugt eine Spannung.
Die Bolzen sind konisch ausgeführt. Diese konische Ausbildung bedeutet, dass zwei diamet ral gegenüberliegende Mantellinien der konischen Oberfläche der Bolzen einen spitzen Win kel von nicht größer als 20° einschließen und sich der konische Abschnitt zumindest über
25% des am Glenoid-Implantat vorstehenden Abschnittes der Bolzen erstreckt. Mit„konisch ausgebildeten Bolzen" ist somit keine kurze Spitze gemeint, sondern ein signifikanter Ab schnitt des Bolzens, welcher mit der Innenfläche einer Bohrung in der Scapula und/oder im Augmentat Zusammenwirken kann.
Durch die konische Ausbildung der Bolzen wird ein allmähliches gesteuertes Übertragen der Spannung auf das Augmentat ausgeübt. Es erfolgt auch ein allmähliches Nachrücken des Im plantats, was mit einer allmählichen und geringfügigen Aufweitung der Bohrungen durch die konischen Bolzen durch Knochenremodelling verbunden ist. Zwei diametral gegenüberlie gende, konisch zulaufende Mantellinien der Bolzen schließen einen spitzen Winkel ein, der vorzugsweise nicht größer als 15°, insbesondere nicht größer als 10° bzw. nicht größer als 8° ist.
Die konische Form der Bolzen bewirkt mehrere Effekte:
1. Der Konus führt dazu, dass in ein Augmentat entlang der Bohrungen Spannung eingeleitet wird, da die konische Oberfläche gegen die Innenflächen der Bohrungen drückt.
2. Die Bolzen können sich mit dem Konus an der Scapula abstützen, so dass ein Teil des auf die Glenoid-Prothese ausgeübten Druckes unmittelbar auf die Scapula übertragen und ein Augmentat entlastet wird. Hierdurch kann die auf das Augmentat ausgeübte Spannung ein gestellt werden.
Diese Effekte können durch die Ausgestaltung der Bohrungen in der Scapula und dem Aug mentat entsprechend gesteuert werden. Eine gleichmäßig konische Bohrung bewirkt einen gleichmäßigen Spannungseintrag und eine relativ engere Bohrung in der Scapula als im Aug mentat bewirkt eine stärkere Übertragung der Spannung direkt auf die Scapula.
Vorzugsweise erstreckt sich die konische Oberfläche über zumindest über 30%, insbesondere über zumindest 60% bzw. zumindest 90% des am Glenoid-Implantat vorstehenden Abschnit tes der Bolzen. Der konisch ausgebildete Abschnitt kann sich vom freien Ende des jeweiligen Bolzens in Richtung zum Glenoid-Implantat erstrecken oder auch beabstandet vom freien Ende des Bolzens ausgebildet sein.
Die Oberfläche der Bolzen ist vorzugsweise glatt, so dass sie mit geringer Reibung in die ent sprechenden Bohrungen eingeführt werden können.
Sowohl mit der oben erläuterten ersten Ausführungsform als auch mit der danach beschriebe nen zweiten Ausführungsform kann die im Augmentat herrschende mechanische Spannung innerhalb eines gewünschten Bereichs justiert werden. Dies erlaubt die Verwendung eines
dünnen Augmentats mit einer Dicke von z.B. nicht mehr als 5 mm. Augmentate werden oft dem Hüftknochen entnommen, wobei dieser in der Regel eine Dicke von 5 mm oder weniger aufweist. Bei herkömmlichen Glenoid-Prothesen ist es oft notwendig, mehrere Lagen von Aug- mentat vorzusehen. Da bei der erfindungsgemäßen Glenoid-Prothese die Spannung im Aug- mentat wesentlich besser als bei herkömmlichen Glenoid-Prothesen justierbar ist, besteht eine erheblich höhere Wahrscheinlichkeit, dass das Augmentat nicht oder nur sehr geringfügig ab gebaut wird. Hierdurch genügt bei der erfindungsgemäßen Prothese oftmals die Verwendung eines einzigen Augmentats zwischen der Scapula und der Glenoid-Prothese.
Bei einer individuellen Anpassung der Aug mentatfläche an die Form der Scapula kann das Augmentat auch vollständig weggelassen werden.
Je dicker das Glenoid-Implantat ist, desto dünner kann das Augmentat sein. Vorzugsweise weist das Glenoid-Implantat eine Dicke von zumindest 5 mm, insbesondere zumindest 7,5 mm oder zumindest 10 mm oder zumindest 12,5 mm oder zumindest 15 mm oder sogar zumindest 20 mm auf. Die Dicke ist hierbei jeweils an der dünnsten Stelle des Glenoid-Implantates ge messen, wobei der Bereich der Bohrungen mit den nach innen vorstehenden Ringstegen selbstverständlich ausgenommen ist.
Die Glenoid-Prothese kann durch die glatten, parallelen Bolzen nachrücken, wenn sich das Augmentat in physiologischer Weise durch Remodellingprozesse verringert. Diese Ausfüh rungsform weist keine Schraubenköpfe auf, die durch die Bewegung der Glenoid-Prothese die Gelenkskugel beschädigen können, selbst dann wenn die Bewegung einige Millimeter beträgt. Diese Ausführungsform übt somit selbst bei einem Knochenabbau einen definierten Druck auf das Augmentat aus. Somit ist auch eine längerfristige Nutzung der Glenoid-Prothese möglich.
Die Glenoid-Prothese wird bevorzugt ohne Bindemittel mit den Bolzen in entsprechende Boh rungen der Scapula eingesetzt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, auch wenn es nicht bevorzugt ist, eine solche Glenoid-Prothese mit Bindemittel, insbesondere Zement, an der Sca pula zu fixieren. Bei einer solchen Anwendung ist es jedoch zweckmäßig, die Bolzen mit einer rauhen Oberfläche und/oder nicht hinterschneidungsfreien Oberflächen auszubilden.
Die Gelenkkopffläche ist als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel ausgebildet, so- dass sie annähernd ein Kugelsegment darstellt, dessen Öffnungswinkel kleiner ist als 90°, vorzugsweise kleiner als 60° und insbesondere kleiner als 30°.
Der Radius des Kugelsegments ist größer als 5 cm, vorzugsweise größer als 8 cm und ins besondere größer als 10 cm.
Die Aug mentatfläche liegt im Wesentlichen als ebene Auflagefläche auf einem ebenfalls im Wesentlichen ebenen Augmentat auf. Das Augmentat liegt wiederum auf der Scapula auf.
Die Prothese wird durch die Bolzen an die Scapula fixiert, indem sie in dafür passende Löcher angeordnet werden.
Durch die relativ große Oberfläche der Bolzen und einer passgenauen Bohrung in die Scapula ist die Reibung, beziehungsweise der Bewegungsspielraum eingeschränkt, so dass es nicht zu einer versehentlichen Delokalisierung bzw. Instabilität der Glenoid-Prothese kommen kann.
Wie schon weiter oben beschrieben, wird der Gelenkkopf des Oberarms auf das Glenoid, be ziehungsweise die Glenoid-Prothese gedrückt. Sind die Bolzen parallel zueinander angeord net, so bleibt die Spannung auch bestehen, wenn sich das Material des Augmentats und/o der der Knochen der Scapula etwas abbaut.
Da die Bolzen starr mit dem Glenoid-Implantat verbunden sind, geht auch bei einem Abbau der Knochen und/oder des Augmentats die Glenoid-Prothese mit, wobei lediglich die Bolzen tiefer in die dafür vorgesehenen Löcher gedrückt werden.
Bei einer über die Fläche gleichmäßigen Belastung ist der Spannungsvektor im gesamten Glenoid-Implantat im Wesentlichen gleich. Das Glenoid-Implantat weist im Wesentlichen keine Verformungsspannung auf. Verformungsspannungen treten zum Beispiel auf, wenn die Schrauben nicht parallel zur Durchbohrung verlaufen. Da die Spannung vom Gelenkskopf von außen im Wesentlichen mittig auf die Glenoid-Prothese aufgebaut wird, treten Verfor mungsspannungen kaum auf. Bei gleichmäßiger Spannung ist der Pressdruck des Augmen tats im Wesentlichen gleichmäßig.
Die Kraft, die auf das Glenoid bzw. auf die Glenoid-Prothese aufgebracht wird, ist im Fach wissen bekannt. Beim Heben eines Gewichtes von 10 kg können in der Schulter Kräfte auf- treten, die fast der Kraft durch das Körpergewicht der jeweiligen Person entsprechen. Bei Spitzenbelastungen können Kräfte auftreten, die dem Doppelten des Körpergewichts der Per son entsprechen. Durchschnittliche Belastungen erzeugen Drücke im Bereich zwischen 30 und 130 N/cm2.
Die Bolzen weisen vorzugsweise eine Länge von mindestens 20 mm, mindestens 25 mm, zu mindest 35 mm und insbesondere mindestens 50 mm auf. Je länger die Bolzen sind, desto
mehr Augmentat kann zwischen dem Glenoid-Implantat und der Scapula angeordnet wer den. Des Weiteren muss zusätzlich ein gewisser Bolzenabschnitt in der Scapula eindringen, damit eine zuverlässige Fixierung in zwei Raumachsen möglich ist. Zusätzlich muss der Bol zenabschnitt, welcher sich in der Scapula befindet, so lang sein, dass die Glenoid-Prothese stabil verankert ist.
Diese Bolzen weisen an ihrer Oberfläche keine quer zur Längsrichtung der Bolzen verlau fende Strukturen, wie z. B. ein Gewinde, auf. Hierdurch sind die Bolzen in Längsrichtung ver schieblich und in den entsprechenden Bohrungen im Knochen anordbar. Die Bolzen sind in Längsrichtung hinterschneidungsfrei und im Wesentlichen glatt. Die Oberflächen der Bolzen können mit in Längsrichtung verlaufenden Strukturen, wie z. B. Stege, Sicken, etc. versehen sein.
Weiterhin kann die Glenoid-Prothese derart ausgebildet sein, dass zumindest drei Bolzen, vorzugsweise zumindest vier Bolzen und insbesondere zumindest fünf Bolzen vorgesehen sind.
Wenn mehrere Bolzen vorgesehen sind, sollten diese Längsachsen aufweisen, die zueinander parallel sind. Baut sich mit der Zeit der Knochen ab, auf dem das Glenoid-Implantat lagert, dann wird das Glenoid-Implantat mit seinen Bolzen tiefer in die entsprechenden Bohrungen von der Gelenkskugel hineingedrückt. Hierdurch wird das Glenoid-Implantat weiterhin stabil und sicher gehalten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können an der Augmentatfläche des Glenoid-Im- plantats ein oder mehrere Dorne vorgesehen sein. Dadurch kann sich das Glenoid-Implantat in das Augmentat verkeilen und erhöht somit die Fixierung in der Ebene der Augmentatflä che.
Alle Ausführungsformen der Prothese lösen somit das gleiche Problem, eine Glenoid-Prothese bereitzustellen, die gleichzeitig mit einem Augmentat eingesetzt werden kann, so dass das Augmentat an die Scapula anwächst und eine zweite Operation vermieden werden kann.
Des Weiteren erzeugen alle Ausführungsformen eine gleichmäßige, bestimmte, gerichtete Nettospannung zwischen Implantat und Scapula, so dass das Wölfische Gesetz berücksich tigt wird und ein physiologisches Remodelling des Knochens stattfindet.
Zusätzlich lösen sie das Problem, dass bei einem weiteren Abbau des Schulterknochens Schrauben in dem Bereich der Pfanne nicht vorstehen und die weitere Drehbewegung der Gelenkskugel nicht beeinträchtigt wird.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Glenoid-Prothese umfassend folgende Schritte:
- Erfassen einer Scapula mit einem Bildgebungsverfahren, wie z.B. CT,
- Erstellen eines Datenmodells der Scapula und/oder eines Datenmodells von einem vorhan denen Augmentat,
- Berechnen einer Form einer Augmentatfläche einer an den Scapula und/oder dem vorhan denen Augmentat angepassten Glenoid-Prothese, und
- Herstellen der Glenoid-Prothese mit der Augmentatfläche gemäß der berechneten Form.
Die Glenoid-Prothese weist somit eine Augmentatfläche auf, welche die komplemtäre Kontur zur Fläche der Scapula oder des vorhandenen Augmentates aufweist, so dass die Glenoid- Prothese formschlüssig an die Scapula bzw. an das Augmentat aufgesetzt werden kann. Eine solche individuelle Anpassung erhöht den Kraftschluss und erlaubt die Verwendung eines sehr kleinen bzw. sehr dünnen oder von gar keinem Augmentat. Dadurch werden die durch das Abbauen eines Augmentates verursachten Probleme reduziert oder sogar vollständig eli miniert.
Das Glenoid-Implantat kann mittels 3D-Druck oder spanender Bearbeitung, wie z.B. mit einer CNC-Fräsmaschine aus einem entsprechenden Materialblock, hergestellt werden.
Es kann jedoch auch eine Glenoid-Prothese, bei welcher die Schrauben oder Bolzen lösbar am Glenoid-Implantat befestigt sind, vor Ort durch spanende Bearbeitung, z.B. mit einer Handfräse, an die Kontur der Scapula oder an die Kontur eines vorhandenen Augmentates angepasst werden. Beim Bearbeiten der Augmentatfläche sind die Schrauben und Bolzen vom Glenoid-Implantat entfernt.
Hierzu ist es zweckmäßig, wenn das Glenoid-Implantat dick ausgebildet ist, so dass ausrei chend Material zur Anpassung an die Kontur entfernt werden kann. Die oben angegebenen Dicken von zumindest 5 mm bis zumindest 20 mm sind auch hier zweckmäßig.
Vorzugsweise umfasst die Glenoid-Prothese ein Glenoid-Implantat und Schrauben oder Bol zen, wobei die Augmentatfläche des Glenoid-Implantats derart an die Form der Scapula an gepasst wird, dass das Glenoid-Implantat ohne Augmentat zwischen der Scaplua und dem Glenoid-Implantat anordbar ausgebildet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Glenoid-Prothese, insbesondere eine oben erläuterte Glenoid-Prothese, mit folgendem Verfahren eingesetzt werden:
a) Freilegen der Patientenstellen, insbesondere des Glenoids oder einer alten Glenoid-Pro these, welche ausgetauscht werden soll,
b) Entfernen des Glenoids oder der alten Glenoid-Prothese,
c) Platzieren der Glenoid-Prothese mit oder ohne einem Augmentat an der Scapula, und
f) Verschließen der Wunde des Patienten.
Vor Schritt c) können Löcher, gegebenenfalls auch durch die Glenoid-Prothese und dem Aug mentat hindurch, gebohrt werden, um Schrauben oder Bolzen zum Fixieren der aus einem Glenoid-Implantat und den Schrauben oder den Bolzen bestehenden Glenoid-Prothese aufzu nehmen.
Das Erzeugen der Spannung kann durch Anpressen der Glenoid-Prothese an die Scapula und/oder Festziehen der Schrauben erfolgen.
Das Einstellen der Spannung kann durch die Verwendung eines Drehmomentschlüssels erfol gen.
Die oben erläuterten Aspekte der Erfindung können einzeln oder in Kombination angewandt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der in den Zeichnungen dargestellten Aus- führungsbeispiele näher erläutert.
Die Zeichnungen zeigen schematisch:
Figur 1 eine erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit verbreiterten
Durchgängen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur 2 a die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit runden Durchgän gen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur2 b die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit runden Durchgän gen in schräger Sicht auf die Augmentatfläche,
Figur2 c die halbierte erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit runden
Durchgängen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur3 a die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand zwischen Scapula und Humerus mit parallelen Schrauben in seitlicher Draufsicht,
Figur 3 b eine zweite Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand mit gespreizten Schrauben in seitlicher Draufsicht,
Figur 4 a einen Durchgang der ersten Ausführungsvariante in seitlicher Schnittansicht, Figur 4 b einen Durchgang mit eingebauter Schraube der ersten Ausführungsvariante in seitlicher Schnittansicht,
Figur 5 a die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand in der Scapula in schräger Draufsicht,
Figur 5 b die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand in der Scapula in seitlicher Draufsicht,
Figur 6 a einen Durchgang mit eingebauter Schraube einer zweiten Ausführungsvariante in seitlicher Schnittansicht,
Figur 6 b einen Durchgang mit eingebauter Schraube einer zweiten Ausführungsvariante in seitlicher Schnittansicht,
Figur 6 c eine seitliche Ansicht von Schrauben einer zweiten Ausführungsvariante mit Kopf gewinde,
Figur 7 a eine Alternative zur ersten oder zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden
Erfindung mit Durchgängen, die als längliche Schlitze ausgeführt sind, in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur 7 b eine Alternative zur ersten oder zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden
Erfindung mit Durchgängen, die als längliche Schlitze ausgeführt sind, in schräger Sicht auf die Augmentatfläche,
Figur 8 a eine dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit zwei Bolzen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur 8 b die dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit zwei Bolzen in schräger Sicht auf die Augmentatfläche,
Figur 8 c die halbierte dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit zwei Bol zen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur 9 zwei dritte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht und in auseinandergebauter Form mit Sicht auf die Gelenkkopffläche, Figur 10 a die dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit drei Bolzen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur 10 b die dritteAusführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit drei Bolzen in schräger Sicht auf die Augmentatfläche,
Figur 10 c die halbierte dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung mit drei Bol zen in schräger Sicht auf die Gelenkkopffläche,
Figur 11 a die dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand in der Scapula in schräger Draufsicht,
Figur 11 b die dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand in der Scapula in seitlicher Draufsicht,
Figur 12 den Einbau der dritten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung in die
Scapula,
Figur 13 a die dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand mit Augmentaten an der Scapula in seitlicher Draufsicht,
Figur 13 b die dritteAusführungsvariante der vorliegenden Erfindung im eingebauten Zu stand mit abgebauten Augmentate an der Scapula in seitlicher Draufsicht,
Figur 14 das Bohren der Löcher in die Scapula mit Hilfe einer Bohrschablone in Seitenan sicht,
Figur 15 Sitz einer dritten Ausführungsvariante in einer Stilisieren Scapula mit den ent sprechenden Löchern,
Figur 16 Abfolge eines Herstellungsverfahren in einem Blockdiagramm, und
Figur 17 Abfolge eines Verfahrens zum Einsetzen einer Glenoid-Prothese in einen Patien ten, dargestellt in einem Blockdiagramm.
Im Folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glenoid-Prothese 1 erläutert, die ausgebildet ist, um zwischen Scapula 2 und Humerus 3 eines menschlichen Körpers angeordnet zu werden (Fig. 3a). Die Glenoid-Prothese 1 weist ein Glenoid-Implantat 4 und vier Schrauben 5, welche das Glenoid-Implantat 4 in der Scapula 2 verankern, auf (Fig. 1).
Das Glenoid-Implantat 4 ist eben und plattenförmig ausgebildet. Es weist zwei Hauptflächen, eine Gelenkkopffläche 6 und eine Augmentatfläche 7, auf (Fig. 2a-2c). Die Gelenkkopffläche 6 ist als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel 8 eines Oberarmes ausgebildet. Die Augmentatfläche 7 ist im Wesentlichen als ebene Auflagefläche zur Anlage an einem platten förmigen Augmentat 9 ausgebildet. Die Augmentatfläche 7 deckt im Wesentlichen das Aug- mentat 9 vollständig ab.
Das Glenoid-Implantat 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Polyetheretherketon (PEEK) ausgebildet. Es kann aber auch aus anderen Materialien, insbesondere anderen Kunststoffen (Polymeren), wie zum Beispiel Polyethylen (PE), insbesondere ultrahochmolekulargewichtiges Polyethylen (UHMWPE), ausgebildet sein. PE besitzt gute Gleiteigenschaften. Es ist einfach zu verarbeiten und vergleichsweise zu PEEK günstig. PEEK weist jedoch bessere mechanische Eigenschaften auf als PE. So ist das E-Modul näher an dem von Knochen. Das bewirkt eine natürliche Kraftverteilung auf den Knochen. Auch Metalle, wie zum Beispiel Titan oder
Keramiken können zur Herstellung genutzt werden. Es können auch Verbundmaterialen vor gesehen sein. So kann ein Kern der Glenoid-Prothese aus Kunststoff und eine Umhüllung aus Metall ausgebildet sein. Die Umhüllung kann bspw. durch Beschichten aufgetragen werden.
Die Schrauben 5 sind aus Titan gefertigt, können aber auch aus anderen Materialen, insbe sondere anderen Matallen und Kunststoffen hergestellt sein.
Das Glenoid-Implantat 4 ist flach und wie eine Pfanne geformt. Es ist oben, in kranialer Rich tung an einer Kranialseitenfläche 23 schmal und wird nach unten, in kaudaler Richtung an einer Kaudalseitenfläche 24 breiter. Die Länge des Glenoid-Implantates 4, also der Abstand zwischen Kranialseitenfläche 23 und Kaudalseitenfläche 24, beträgt 37 mm, kann aber auch in einem Bereich zwischen 25 mm und 45 mm und insbesondere in einem Bereich zwischen 30 mm und 40 mm liegen. Die maximale Breite beträgt 26 mm, kann aber auch in anderen Aus führungsformen zwischen 15 mm und 35 mm und insbesondere in einem Bereich zwischen 20 mm und 30 mm liegen. Die maximale Höhe des Glenoid-Implantats 4 beträgt vorzugsweise 5,5 mm. Sie kann aber auch in anderen Ausführungsformen zwischen 1 mm und 15 mm und insbesondere in einem Bereich zwischen 3 mm und 10 mm liegen. Die Dicke ist davon abhän gig, aus welchen Material das Glenoid-Implantat 4 gefertigt ist, welchen Belastungen es stand halten muss und wie die Schrauben 5, die zum Teil darin versenkt werden, ausgebildet sind. Der Kugelradius der Gelenkkopffläche ist 120 mm. Es kann aber auch in anderen Ausführungs formen zwischen 90 mm und 150 mm und insbesondere in einem Bereich zwischen 110 mm und 130 mm liegen. Die Maße des Glenoid-Implantats 4 sind von der individuellen Beschaf fenheit der Scapula 2 abhängig. In anderen Ausführungsformen, wie zum Beispiel bei Glenoid- Prothesen 1 für Kinder oder für Tiere, können sich wiederum andere Maße ergeben.
Das Glenoid-Implantat 4 weist des Weiteren sechs Durchgänge 10 auf, in denen die vier Schrauben 5 angeordnet werden können (Fig. l-2c). Das Glenoid-Implantat 4 kann jedoch auch mit einer anderen Anzahl an Schrauben befestigt werden. Im vorliegenden Ausführungs beispiel werden zwei der Durchgänge nicht genutzt. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Durchgänge 10 Senkbohrungen 11 auf, die sich dadurch kennzeichnen, dass angrenzend an der Aug mentatfläche 7 ein nach innen vorstehender Ringsteg 12 ausgebildet ist.
Die genutzten Durchgänge 10 sind an den Ecken eines Deltoids angeordnet, wobei die kurzen Seiten in Richtung der Kranialseitenfläche 23 zeigen. Die Durchgänge 10 der Längsseite sind jeweils 14 mm vom Mittelpunkt entfernt an der Mittelachse angeordnet. Die Durchgänge der Querseite sind jeweils 4 mm vom Mittelpunkt in Längsrichtung und 7 mm in Querrichtung angeordnet. Die Position der Durchgänge kann je nach Ausführungsform um einige Millimeter in jede Richtung abweichen. Grundsätzlich ist jede Position der Durchgänge 10 denkbar, sofern
es die Eigenschaften der Durchgänge als solche nicht beeinflusst. In dem in Fig. 2 a bis c gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Durchgänge an der Au g mentatfläche 7 einen äuße ren Durchmesser von 4 mm. An der Gelenkkopffläche 6 haben sie einen äußeren Durchmesser von 6,2 mm. Der Ringsteg 12 hat eine Tiefe von 3,3 mm. Auch die Maße der Durchgänge können bei anderen Ausführungsformen abweichen. So können die Durchmesser jeweils zwi schen 1 mm und 14 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 8 mm liegen. Die Tiefe des Ringsteges 12 ist abhängig von der Tiefe des Glenoid-Implantates 4. Vorzugsweise beträgt die Tiefe des Ringsteges 12 zwischen 10% und 90%, insbesondere zwischen 20% und 80% der Tiefe des Glenoid-Implantates 4. Die Durchgänge 10 können jedoch auch in einer Richtung zu Langlöchern verbreitert sein, so dass das Positionieren der Schrauben 5 vereinfacht ist (Fig. 1). Die Verwendung von sechs statt vier Durchgängen 10, insbesondere von Langlöchern, sind insbesondere bei der Verwendung der Glenoid-Implantate 4 als Standardbauteil sinnvoll, da die Schrauben 5 so individuell je nach Patienten ausgerichtet werden können.
Die Durchgänge 10 sind am Randbereich des Glenoid-Implantates 4 angeordnet, so dass die Fläche, welche die Durchgänge bzw. die darin eingesetzten Schrauben aufspannen, möglichst groß ist.
In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Ringstege 12 der Durchgänge 10 eine zur Augmen- tatfläche 7 gerichtete Phase 13 auf (Fig. 4a und 4b). Dadurch können die Schrauben 5 auch leicht verkippt eingesetzt werden, ohne die Funktion maßgeblich zu beeinträchtigen (Fig. 1 bis6c).
Die Durchgänge 10 weisen jeweils eine Achse auf. Die Schrauben 5, die in den Durchgängen 10 angeordnet sind, sind entlang der jeweiligen Achse orientiert. In diesem Ausführungsbei spiel sind die Achsen parallel zueinander.
Die Schrauben 5 sind aus einem Schraubenstift 14 und einem Schraubenkopf 15 ausgebildet. Der Schraubenstift 14 weist ein Stiftgewinde 16 auf. Das Stiftgewinde 16 ist selbstschneidend ausgebildet, so dass es sich in den Knochen der Scapula verankern kann. Der Schraubenkopf 15 ist glatt, das heißt ohne Gewinde hergestellt, und ist derart ausgebildet, dass er auf dem Ringsteg 12 des Durchganges 10 aufliegen kann. Die Oberseite des Schraubenkopfes 15 ist bezüglich der Gelenkkopffläche 6 ein Stück nach innen zurückgesetzt. Die Differenz zwischen der Durchgangstiefe und der Höhe des Schraubenkopfes 15 und der Tiefe des Ringsteges 12 bezeichnet die Eindringtiefe des Schraubenkopfes 15. Sie beträgt zumindest 0,5 mm, vorzugs weise zumindest 1,5 mm und insbesondere zumindest 3 mm. Entscheidend für die Eindring tiefe ist die Tiefe des Glenoid-Implantats 4.
Die Länge der Schrauben 5 beträgt 25 mm. Die Höhe des Schraubenkopfes beträgt beispiels weise 1 mm, kann aber auch bis zu 2 mm und insbesondere bis zu 3 mm betragen oder sogar noch größer sein.
An der Augmentatfläche des Glenoid-Implantats 4 sind drei Dorne 17 ausgebildet, die in das Augmentat 9 eindringen können und zusätzlich das Glenoid-Implantat 4 stabilisieren. Insbe sondere wird so das Glenoid-Implantat 4 beim Einsetzen vorläufig am Augmentat 9 fixiert, so dass eine anschließende Bohrung und/oder Verschraubung vereinfacht wird. Zusätzlich können die Dorne Auswirkung auf die Spannungsverteilung haben, nachdem die Dorne 17 in das Aug mentat eingedrungen sind. Die Dorne 17 haben eine Kegelform mit einem Öffnungswinkel von 60° und einer Höhe von 2,5 mm. Die Dorne 17 sind in einem gleichschenkligen, in kranialer Richtung zeigenden Dreieck angeordnet, wobei der untere Dorn 177,5 mm vom Mittelpunkt des Glenoid-Implantates 4 angeordnet ist und die beiden oberen Dorne 177 mm vom Mittel punkt des Glenoid-Implantates 4 angeordnet sind. Die beiden oberen Dorne 17 sind links und rechts des Mittelpunktes jeweils 3,5 mm vom Mittelpunkt angeordnet.
Je nach Ausführungsform können der Öffnungswinkel, die Form, die Höhe und/oder die Posi tion jeweils um einige mm, beziehungsweise Grad davon abweichen. Es sind auch Varianten des Ausführungsbeispiels denkbar, die mehr, weniger oder keine Dorne 17 aufweisen.
Im eingebauten Zustand liegen die Schraubenköpfe 15 auf den Ringstegen 12 der Durchgänge 10 und üben dort eine Spannung aus. Dadurch drücken die Schrauben 5 das Glenoid-Implantat 4 an die Augmentate 9 und die wiederum an die Scapula 2. Das Glenoid-Implantat 4 ist somit an der Ebene der Augmentatfläche 7 fixiert. In Richtung senkrecht zur Augmentatfläche 7 besteht eine gleichmäßige, bestimmte Spannung im Augmentat 9. Die Spannung ist im we sentlich in der gesamten Fläche, welche die Schrauben aufspannen, konstant.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die Schraubenköpfe 15 ohne Gewinde ausgebildet, so dass sich das Glenoid-Implantat 4 gegenüber den Schraubenköpfen 15 etwas in Richtung zur Scapula 2 bewegen kann. Die Gelenkskugel des Humerus 3 drückt gegen die Gelenkkopf fläche 6 und damit gegen das Glenoid-Implantat 4. Dieser Druck überträgt sich auf das Aug mentat 9 und erzeugt eine physiologische Spannung. Zusätzlich erzeugen die Schrauben 5 eine Schrauben-Spannung, die das Glenoid-Implantat 4 an das Augmentat drückt. Ist die phy siologische Spannung größer als die Schrauben-Spannung, dann wirkt diese physiologische Spannung auf das Augmentat 9, ansonsten die Schrauben-Spannung. Da die Schrauben flächig über das Glenoid-Implantat 4 verteilt angeordnet sind, wirkt auch die Schrauben-Spannung gleichmäßig über die Augmentatfläche 7 auf das Augmentat ein.
Baut sich mit der Zeit der Knochen der Scapula 2 und/oder das Augmentat 9 etwas ab, so verringert sich zunächst die Schrauben-Spannung. Die physiologische Spannung bleibt jedoch erhalten und drückt das Glenoid-Implantat 4 weiter in Richtung Scapula 2. Da die Oberseite der Schraubenköpfe 15 unterhalb der Gelenkkopffläche 6 liegt, wird ein Kontakt zwischen Ge lenkkopf und Schrauben 5 vermieden, sofern der Abbau nicht größer als der Abstand zwischen den Schraubenköpfen 15 und der Gelenkkopffläche 6 ist. Nachteilig an diesem Ausführungs beispiel ist, dass bei stärkerem Abbau des Augmentats die Sch rauben köpfe an dem Glenoid- Implantat 4 hervorstehen können oder dass das Glenoid-Implantat sehr dick ausgebildet sein muss.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel (Figur 3b) beschrieben, wobei gleiche Ele mente wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Für gleiche Elemente gelten die oben angeführten Erläuterungen, sofern nachfolgend nichts Anderes hierzu ausgeführt ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel ist ebenfalls eine Glenoid-Prothese 1, die wie im ersten Aus führungsbeispiel ein Glenoid-Implantat 4 und vier Schrauben 5 aufweist. Das Glenoid-Implan- tat 4 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Die Schrauben 5 sind wie im ersten Ausführungsbeispiel aus einem Schraubenstift 14 und einem Schraubenkopf 15 ausgebildet. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel weist jedoch nicht nur der Schraubenstift 14 ein Stiftgewinde 16 auf, sondern auch der Schraubenkopf 15 ein Kopfgewinde 18 (Fig. 6c). Die Ganghöhe des Kopfgewindes 18 ist niedriger als die Gang höhe beim Stiftgewinde 16. Das Stiftgewinde 16 und das Kopfgewinde 18 sind selbstschnei dend ausgebildet. Der Schraubenstift 14 verankert sich so in den Knochen der Scapula 2. Der Schraubenkopf wiederum verbindet sich so mit dem Ringsteg 12 des Glenoid-Implantats 4. Die Oberseite des Schraubenkopfes 15 ist bezüglich der Gelenkkopffläche 6 ein Stück nach innen, zumindest 1 mm, zurückgesetzt.
Im eingebauten Zustand sind die Sch rauben köpfe 15 mit den Ringstegen 12 der Durchgänge 10 verschraubt. Das Glenoid-Implantat 4 ist somit in allen drei Raumrichtungen fixiert. Eine gleichmäßige, bestimmte Spannung, welche beim Einbau auf das Glenoid-Implantat gegeben wird, wird somit auch nach dem Einbau aufrechterhalten.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Spannung auf das Augmentat 9 fast aus schließlich durch die Schraubverbindung zwischen dem Glenoid-Implantat 4 und der Scapula 2 ausgeübt. Ein zusätzlicher von außen auf das Glenoid-Implantat 4 ausgeübter Druck wird im Wesentlichen über die Schrauben 5 direkt in die Scapula 2 weitergeleitet. Lediglich durch die
Elastizität des Glenoid-Implantats 4 kann ein geringer Anteil der Spannung von außen an das Augmentat 9 weitergeleitet werden.
Durch Abbau und/oder Absorption der Scapula 2 oder des Augmentats 9 kann sich die Span nung reduzieren. Da jedoch eine Fixierung in allen drei Raumrichtung vorliegt, treten die Sch rauben köpfe 15 nicht über der Gelenkkopffläche hinaus. Dies ist auch der Fall, wenn eine zusätzliche Spannung durch den Humerus 3 auf das Glenoid-Implantat 4 ausgeübt wird.
Das zweite Ausführungsbeispiel mit den Schrauben mit einem Kopfgewinde 18 kann auch mit einer parallelen Anordnung der Schrauben 5, wie es in Fig. 3a gezeigt ist, ausgebildet sein.
Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel (Figur 8a bis 13b und 15) erläutert, wobei gleiche Elemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen verse hen sind. Für gleiche Elemente gelten die oben angeführten Erläuterungen, sofern nachfolgend nichts Anderes hierzu ausgeführt ist.
Das dritte Ausführungsbeispiel beschreibt ebenfalls eine erfindungsgemäße Glenoid-Prothese 1, die wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Glenoid-Implantat 4 aufweist. Im Gegensatz zu den vorrangegangenen Ausführungsbeispielen weist dieses statt der Schrauben Bolzen 19 auf. Das Glenoid-Implantat 4 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, unterscheidet sich jedoch insofern, dass die Durchgänge 10 ein Innengewinde zur Befestigung der Bolzen 19 aufweisen.
Es sind zumindest zwei Bolzen 19 vorgesehen. Die Anzahl der Bolzen einer Glenoid-Prothese kann auch 3, 4, 5 oder 6 betragen.
Die Bolzen 19 sind aus einem Bolzenstift 20 und einem Bolzenkopf 21 ausgebildet. Der Bol zenstift 20 ist hinterschneidungsfrei und im Wesentlichen glatt ausgebildet, so dass er in ein dafür vorgesehenes gebohrtes Loch in der Scapula verschiebbar ist. Der Bolzenkopf 21 weist ein Gewinde auf, mit dem der Bolzen 19 in ein Innengewinde des Durchganges 10 verschraub bar ist.
An Stelle des Gewindes am Bolzenkopf 21 können diese auch eine andere Form, insbesondere Zylinderform oder konische Form aufweisen und mittels Kleber und/oder Presspassung am Glenoid-Implantat befestigt sein. Die Bolzen 19 können jedoch auch einteilig mit dem Glenoid- Implantat, insbesondere als monolithischer Körper ausgebildet sein.
Die Länge der Bolzen 19 beträgt 25 mm. Die Höhe des Schraubenkopfes beträgt beispielsweise
1 mm, kann aber auch mehr als 2 mm und insbesondere mehr als 3 mm betragen.
Die Bolzen 19 sind konisch ausgebildet und mit ihrem konisch verjüngten Ende vom Gleonid- Implantat 4 weg weisend angeordnet. Hierdurch rücken sie nur allmählich nach, wenn sich das umgebende Augmentat oder der umgebende Knochen abbaut, da durch die konische Form der Bolzen 19 die Bohrungen entsprechend aufgeweitet werden müssen. Dies kann man durch die Gestaltung der Bohrungen entsprechend steuern. Die Bohrungen können eine zylinderförmige, stufige oder konische Form aufweisen. Insbesondere kann eine Presspas sung nach dem unmittelbaren Einbau der Glenoid-Prothese 1 ausgebildet sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Bolzen 19 über ihren gesamten Abschnitt, wel cher an dem Glenoid-Implantat 4 vorsteht, konisch geformt. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass lediglich zumindest 20% dieses Abschnittes konisch geformt sind.
Im zusammengebauten Zustand sind die Bolzen 19 mit dem Glenoid-Implantat 4 verschraubt. In anderen Varianten kann die Verbindung auch andersartig sein. So können die Bolzen 19 und das Glenoid 4 auch verklebt, mittels Presspassung fixiert oder aus einem Stück gefertigt sein. Die Verbindung kann trennbar oder untrennbar ausgestaltet sein.
Ist die Glenoid-Prothese 1 eingebaut, so befinden sich die Bolzen 19 in den dafür vorgesehenen Löchern der Scapula. Das Glenoid-Implantat 4 ist somit in der Ebene der Augmentatfläche 7 fixiert. In Richtung senkrecht zur Augmentatfläche 7 besteht eine gleichmäßige, bestimmte Spannung im Augmentat 9.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel wird die Spannung auf das Augmentat 9 ausschließlich von außen durch die Gelenkskugel des Humerus 3 gegen die Gelenkkopffläche 6 und damit gegen das Glenoid-Implantat 4 aufgebracht. Dieser Druck überträgt sich dabei auf das Aug mentat 9 (Fig. 13 a) einerseits durch die Augmentatfläche 7 und andererseits über die koni schen Bolzen 19, welche gegen die Innenflächen der Bohrungen im Augmentat drücken.
Baut sich mit der Zeit der Knochen der Scapula 2 und/oder das Augmentat 9 ab, bleibt die Spannung von außen erhalten und drückt das Glenoid-Implantat 4 weiter in Richtung Scapula
2 (Fig. 13 b).
Da die Bolzen 19 mit dem Glenoid-Implantat 4 verbunden sind, wird die Oberseite des Bolzen kopfes 21 nicht über die Gelenkkopffläche 6 hinausgedrückt. Ein Kontakt zwischen Gelenkkopf
und Bolzen 19 wird somit vermieden, auch wenn der Abbau von Knochen der Scapula 2 und /oder Augmentat 9 größer sein sollte.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Glenoid-Prothese 1 erläutert (Fig. 16).
Das Verfahren beginnt mit Schritt Sl, dem Erfassen einer Scapula 2 eines Patienten mit einem Bildgebungsverfahren, wie zum Beispiel einer Computertomographie (CT). Ziel dieses Schrittes ist es, ein genaues Abbild der Scapula zu erzeugen.
In diesem Ausführungsbeispiel werden von der Computertomographie 3D-Daten erzeugt und dargestellt. Bei der Computertomographie werden zunächst die Absorptionswerte von durch den Körper tretenden Röntgensignalen gemessen. Die Daten können anschließend in Schnitt bildern des Patienten berechnet werden. Werden mehrere aufeinander folgende Schnittbilder aufgenommen, kann so ein dreidimensionales Abbild des Patienteninneren dargestellt werden. Diese 3D-Daten des Abbildes zeichnen sich dadurch aus, dass unterschiedliche Materialen, wie zum Beispiel Fett und Knochen unterschiedlich dargestellt werden, da die Absorptionswerte dieser Materialien verschieden ist.
Im nächsten Schritt S2 wird ein Datenmodel der Scapula 2 auf Grundlage des Bildgebungsver- fahrens berechnet.
Moderne Bildgebungsverfahren, insbesondere 3D-Bildgebungsverfahren, wie z.B. CT, geben von sich aus schon 3D-Daten aus. Meistens enthalten 3D-Daten auch eine Information über das Material. Dies vereinfacht die Extrahierung der Scapula-Daten aus den gemessenen 3D- Daten.
Werden andere Bildgebungsverfahren, insbesondere 2D-Bildgebungsverfahren, wie zum Bei spiel 2D-Röntgen-Verfahren, genutzt, müssen die gemessenen Daten zunächst in 3D-umge- rechnet werden. Es sind eine Vielzahl an Photogrammetrie-Verfahren bekannt, die aus einem oder mehreren 2D-Ansichten ein 3D-Model berechnen können.
Bei jedem genutzten Bildgebungsverfahren werden alle nicht zur Scapula 2 oder einem even tuell vorhandenen Augmentat 9 gehörigen Materialien aus dem 3D-Datensatz entfernt. Dazu gehört zum Beispiel Fett, Haut und Blut. Übrig bleibt der 3D-Datensatz der Scapula 2 oder einem eventuell vorhandenen Augmentat 9.
Darauf folgt Schritt S3, in welchem die Form der Glenoid-Prothese 1 derart berechnet wird, dass sie im Wesentlichen zur Form der Scapula 2 und einem eventuell vorhandenen Augmentat 9 angepasst ist.
Dazu wird der 3D-Datensatz der Scapula 2 und einem eventuell vorhandenen Augmentat 9 genutzt, indem mit Hilfe eines Computerprogramms die ideale Form der Glenoid-Prothese 1 an dem 3D-Datensatz angepasst wird. Dabei können auch eventuell benötigte Augmentate 9 mit berücksichtigt werden. Bei dem Computerprogramm wird hierbei die Größe und die Form des Glenoid-Implantats 4, die Position der Durchgänge 10, die Form der Aug mentatfläche 7 und die Länge der Schrauben 5 bestimmt.
In alternativen Ausführungsformen sind Computerprogramme vorgesehen, die automatisch mehrere Modelle einer Glenoid-Prothese 1 miteinander vergleichen und die beste auswählen.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn zusätzlich auch ein Abtragen von Knochenmaterial oder anderer Materialien simuliert wird. So kann es zum Beispiel sein, dass gewisse Knochenvorsprünge dem Anbringen einer Glenoid-Prothese 1 hinderlich wären und ein Entfernen das Anbringen vereinfachen würden. Des Weiteren kann es sein, dass alte Glenoid-Prothesen vorliegen, die ausgetauscht werden müssen.
Im finalen Schritt S4 wird die Glenoid-Prothese 1 hergestellt, zum Beispiel durch ein CNC-Fräs- oder ein 3 D- Druck- Verfahren. Dazu werden der 3D-Datensatz des Glenoid-Implantats 4, der im vorherigen Schritt ermittelt wurde, verwendet.
Eine CNC-Fräse kann diesen 3D-Datensatz selbstständig in Fräsdaten umwandeln und mittels Fräsen eines Kunststoff-Rohlings, insbesondere PE- oder PEEK-Rohlings, hersteilen.
Typischerweise werden nur das Glenoid-Implantat 4 und die Bolzen 19 im Fräsverfahren her gestellt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Einsetzen einer Glenoid-Prothese 1 erläutert (Fig. 17).
Das Verfahren beginnt mit Schritt S5, dem Freilegen der Patientenstellen, insbesondere des Glenoids, beziehungsweise Glenoid-Prothese, welche ausgetauscht werden soll. Dabei wird der Patient zunächst betäubt und fixiert, so dass sich die Scapula 2 des Patienten während der Operation nicht bewegen kann. Das Freilegen der Patientenstellen, insbesondere des Glenoids, beziehungsweise Glenoid-Prothese, geschieht durch ein Aufschneiden der Haut und der
entsprechenden Gelenkskapsel, Muskeln und Sehnen. Die Gelenkskugel des Humerus 3 wird dabei auch entkoppelt.
Im nächsten Schritt S6 wird das alte Glenoid, beziehungsweise Glenoid-Prothese, und eventu ell ein altes Augmentat entfernt. Die Scapula 2 wird entsprechend dem Einsetzen der Glenoid- Prothese vorbereitet. Dazu gehört auch das eventuelle Abschleifen von unerwünschten Kno chenvorsprüngen. Gegebenenfalls werden anschließend die entsprechenden Augmentate auf die Scapula 2 aufgelegt.
Darauf folgt Schritt S7, in welchem Löcher, gegebenenfalls auch durch die Glenoid-Prothese und den Augmentaten hindurch, gebohrt werden. Zum Bohren der Löcher wird vorzugsweise eine Bohrschablone verwendet. Die Bohrschablone 22 wird dazu auf die Scapula 2 beziehungs weise auf das Augmentat 9 aufgelegt (Fig. 14). Ein Bohrer kann anschließend durch die Durch gänge der Bohrschablone 22 durch die Augmentate 9 und in die Scapula 2 bohren. Für jede Schraube 5 der Glenoid-Prothese wird ein Loch gebohrt.
Der anschließende Schritt S8 zeichnet sich dadurch aus, dass die neue Glenoid-Prothese 1, einschließlich eventuell vorhandenem Augmentat, am Patienten platziert wird. Dazu wird die Bohrschablone 22 entfernt und die Glenoid-Prothese 1 auf die entsprechende Stelle der Sca pula 2 gelegt.
Im nächsten Schritt S9 wird die neue Glenoid-Prothese 1 befestigt. Schrauben 5 werden durch das Glenoid-Implantat 4, das Augmentat 9 und in die Löcher in der Scapula gesteckt. Die Schrauben werden nun soweit reingedreht, so lange noch keine Spannung auf das Glenoid- Implantat 4 ausgeübt wird.
Darauf folgt Schritt S10, in welchem eine Spannung erzeugt wird, mit der das Glenoid-Implan- tat 4 auf die Scapula gedrückt wird. Dabei werden die Schrauben 5 weiter kontrolliert reinge dreht. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Spannung durch einen Drehmomentschlüssel kontrolliert. Die Schrauben 5 werden dabei abwechselnd jeweils ein kleines Stück weit reinge dreht.
Das Erzeugen der Spannung kann aber alternativ auch durch Anpressen der Glenoid-Prothese an die Scapula und anschließendem Festziehen der Schrauben erfolgen. Die Anpressspannung kann zum Beispiel mit einem Drucksensor überprüft werden.
Im finalen Schritt Sil wird die Wunde des Patienten verschlossen. Dazu wird zunächst der Humerus 3 in die natürliche Position gelegt. Sofern es die Wundheilung unterstützt, werden aufgeschnittene Gewebestoffe genäht.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, die Schulter des Patienten zumindest teilweise zu immo bilisieren.
Eine weitere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, dass im ersten Ausführungsbeispiel zwischen Schraubenkopf 15 und Ringsteg 12 eine Feder, insbesondere eine Ringfeder ange ordnet ist. Wenn der Knochen der Scapula 2 und/oder das Augmentat 9 sich abbaut, so bleibt die Spannung, die durch die Schrauben erzeugt wird, dennoch erhalten.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Durchgänge 10 als längliche gekrümmte Schlitze ausgebildet (Fig. 7a und 7b). Dadurch wird das Positionieren der Schrauben 5 ver einfacht.
In einer alternativen Ausführungsform des zweiten Ausführungsbeispiels können die Schrau benköpfe 15 einen Konterkopf aufweisen. Dieser Konterkopf verhindert zum Einem ein zu tie fes Eindrehen der Schraube in das Glenoid-Implantat und zum Anderen das Losdrehen der Schraube.
Des Weiteren können in einer alternativen Ausführungsform die Schrauben des ersten Ausfüh rungsbeispiels jeweils aus einem Gewinde und einer Kontermutter bestehen, die separat ein gesetzt werden.
Eine weitere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, die Augmentatfläche 7 unmittelbar an der Scapula 2 anzuordnen, wobei auf ein Augmentat verzichtet wird. Dies ist insbesondere in Verbindung mit dem in Figur 16 dargestellten Verfahren vorteilhaft, da hier das Glenoid-Im- plantat 4 unmittelbar an die Form der Scapula angepasst bzw. angeformt werden kann. So kann eine beschädigte Scapula mit dem Implantat selbst ausgefüllt werden. Hierdurch erüb rigt sich der Einsatz eines Augmentats. Dies hat mehrere Vorteile: Erstens ist die Beschaf fung eines Augementats aufwendig und erfordert bei einem autologenen Augmentat sogar eine zusätzliche Entnahmestelle. Zweitens besteht keine Gefahr, dass sich das Augmentat abbaut, da kein Augmentat benötigt wird.
Bezugszeichen
1 Glenoid-Prothese
2 Scapula
3 Humerus
4 Glenoid-Implantat
5 Schrauben
6 Gelenkkopffläche
7 Aug mentatfläche
8 Gelenkskugel
9 Aug mentat
10 Durchgang
11 Senkbohrung
12 Ringsteg
13 Phase
14 Schraubenstift
15 Schraubenkopf
16 Stiftgewinde
17 Dorn
18 Kopfgewinde
19 Bolzen
20 Bolzenstift
21 Bolzenkopf
22 Bohrschablone
23 Kranialseitenfläche
24 Kaudalseitenfläche
Claims
1. Glenoid-Prothese (1) umfassend zumindest:
- ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Glenoid-Implantat (4),
welches zwei Hauptflächen, eine Gelenkkopffläche (6) und eine Augmentatfläche (7) aufweist,
wobei die Gelenkkopffläche (6) als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel (8) ausgebildet ist und die Augmentatfläche (7) als im Wesentlichen ebene Auflagefläche zur Anlange an einem plattenförmigen Augmentat (9) oder als individuell an die Kontur einer Scapula (2) angepasste Fläche zur unmittelbaren Anlage an der Scapula (2) ausge bildet ist, und
wobei das Glenoid-Implantat (4) mindestens drei Durchgänge (10) zur Aufnahme jeweils einer Schraube (5) aufweist, welche jeweils aus einem Schraubenstift (14) und einem Schraubenkopf (15) ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des Schraubenstiftes (14) kleiner als der Durchmesser der Durchgänge (10) ist, und
die zumindest drei Durchgänge (10) derart an der Glenoid-Prothese angeordnet sind, dass sie eine Fläche aufspannen.
2. Glenoid-Prothese (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchgänge (10) an der Gelenkkopffläche (6) jeweils eine Senkbohrung derart aufweisen, dass die Oberseite eines Schraubenkopfes (15) einer in die Glenoid-Prothese (1) eingesetzten Schraube (5) bezüglich der Gelenkkopffläche (6) ein Stück nach innen zurückgesetzt ist.
3. Glenoid-Prothese (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schrauben (5) eine Länge von mindestens 15 mm, vorzugsweise mindestens 25 mm und insbesondere mindestens 50 mm aufweisen.
4. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchgänge (10) jeweils eine Achse aufweisen, wobei die Durchgänge (10) zur
Aufnahme von Schrauben (5) vorgesehen sind, welche entlang der jeweiligen Achse ori entierbar sind.
5. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achsen der Durchgänge (10) parallel zueinander sind.
6. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Schrauben (5) und Glenoid-Implantat (4) Federn, insbesondere Feder scheibe, angeordnet sind.
7. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schrauben (5) ein Stiftgewinde (16) zum Eindrehen in einen Knochen und ein Kopfgewinde (18) zum winkelstabilen Befestigen in einer der Durchgänge (20) des Glenoid-Implantats (4) aufweisen.
8. Glenoid-Prothese (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stiftgewinde (16) und das Kopfgewinde (18) die gleiche Gewindesteigung auf weisen.
9. Glenoid-Prothese (1) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stiftgewinde (16) eine größere Gewindesteigung als das Kopfgewinde (18) auf weist.
10. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass sowohl das Stiftgewinde (16) als auch das Kopfgewinde (18) selbstschneidend aus gebildet sind.
11. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schraubenkopf (15) einen größeren Durchmesser aufweist als der Schrauben stift (14).
12. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüchel bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Achsen der Durchgänge (10) einen spitzen Winkel zueinander einschließen.
13. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüchel bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die spitzen Winkel der Durchgangsachsen benachbarter Schrauben (5) in einem Be reich zwischen 5° und 18° liegen und/oder nicht größer als 30°, vorzugsweise nicht grö ßer als 25° und insbesondere nicht größer als 20° sind.
14. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie zumindest drei, vorzugsweise zumindest vier und insbesondere zumindest fünf Schrauben (5) und zumindest ebenso viele Durchgänge (10) aufweist.
15. Glenoid-Prothese (1) umfassend:
- ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Glenoid-Implantat (4),
welches zwei Hauptflächen, eine Gelenkkopffläche (6) und eine Augmentatfläche (7) aufweist,
wobei die Gelenkkopffläche (6) als flache Pfanne zur Aufnahme einer Gelenkskugel aus gebildet ist und die Augmentatfläche (7) als im Wesentlichen ebene Auflagefläche zur Anlage an einem plattenförmigen Augmentat (9) oder als individuell an die Kontur einer Scapula (2) angepasste Fläche zur unmittelbaren Anlage an der Scapula (2) ausgebildet ist, und
- mindestens zwei Bolzen (19),
welche zueinander parallel verlaufen und mit ihren Längsrichtungen in etwa senkrecht zur Augmentatfläche (7) angeordnet und konisch ausgebildet sind.
16. Glenoid-Prothese (1) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (19) eine Länge von mindestens 20 mm vorzugsweise mindestens 25 mm und insbesondere mindestens 50 mm aufweisen.
17. Glenoid-Prothese (1) nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (19) hinterschneidungsfrei und im Wesentlichen glatt ausgebildet sind.
18. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest drei, vorzugsweise zumindest vier und insbesondere zumindest fünf Bol- zen(19) vorgesehen sind.
19. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (19) Längsachsen aufweisen, die zueinander parallel sind.
20. Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Augmentatfläche (7) des Glenoid-Implantats (4) ein oder mehrere Dorne (17) vorgesehen ist.
21. Verfahren zum Herstellen einer Glenoid-Prothese (1) umfassend folgende Schritte:
- Erfassen einer Scapula (2) mit einem Bildgebungsverfahren, wie z.B. CT,
- Erstellen eines Datenmodells der Scapula (2) und/oder vorhandenem Augmentat (9),
- Berechnen einer Form einer an die Scapula (2) und/oder an ein vorhandenes Augmen tat (9) angepassten Glenoid-Prothese (1), und
- Herstellen der Glenoid-Prothese (1) gemäß der berechneten Form.
22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Glenoid-Prothese (1) ein Glenoid-Implantat (4) und Schrauben (5) oder Bolzen (19) umfasst, wobei das Glenoid-Implantat (4) derart an die Form der Scapula ange passt wird, dass das Glenoid-Implantat (4) ohne Augmentat zwischen der Scapula (2) und dem Glenoid-Implantat (4) anordbar ausgebildet ist.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist.
24. Verfahren zum Einsetzen einer Glenoid-Prothese (1),
insbesondere einer Glenoid-Prothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend folgende Schritte:
a) Freilegen der Patientenstellen, insbesondere des Glenoids oder einer alten Glenoid- Prothese, welche ausgetauscht werden soll,
b) Entfernen des Glenoids oder der alten Glenoid-Prothese,
c) Platzieren der Glenoid-Prothese (1) mit oder ohne einem Augmentat (9) an der Sca pula (2),
und
f) Verschließen der Wunde des Patienten.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor Schritt c) Löcher, gegebenenfalls auch durch die Glenoid-Prothese (1) und dem Augmentat (9) hindurch, gebohrt werden, um Schrauben (5) oder Bolzen (19) zum Fi- xieren der aus einem Glenoid-Implantat (4) und den Schrauben (5) oder den Bolzen
(19) bestehenden Glenoid-Prothese aufzunehmen.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Erzeugen der Spannung durch Anpressen der Glenoid-Prothese (1) an die Sca pula (2)und/oder Festziehen der Schrauben (5) erfolgt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Einstellen der Spannung durch die Verwendung eines Drehmomentschlüssels erfolgt.
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