DE2340734A1

DE2340734A1 - Kuenstlicher gelenkersatz

Info

Publication number: DE2340734A1
Application number: DE19732340734
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl Phys Dr Doerre; Otto Frey; Manfred Dipl Phys Dr Semlitsch
Original assignee: Feldmuehle Anlagen und Produktion GmbH
Current assignee: Feldmuehle Anlagen und Produktion GmbH
Priority date: 1973-08-11
Filing date: 1973-08-11
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2239980A1; CH580957A5; FR2239980B3; IT1018281B

Description

Anmelder» Feldmühle Anlagen- und Produktionsgesellschaft . _tr... mit beschränkter Haftung

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HANS UI-;l:.!/-.N!'1 4 Düsseldorf-Oberkassel, Pritz-Vomfelde-Platz

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Anlage zur JEingabe vom__ _9,iAugust_1973_ 9 3 LOT 3 L

Künstlicher Gelenkersatz

Die Erfindung betrifft einen künstlichen Gelenkersatz aus mindestens zwei zusammenwirkenden Stücken, wie Schaftstück und Gelenkpfanne, bei dem die Gelenkpfanne insbesondere durch Knochenzement im Beckenknochen fest verankert ist.

Prothesen als Ersatz für ein Gelenk bestehen aus mindestens zwei funktionell zusammenwirkenden Stücken, z.B. einem Schaftstück und einer Gelenkpfanne. Das Schaftstück weist an dem aus dem Knochen herausragenden Ende einen Gelenkkopf auf und ist durch einen Schaft fest im Knochen verankert. Der Gelenkkopf ist drehbar in der Gelenkpfanne gelagert. Für die Funktionsfähigkeit des künstlichen Gelenkersatzes ist eine möglichst weitgehende Anpassung an den Naturzustand eine wesentliche Voraussetzung.

Künstlicher Gelenkersatz ist in den verschiedensten Ausführungsformen be#ckannt. Die häufigste Ausführungsform besteht aus einem Schaftstück aus einer korrosionsbeständigen Legierung auf Nickel- Chrom- Kobalt- Molybdänbasis und einer Gelenkpfanne aus Polyäthylen. Schaftstück und Gelenkpfanne werden mittels eines Kittes aus einem hochpolymerisierten Acrylharz als Knochenzement fest mit dem OberschenleL - bzw. Beckenknochen verbunden. Der Abrieb der Gelenkpfanne durch den metallischen Gelenkkopf ist bei solchen Prothesen erheblich. Nachteilig ist insbesondere, daß durch den Abrieb feinste Fremdkörper entstehen. Daneben stört, daß sich durch die Abnutzung ein Spiel im Gelenk ergibt. ....2

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Um die Abnutzung der Gelenkpfanne durch Verschleiß zu vermindern, ist vorgeschlagen worden, die auf Reibung beanspruchte Gelenkpfanne und den Gelenkkopf aus gesinterter Oxidkeramik zu fertigen. Durch diese Ausführung hat sich zwar der Verschleiß weitgehend herabsetzen lassen, aber auch dieseer Ausführungsform haftet noch ein ganz entscheidender Nachteil an. Bei dem oxidkeramischen Material handelt es sich um ein sehr hartes und sprödes Material, das wiederum mit dem Beckenknochen über Knochenzement auf diese Weise eine starre Verbindung Gelenkpfanne/Beckenknochen ergibt. Dieser mangelt die Nachgiebigkeit und Elastizität, die bei natürlichen Knochengelenken gegeben ist, so daß die Bewegungen beispielsweise des Beckenknochens nicht mitgemacht werden und sich durch die starre Verbindung Beschwerden beim Träger der Prothese ergeben. Eine zu starre Verbindung zwischen Knochen und Protheseteil führt zu Belastungsspitzen und kann Knochenresorption nach sich ziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen künstlichen Gelenkersatz zu schaffen, der von den beschriebenen Nachteilen frei ist und es ermöglicht, daß die verschleißfeste und festverankerte Pfanne sich den Bewegungen des Beckenknochens anpaßt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem künstlichen Gelenkersatz aus mindestens zwei zusammenwirkenden Stücken, wie Schaftstück und Gelenkpfanne, bei dem die Gelenkpfanne insbesondere durch Knochenzement im Beckenknochen fest verankert ist,dadurch gelöst, daß die Gelenkpfanne aus einer Innenschale aus einem hochschmelzenden verschleißfesten gesinterten Metalloxid und einer Außenschale aus polymeren) Material besteht, wobei Innen- und AuSenschale nur randseitlg miteinander verbunden sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten nicht allein auf Materialfragen beruhen, was man durch geeignete Auswahl der Materialien beeinflussen kann, sondern daß eine geeignete Zusammensetzung

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der Gelenkpfanne im Verhältnis zum Knochen eine wesentliche Rolle spielt. Bisher war man der Meinung, daß die Pfanne als solche ein fest und starr mit dem Beckenknochen verbundenes Teilstück sein muß. Umso überraschender ist die vorliegende Lösung, daß die Pfanne als solche Bewegungen des Beckenknochens mitmachen kann.

Erfindungswesentlich ist, daß die Innenschale aus gesintertem Metalloxid und die Außenschale aus polymerem Material nur randseitig formschlüssig verbunden sind. Wichtig ist also, daß die Innenschale und die Außenschale nicht flächig verbunden sind, etwa durch Verkleben, so daß eine Relativbewegung der beiden Schalen zueinander bei Krafteinwirkung durch den Gelenkkopf möglich ist. Die im Knochen fest verankerte Außenschale ist nachgiebig und kann sich so im Gegensatz zur starren Keramikschale den Bewegungen dös Knochens anpassen.

Die Gelenkpfanne kann im Beckenknochen in unterschiedlicher Weise verankert werden. Dazu wird zunächst mit einer Knochenfräse in den Beckenknochen eine etwa halbkugelförmige Aussparung eingearbeitet, die etwa der Außenrundung der Gelenkpfanne entspricht. In diese Aussparung kann die Gelenkpfanne durch ein auf ihrer Außenseite angebrachtes selbstschneidendes Gewinde eingeschraubt werden. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn die Außenschale aus polymerem Material auf ihrer konvexen Seite Rief En und Poren aufweist, damit zur Befestigung Gewebe in diese Poren einwachsen kann. Bewährt hat sich in der Praxis insbesondere die Verankerung durch einen Knochenzement. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Knochenzement nicht vollflächig sondern nur punktuell die Gelenkpfanne mit dem Beckenknochen verbindet. Eine weitere Möglichkeit bietet ein elastischer Knochenzement, der Verformungen des Beckenknochens anfangen kann.

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Eine besonders zweckmäßige Ausgetaltung der Gelenkpfanne im Sinne der Erfindung besteht darin, daß die Außenschale auf der Innenschale durch ein federndes Lippensegment mit einem Schnappverschluß befestigt ist. Diese Möglichkeit ist in konstruktiver Hinsicht besonders einfach.

Auch kann es zweckmäßig sein, eine Schraubverbindung zwischen den Schalen vorzusehen, wobei entweder die Schalen selbst randseitig Gewinde aufweisen, oder eine Stiftschraube mit Mutter beide Schalen verbindet.

Verwirklicht man zum Ausgleich der beschriebenen nachteiligen Effekte die erfindungsgemäße Zusammensetzung der Gelenkpfanne, so kann durch Druck der Innenschale auf die Außenschale punktuell eine starre Verbindung entstehen. In weiterer Ausbildung der Erfindug können daher zwischen Außen- und Innenschale eine Feder aus polymeren! Material oder eine ho ehe laßbische Schicht oder auch beides angeordnet sein. PUr die hochelastische Schicht kommen alle physiologisch unbedenklichen Elastomeren Materialien wie natürlicher Gummi, künstliche vernetzbare Kautschuke oder kautschukähnliche vernetzbare Thermoplaste in Frage. Bewährt hat sich ganz besonders Silikonkautschuk.

Als Material für die Außenschale kommen alle physiologisch unbedenklichen und gewebevertBglichen polymeren Materialien in Frage. Bevorzugt ist wegen seiner wirtschaftlichen Herstelleweise Polyäthylen. Auch läßt sich Polyäthylen sowohl spanend als auch spanlos sehr gut verarbeiten.

Die Innenschale stellt einen verschleißfesten gesinterten Formkörper hoher mechanischer Festigkeit dar, in der Fachwelt kurz Oxidkeramik genannt. Dafür lassen sich alle hochschmelzenden, physiologisch unbedenklichen Metalloxide, wie z.B. Zirkonoxld oder Titanoxid verwendet. Solche oxidkeramischen

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Formkörper weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegen Oewebeflussigkeiten, Abrieb- und Verschleißfestigkeit auf. Als oxidkeramischer Werkstoff wird wegen seiner wirtschaftlichen Herstellweise, mechanischen Festigkeit und chemischen Beständigkeit bei Temperaturen oberhalb 1700°C gesintertes Aluminiumoxid mit einem ReinheJtsgrad von mehr als 97 % bevorzugt. Von besonderem Vorteil ist die gute Polierfähigkeit, durch die sich ein geringerer Reibungskoeffizient der aufeinandergleitenden Teile ergibt.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß der erfindungsgemäße künstliche Gelenkersatz von den eingangs beschriebenen Nachteilen frei ist und es ermöglicht, daß sich die verschleißfeste und fest verankerte Pfanne den Bewegungen des Beckenknochens anpaßt. Dabei können beliebige physiologisch unbedenkliche Materialkombinationen von Kunststoff/Oxidkeramikwerkstoffen eingesetzt werden. Die beschriebenen Maßnahmen und die erreichten Vorteile ermöglichen es, die aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Schalen der Pfanne einfach randseitig durch formschlüssig ge Verbindung zusammenzusetzen, ohne daß große Flächen miteinander verbunden werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert: Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen künstlichen Gelenkersatz, Fig. 2 einen Teilschnitt der randseitigen Verbindung zwischen Innen- und Außenschale.

Der in den Figuren dargestellte künstliche Gelenkersatz besteht aus zwei zusammenwirkenden Stücken, nämlich dem Schaftstück 1 und der Gelenkpfanne 10.

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Das Schaftstück 1 ist durch einen Schaft 2 im Oberschenkelknochen 6 verankert. Der Schaft 2 trägt an seine« oberen Ende einen Schafthals J>, auf den über ein Gewinde 5 der Gelenkkopf 4 aus gesinterter Oxidkeramik aufgeschraubt ist. Die Gelenkpfanne 10 ist durch Knochenzement 9 im Beckenknochen 11 fest verankert. Die Gelenkpfanne 10 besteht aus einer oxidkeramischen Innenschale 7 und einer Außenschale aus polymeren! Material. Beide Schalen sind randseitig durch das federnde Lippensegment 12 miteinander formschlüssig verbunden. Diese formschlüssige Verbindung erlaubt die erfindungs· gemäß wichtige Relativbewegung zwischen der starren Innenschale 7 und der nachgiebigen Außenschale 8.

Auf seiner konvexen Fläche ist die Außenschale 8 mit Riefen 14 versehen, um die Befestigung der Außenschale 8 mittels Zememt im Beckenknochen 11 noch fester zu gestalten. Die Innenschale 7 ist an ihrer konkaven, der Gelenkkopf 4 an seiner konvexen Fläche poliert.

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Claims

Anmelder: Feldmühle Arlagen- v.nd ProcHuctionsgesellschaft

mit beschränkter Haftung 2 3 407 34

4 Düsseldorf-Oberkassel, Fritz-Vomfelde-Platz 4

Anlage zur Eingabe vom 9.August I973

Patentansprüche

1/ Künstlicher Gelenkersatz aus mindestens zwei zusammenwirkenden Stücken, wie Schaftstück und Gelenkpfanne, bei dem die Gelenkpfanne insbesondere durch Knochenzement im Beckenknochen fest verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne aus einer Innenschale aus einem hochschmelzenden, verschleißfesten gesinterten Metalloxid und einer Außenschale aus polymerem Material besteht, wobei Innen- und Außenschale nur randseitig miteinander verbunden sind.
2. Künstlicher Gelenkersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitige Verbindung ein Schnappverschluß ist.
3. Künstlicher Gelenkersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitige Verbindung eine Schraubverbindung ist.
4. Künstlicher Gelenkeeatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innen- und Außenschale eine Feder aus polymerem Material angeordnet ist.
5. Künstlicher Gelenkersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innen- und der Außenschale eine ho ehe laßt is ehe Schicht angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPKJTED
6. Künstlicher Gelenkersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale aus Polyäthylen besteht.
7. Künstlicher Gelenkersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die I nne ns cha IeP Bei Temperaturen oberhalb 1700°C gesinterten Aluminiumoxid mit einem Reinheitsgrad von mehr 97 % Aluminiumoxid besteht.

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