DE10111984C1

DE10111984C1 - Endogelenkprothese

Info

Publication number: DE10111984C1
Application number: DE10111984A
Authority: DE
Inventors: Franz Sutter
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2021-03-14

Abstract

Um bei einer Endogelenkprothese mit einem in einen Knochen einsetzbaren Verankerungsteil, mit einem eine Gelenkfläche aufweisenden Gelenkteil und mit einer auf den Knochen auflegbaren Stützfläche, die eine Anzahl von Vertiefungen aufweist, die Verankerung zwischen Endogelenkprothese und Knochenmaterial zu verbessern, wird vorgeschlagen, daß sich der Querschnitt der Vertiefungen von der Stützfläche in Richtung auf das Gelenkteil erweitert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endogelenkprothese mit ei nem in einen Knochen einsetzbaren Verankerungsteil, mit einem eine Gelenkfläche aufweisenden Gelenkteil und mit einer auf den Knochen auflegbaren Stützfläche, die eine Anzahl von Vertiefungen aufweist.

Eine solche Endogelenkprothese ist beispielsweise be schrieben im Firmenprospekt der Firma Aesculap AG & Co. KG "PM-PLASMAPORE", Prospekt Nr. S-094588/4, Auflage 1.

Bei derartigen Endogelenkprothesen, bei denen bei spielsweise ein Verankerungsteil in Form eines Schaftes in den Markraum eines Röhrenknochens eingeschoben wird und bei dem sich die Endogelenkprothese mit der Stütz fläche auf einem oberen Rand des entsprechenden Kno chens abstützt, ist es außerordentlich wichtig, eine feste Verankerung zwischen der Endogelenkprothese ei nerseits und dem umgebenden Knochenmaterial anderer seits zu erreichen. Diese Verankerung muß nach Möglich keit gegen Zug- und Druckbelastungen in beliebigen Richtungen wirksam sein, da nur dadurch gewährleistet ist, daß bei beliebigen Belastungen eine dauerhafte Verbindung zwischen Endogelenkprothese und Knochen bei behalten wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer gattungsgemäßen Endogelenkprothese eine optimale Verbindung zwischen der Endogelenkprothese und dem umgebenden Knochenmate rial sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Endogelenkprothese der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß sich der Querschnitt der Vertiefungen von der Stützfläche in Richtung auf das Gelenkteil erweitert. Die Vertiefungen weisen also einen Hinterschnitt auf, so daß sich durch in die Vertiefungen einwachsendes Knochenmaterial eine optimale Verankerung der Endoge lenkprothese mit dem darunterliegenden Knochenmaterial ergibt, durch die ein Ablösen der Endogelenkprothese vom Knochen auch dann sicher verhindert wird, wenn in Längsrichtung des Knochens wirkende Zugkräfte auftre ten.

Vorteilhaft ist es, wenn der sich erweiternde Quer schnitt unmittelbar an die Stützfläche anschließt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Vertiefungen durch parallel zur Stützflä che verlaufende Kanäle gebildet werden, die von der Stützfläche in ihrem unteren, schmaler werdenden Be reich geschnitten werden, so daß nur der obere Teil dieser Kanäle im Material der Endogelenkprothese ver läuft, während die Kanäle nach unten hin offen sind.

Insbesondere können die Kanäle im Querschnitt kreisför mig sein.

Es ist vorteilhaft, wenn die Kanäle vom äußeren Rand der Stützfläche in Richtung auf die Mitte der Stützflä che verlaufen.

Eine besonders gleichmäßige Verankerung ergibt sich, wenn die Vertiefungen über den Umfang der Stützfläche gleichmäßig verteilt sind.

Die Stützfläche hat vorzugsweise die Form eines Ringes, der je nach Form der Endoprothese kreisförmig oder auch oval ausgebildet sein kann, und umgibt das Veranke rungsteil allseitig.

Günstig ist es, wenn die Stützfläche und/oder die Ver tiefung eine mikroporöse Oberfläche aufweisen, so daß Knochenmaterial sich innig mit der Oberfläche der Ver tiefungen und mit der Stützfläche verbinden kann. Diese mikroporöse Oberfläche kann beispielsweise durch eine poröse Beschichtung mit Titan erzeugt werden.

Günstig ist es, wenn die Stützfläche mindestens eine nach unten abstehenden Vorsprung aufweist, der in die Knochensubstanz eindringt und zu einer zusätzlichen Festlegung der Endoprothese auf dem Knochen führt.

Dieser Vorsprung kann beispielsweise durch eine ring förmige, zur Stützfläche gleichlaufende Stützrippe ge bildet werden, die vorzugsweise im Querschnitt V-förmig oder keilförmig ausgebildet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Verankerungsteil die Form eines an die Stützfläche anschließenden Hohlzylinders hat, des sen Wand Verankerungsmittel trägt, die eine Verbindung mit der umgebenden Knochensubstanz ermöglichen.

Dadurch wird die Verankerung der Endoprothese noch wei ter gefördert, diese Verankerungsmittel dienen insbe sondere als Verdrehsicherung, können aber auch zusätz lich die dauerhafte Verbindung des Knochens und der Endoprothese in Längsrichtung verbessern. Weiterhin können in der Wand des Hohlzylinders Durchbrechungen angeordnet sein, durch die Knochenmaterial hindurch wächst und somit eine knöcherne Brücke zwischen dem Knochenmaterial außerhalb des Hohlzylinders und dem in nerhalb des Hohlzylinders herstellt.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Hohlzylinder eine mi kroporöse Oberfläche aufweist, so daß dadurch die inni ge Verbindung mit dem Knochenmaterial gefördert wird.

Die Verankerungsmittel können dabei sehr unterschied lich ausgebildet sein, beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Verankerungsmittel achsparallele, über den Umfang des Hohlzylinders verteilte Längsrippen um fassen, die von der Außenwand radial nach außen abste hen.

Es ist auch möglich, daß die Verankerungsmittel achs parallele, über den Umfang des Hohlzylinders verteilte Längsrippen umfassen, die von der Innenwand radial nach innen abstehen.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich der In nenraum des Hohlzylinders bis in den oberhalb der Stützfläche angeordneten Gelenkteil erstreckt und wenn die nach innen abstehenden Längsrippen oberhalb der Stützfläche angeordnet sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Verankerungsmittel durch Gewindemittel gebildet, die ein Einschrauben des Hohlzylinders in die Knochensub stanz ermöglichen. Eine solche Verankerung hat den zu sätzlichen Vorteil, daß im Anlagebereich der Stützflä che am Knochen eine dauerhafte Spannung erzeugt wird, die die Endoprothese mit der Stützfläche gegen den Kno chen drückt, so daß in diesem Bereich eine besonders innige Verbindung hergestellt wird.

Diese innige Verbindung kann auch dadurch erzeugt wer den, daß die Endoprothese einen sie durchsetzenden Zug anker aufnimmt, der im Knochen festlegbar ist und die Stützfläche gegen den Knochen spannt.

Dieser Zuganker kann beispielsweise ein in den Knochen einschraubbares Außengewinde tragen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich der Zuganker über elastische Federmittel an der Endoprothese ab stützt, so daß dadurch gewährleistet ist, daß die Endoprothese dauerhaft unter Spannung gegen den Knochen ge drückt wird.

Die vorstehenden Ausgestaltungen sind auch jeweils für sich genommen vorteilhaft, nicht nur in Kombination miteinander. Dies gilt insbesondere auch für eine Aus gestaltung des Hohlzylinders mit Gewinde, für die Aus gestaltung des rippenförmigen Vorsprungs an der Stütz fläche und für die Verwendung eines Zugankers zum An drücken der Endoprothese gegen den Knochen. Der bean spruchte Schutz soll sich daher auch auf diese Merkmale in Alleinstellung oder in beliebiger Merkmalskombinati on erstrecken, gegebenenfalls auch ohne die Verwendung hinterschnittener Vertiefungen in der Stützfläche.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1: eine Teilschnittansicht einer Hüftgelenk prothese im eingebauten Zustand;

Fig. 2: eine Teilschnittansicht des Femurprothesen teils der Hüftgelenkprothese der Fig. 1 vor der Implantation;

Fig. 3: eine Schnittansicht längs Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4: eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5: eine vergrößerte Ansicht des Bereiches A in Fig. 1;

Fig. 6: eine Teillängsschnittansicht eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Hüftgelenkprothese mit einem Hohlzylinder mit Außengewinde;

Fig. 7: eine Detailansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 6 und

Fig. 8: eine Ansicht ähnlich Fig. 6 bei einem an deren bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Hüftgelenkprothese mit einem einschraubba ren Zuganker.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Hüftgelenkpro these 1 umfaßt eine in den Hüftknochen 2 implantierte Lagerschale 3 und eine in den Femurknochen 4 implan tierte Gelenkprothese 5. Diese Gelenkprothese 5 ihrer seits ist zweiteilig aufgebaut, sie besteht nämlich aus einem Träger 6 und einer mit diesem verbundenen Gelenk kugel 7, die in die Lagerschale 3 eingreift.

Der Träger 6 umfaßt ein sich konisch nach unten in Richtung auf den Femurknochen 4 erweiterndes Mittelteil 8, welches an seiner Oberseite in einen kegelstumpfför migen Steckzapfen 9 übergeht, auf den die Gelenkkugel 7 aufgesteckt ist, und welches auf der gegenüberliegenden Seite ein koaxial zum Steckzapfen 9 angeordnetes Verankerungselement in Form eines Hohlzylinders 10 trägt, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurch messer des kegelstumpfförmigen Mittelteiles 8 an dessen Unterseite. Dadurch wird am Übergang zwischen dem Mit telteil 8 und dem Hohlzylinder 10 eine den Hohlzylinder 10 ringförmig umgebende Stützfläche 11 an der Untersei te des Mittelteiles 8 ausgebildet, diese Stützfläche 11 ist eben und verläuft senkrecht zur Längsachse des Hohlzylinders 10.

In die Stützfläche 11 sind in radialer Richtung von der Außenseite zur Mitte hin verlaufende Kanäle 12 mit kreisförmigem Querschnitt eingearbeitet, die gleichmä ßig über den gesamten Umfang der Stützfläche 11 ver teilt sind und deren Querschnitt im unteren Teil durch die ebene Stützfläche 11 geschnitten wird, so daß die Kanäle 12 nach unten hin offen sind (Fig. 5). Damit erweitert sich der Querschnitt der Kanäle 12 von der unteren, schlitzförmigen Öffnung 13 nach oben hin, der Querschnitt des Kanals 12 weist also einen Hinter schnitt auf.

Der Hohlzylinder 10 erstreckt sich über eine Länge, die etwa der Länge des Mittelteils 8 und des Steckzapfens 9 entspricht, in der Wand des Hohlzylinders 10 sind über die gesamte Wand verteilt Durchbrechungen 14 angeord net.

Außerdem trägt der Hohlzylinder 10 auf seiner Außensei te gleichmäßig über den Umfang verteilt eine größere Anzahl von achsparallel verlaufenden, radial nach außen abstehenden Längsrippen 15.

Der Innenraum des Hohlzylinders 10 setzt sich im Inne ren des Mittelteiles 8 auch noch oberhalb der Stützflä che 11 fort, und in diesem Bereich des Mittelteiles 8 sind an der Innenwand des Innenraums eine Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten, achsparallel verlaufenden, radial in den Innenraum vorstehenden Längsrippen 16 angeordnet, die sich in Längsrichtung nur bis zur Stützfläche 11 erstrecken.

Zur Implantation wird in den Femurknochen 4 mit einem hohlzylindrischen Fräsinstrument ein Ringspalt einge fräst, dessen Kontur der des Hohlzylinders 10 ent spricht, so daß die Gelenkprothese 5 mit dem Hohlzylin der 10 in diesen Ringspalt hineinragt. Die Eintauchtie fe wird dabei dadurch begrenzt, daß sich die Stützflä che 11 auf den oberen Rand 17 des Femurknochens 4 auf setzt, dieser Rand wird dazu entsprechend bearbeitet, so daß sich die Stützfläche 11 flächig an diesen oberen Rand 17 anlegen kann.

Nach der Implantation wird die Gelenkprothese 5 durch das einsetzende Knochenwachstum fest mit dem Femurkno chen verbunden. Das Knochenmaterial kann dabei von un ten her in die Kanäle 12 einwachsen, durchsetzt die Durchbrechungen 14 und wächst zwischen die Längsrippen 15 und 16 ein, so daß dadurch ein dauerhafter Form schluß entsteht, der die Gelenkprothese 5 am Femurkno chen 4 dauerhaft verankert. Diese Verankerung kann noch dadurch verbessert werden, daß die mit dem Knochen in Verbindung tretenden Kontaktflächen eine mikroporöse Oberflächenstruktur erhalten, beispielsweise durch eine im Plasma aufgetragene Titanoberfläche.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform einer Hüft gelenkprothese 1 ist ähnlich aufgebaut wie die vorste hend beschriebene Ausführungsform, einander entspre chende Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.

Bei dieser Ausführungsform fehlen am Hohlzylinder 10 äußere Längsrippen 15 und innere Längsrippen 16, statt dessen trägt der Hohlzylinder 10 bei dieser Ausfüh rungsform ein Außengewinde 18, das im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen durchgehenden Gewinde gang gebildet wird, das aber auch durch voneinander ge trennte Abschnitte eines Gewindes gebildet werden könn te. Dadurch ist der Hohlzylinder 10 bei dieser Ausge staltung in den Femurknochen 4 einschraubbar, so daß die Stützfläche 11 gegen den Femurknochen 4 gespannt werden kann.

Im Anlagebereich der Stützfläche 11 trägt diese bei der dargestellten Ausführungsform eine mit der Stützfläche 11 umlaufende, von dieser nach unten abstehende Stütz rippe 19 mit einem V-förmigen oder keilförmigen Quer schnitt, die sich beim Andrücken der Stützfläche 11 an den Femurknochen 4 in die Knochensubstanz eingräbt und dadurch zu einer zusätzlichen Festlegung führt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ist wieder eine ähnliche Ausgestaltung gewählt wie bei dem Ausführungs beispiel der Fig. 1 bis 5, einander entsprechende Teile tragen auch hier dieselben Bezugszeichen.

Bei dieser Ausgestaltung ist ein Hohlzylinder 10 darge stellt, der weder ein Außengewinde noch Längsrippen trägt, es könnte aber durchaus eine Ausgestaltung ge wählt werden, wie sie in den Fig. 1 bis 5 darge stellt ist.

Auch bei dieser Ausgestaltung kann eine mit der Stütz fläche 11 umlaufende Stützrippe 19 vorgesehen sein.

In einer Stufenbohrung 20 das Steckzapfens 9 ist bei dieser Ausführungsform ein Zuganker 21 in Form einer Knochenschraube aufgenommen, die an ihrem unteren Ende ein in den Femurknochen 4 einschraubbares Knochengewin de 22 und am gegenüberliegenden Ende einen Kopf 23 mit vergrößertem Außendurchmesser aufweist. Beim Einschrau ben des Zugankers 21 in die Substanz des Femurknochens 4 stützt sich dieser Kopf 23 entweder direkt oder - wie in Fig. 8 dargestellt - über eine den Zuganker 21 um gebende Schraubenfeder 24 an einer Stufe 25 der Stufen bohrung 20 ab, so daß dadurch die Hüftgelenkprothese 1 mit ihrer Stützfläche 11 kräftig gegen den Femurknochen 4 gedrückt wird. Die Schraubenfeder 24 kann gegebenen falls auch durch andere Federmittel ersetzt werden, beispielsweise durch Federringe.

Claims

1. Endogelenkprothese mit einem in einen Knochen ein setzbaren Verankerungsteil, mit einem eine Gelenk fläche aufweisenden Gelenkteil und mit einer auf den Knochen auflegbaren Stützfläche, die eine An zahl von Vertiefungen aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der Querschnitt der Vertiefun gen (12) von der Stützfläche (11) in Richtung auf das Gelenkteil (7) erweitert.

2. Endogelenkprothese nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der sich erweiternde Querschnitt unmittelbar an die Stützfläche (11) anschließt.

3. Endogelenkprothese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertie fungen durch parallel zur Stützfläche (11) verlau fende Kanäle (12) gebildet werden, die von der Stützfläche (11) in ihrem unteren, schmaler wer denden Bereich geschnitten werden.

4. Endogelenkprothese nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kanäle (12) im Querschnitt kreisförmig sind.

5. Endogelenkprothese nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (12) vom äußeren Rand der Stützfläche (11) in Richtung auf die Mitte der Stützfläche (11) verlaufen.

6. Endogelenkprothese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertie fungen (12) über den Umfang der Stützfläche (11) gleichmäßig verteilt sind.

7. Endogelenkprothese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz fläche (11) die Form eines Ringes hat.

8. Endogelenkprothese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz fläche (11) und/oder die Vertiefungen (12) eine mikroporöse Oberfläche aufweisen.

9. Endogelenkprothese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz fläche (11) mindestens einen nach unten abstehen den Vorsprung (19) aufweist.

10. Endogelenkprothese nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Vorsprung durch eine ring förmige, mit der Stützfläche (11) umlaufende Stützrippe (19) gebildet wird.

11. Endogelenkprothese nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stützrippe (19) im Quer schnitt V-förmig oder keilförmig ausgebildet ist.

12. Endogelenkprothese nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Veran kerungsteil die Form eines an die Stützfläche an schließenden Hohlzylinders (10) hat, dessen Wand Verankerungsmittel (14, 15, 16; 18) trägt, die ei ne Verbindung mit der umgebenden Knochensubstanz (4) ermöglichen.

13. Endogelenkprothese nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Wand des Hohlzylinders (10) Durchbrechungen (14) angeordnet sind.

14. Endogelenkprothese nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzy linder (10) eine mikroporöse Oberfläche aufweist.

15. Endogelenkprothese nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungs mittel achsparallele, über den Umfang des Hohlzy linders (10) verteilte Längsrippen (15) umfassen, die von der Außenwand radial nach außen abstehen.

16. Endogelenkprothese nach Anspruch 12 oder 15, da durch gekennzeichnet, daß die Verankerungsmittel achsparallele, über den Umfang des Hohlzylinders (10) verteilte Längsrippen (16) umfassen, die von der Innenwand radial nach innen abstehen.

17. Endogelenkprothese nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß sich der Innenraum des Hohlzy linders (10) bis in den oberhalb der Stützfläche (11) angeordneten Gelenkteil (8) erstreckt und daß die nach innen abstehenden Längsrippen (16) ober halb der Stützfläche (11) angeordnet sind.

18. Endogelenkprothese nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungs mittel durch Gewindemittel (18) gebildet sind, die ein Einschrauben des Hohlzylinders (10) in den Fe murknochen (4) ermöglichen.

19. Endogelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen sie durchsetzenden Zuganker (21) aufnimmt, der im Fe murknochen (4) festlegbar ist und die Stützfläche (11) gegen den Femurknochen (4) spannt.

20. Endogelenkprothese nach Anspruch 19, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zuganker (21) ein in den Fe murknochen (4) einschraubbares Außengewinde (22) trägt.

21. Endogelenkprothese nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zug anker (21) über elastische Federmittel (24) an ihr abstützt.