DE2921529A1 - Steckverbindung fuer hueftgelenk- endoprothesen-koepfe - Google Patents

Description

• Steckverbindung für Hüftgelenk-Endoprothesen-Köpfe
• Die Erfindung betrifft Gelenkköpfe für Hüftendoprothesen, die nach dem Baukastenprinzip im chirurgisch-technischen Sinn aufgebaut sind, sowie die Materialwahl für deren Femurkomponente (Prothesenschaft und Zapfen) aus fertigungs- und funktionstechnischer Sicht.
• Hüftgelenkendoprothesen mit intramedullärer Verankerung Dieser Gelenktyp , dessen Verwendung in der rekontruktiven Gelenkchirurgie in der Häufigkeit seiner Applikation bei weitem überwiegt, besteht im wesentlichen in seiner Femurkomponente aus einem Metallschaft zur intramedullärenVerankerung im Röhrenknochen des Femur, auf dessen proximaler Auflage eine Kugel zum Ersatz des erkrankten Hüftkopfes so aufgebracht ist, daß er mit dem Verankerungsschaft im Femur eine tragfähige Einheit bildet. Bei den meisten Prothesen dieser Art wird der Schaft mit dem Kopf aus ein und demselben Material untrennbar miteinander verschweißt.
• Eine andere Art der Verbindung zwischen Prothesenkopf und Verankerungs schaft besteht aus den sogenannten Steckverbindungen. Bei diesen befindet sich ein tragender Zapfen auf dem proximalen Aufsitz des Prothesenverankerungsschaftes, auf den der Prothesenkopf mehr oder minder leicht auswechselbar aufgesteckt wird. Es handelt sich hierbei um eine Konus-und/oder Rotationszapfen-Steckverbindung im Sinne eines Walzlagers oder um eine Schraubverbindungsmöglichkeit zwischen Kopf und tragendem Zapfen. Die Abnehmbarkeit des Kopfes gestattet es, während der Operation je nach Indikation auf den tragenden Zapfen entweder nur einen Kopf mit großem Durchmesser zum Ersatz des erkrankten Hüftkopfes aufzusetzen (sogenannte Hemiprothese) oder, falls das Acetabulum mitbetroffen ist, nach Wahl eines Kopfes kleineren Durchmessers diesen mittels einer Ersatzpfanne aus Metall zu einer sogenannten Total-Hüftendoprothese zu komplettieren. Die Wahl der passenden Länce des Schenkel halses zur Einstellung der optimalen Hüftspannung wird dadurch wesentlich vereinfacht. Auch im Falle der Reoperation hat sich dieses Baukastenprinzip im langjährigen klinischen Einsatz OP-technisch als vorteilhaft erwiesen.
• So kann bei festem Sitz des Prothesenverankerungsschaftes im Femur relativ leicht eine Hemi- in eine Total-Hüftendoprothese umgewandelt werden oder, nach Auswechseln einer gelockerten Hüftpfanne, auf den primär implantierten Prothesenverankerungsschaft ein neuer artikulierender Prothesenkopf aufgesetzt werden. Das Resultat dieses Baukastenprinzips im Falle der Reoperation ist im Vergleich zu einteiligen Femurkomponenten neben den vorher beschriebenen OP-technischen Vorteilen eine wesentliche Verkürzung der OP-Zeit und der damit verbundenen Operationsrisiken. Die langjährigen klinischen Erfahrungen mit den o.g. Steckverbindungen beweisen jedoch , daß die Vorteile des Baukastenprinzips an Hüftendoprothesen nur dann real genutzt werden können, wenn neben der einwandfreien stabilen Verankerung des intrameduXãren Prothesenschaftes im Femur die Intaktheit des den Kopf tragenden Zapfenlagers garantiert werden kann. Das jedoch ist über die bisherigen üblichen Steckverbindungen nicht risikolos zu verwirklichen. Im einzelnen treten, je nach Art der Verbindung, folgende Fehler am Zapfenlager auf, die eine Wiederverwendung des Intramedullärenverankerungsschaftes einer Hüftendoprothese wie oben beschrieben nicht gerechtfertigt erscheinen lassen: Schraubenverbindungen Schraubenverbindungen sind erfahrungsgemäß bei Hüftendoprothesen nur brauchbar, wenn ein zufällines, ungewolltes Lösen des Kopfes der Prothese von seinem Gewindezapfen mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Eine solche Luxationssicherung kann durch Kleber und/oder Nylocks, d.h. zwischen die Gewinde interponierte Kunststoffkörper bewerkstelligt werden. Nachteilig insbesondere bei Klebern ist, daß eine Entriegelung des Kopfes im Falle der Reoperation nur mit Gewaltanwendung möglich ist, dadurch jedoch wird das Verankerungslager des Femurverankerungsschaftes zerstört. Das Baukastenprinzip ist hierbei infrage gestellt.
• Konische Steckverbindungen Die bei der Einführung von Prothesenköpfen aus Sinterkeramik notwendigerweise entwickelten konischen Steckverbindungen zur Herstellung einer mechanisch festen und schlupffreien Verklemmung zwischen Lagerzapfen des Verankerungsschaftes und Metall oder Keramikköpfen stellen wegen des Verlustes einer mechanisch sicheren Verbindung im Falle der Reoperation für den neuen Kopf und wegen des unkalkulierbaren Lockerungsrisikos der Femurkomponente beim gewaltsamen Entfernen eines alten Kopfes keine Alternative im Sinne der Gewährleistung des Baukastenprizips dar. Auch hier fehlt die Möglichkeit der leichten Auswechselbarkeit des Kopfes. Hinzu kommt die Zerstörung der Oberfläche der gepaarten Werkstoffe im Lager und dadurch ausgelöste korrosionsähnliche Prozesse, die sowohl die Langzeitfunktion, als auch das Baukastenprinzip infrage stellen.
• Rotations-Endoprothesen Bei den sogenannten Rotationsendoprothesen wird der artikulierende Kopf mittels Steckhülse auf ein am proximalen Aufsitz des Femurverankerungsschaftes der Endoprothese befindlichen, zylindrischen Zapfen im Sinne eines Walzlagers rotierbar aufgesetzt. Diese Kombination gewährleistet einen wünschenswerten Entlastungsmechanismus bei verschleibbedingter Erhöhung der Reibungsmomente zwischen Kopf und Pfanne an der Prothesenverankerung. Dieser scheinbare Vorteil wird jedoch durch die rotationsähnlichen dauernden Bewegungen des Kopfes auf dem Walzlager und dem auf diesem Wege zusätzlich entstehenden Abrieb wieder aufgehoben. Das Abriebphänomen stellt sogar ein so schwerwiegendes Problem auch im Sinne der Korrosionsauslösung und der Bildung von Metallose dar, daß ein solches System aus den dargelegten und damit im Zusammenhang stehenden Problemen nicht zuletzt aus Gründen der Sicherheit abgelehnt werden muß.
• Vorteilhaft ist die leichte Auswechselbarkeit des Kopfes, die aber aufgrund der den Zapfen zerstrenden Faktoren in Bezug auf das Baukastenprinzip eine völlig untergeordnete Bedeutung hat. Zwar wird im Falle der Reoperation die Intaktheit der stabilen Verankerung nicht gefährdet, aber der Verschleiß am Bolzen des Walzlagers läßt eine risikolose Wiederverwendung eines solchen Schaftes nicht mehr zu. Die praktizierte Methode, bei einteiligen Femurkomponenten im Falle einer intakten Femurschaftverankerung bei Reoperation nur die gelockerte Pfanne bei Totalendoprothesen auszuwechseln und den verschlissenen alten Kopf gegen die neue Pfanne artikulieren zu lassen, ist technisch ebenso unhaltbar, wie der Versuch, neue Köpfe bei Rotations-Hüftendoprothesen unter den vorher beschriebenen Verankerungsbedingungen auf einen verschlissenen Bolzen aufzusetzen. Die unvermeidbare Rotationsbewegung, die mit zunehmendem Kopfdurchmesser intensiviert wird, macht die ERhaltung des OP-technisch wünschenswerten Baukastenprinzips zunichte.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abriebsproduktion bei artikulierenden Materialien innerhalb des Funktionsbereichs der Femurkomponente (Prothesenschaft, Zapfen und gesteckter Gelenkkopf) zu unterbinden und damit ein physiologisch und operationstechnisch vorteilhafteres Baukastenprinzip gegenüber bisherigen Verfahren zu erhalten.
• Die zum Patent angemeldete Erfindung stellt eine Vorrichtung dar, die durch eine formschlüssige Steckverbindung verschleiß- und korrosionsfördernde Bewegungen zwischen den über die Steckverbindung gepaarten Materialien ausschließt. Außerdem gewährleistet diese Vorrichtung bei Reoperationen ein müheloses, ohne Gewaltanwendung mögliches Zusammen-Fügen und Entfernen von Femurverankerungsschaft und Kopf einer Hüftendoprothese, ohne daß dadurch die stabile Verankerung des Prothesenschaftes im Femur gefährdet wird. Erst dadurch ist die Anwendbarkeit des Baukastenprinzips ohne zusätzliche Risiken möglich. Die Vorrichtung erlaubt eine Verbindung von Prothesenkopf und Femurverankerungsschaft einer einzigen tragenden Einheit, wie sie sonst nur bei festverschweißten, einteiligen Femurkomponenten möglich ist, ohne gleichzeitig ihre Nachteile insbesondere für den Fall der Reoperation mit zu beinhalten.
• Statisch dynamisch wird durch die zum Pantent angemeldete formschlüssige Steckverbindung eine Prothese im Baukastenprinzip in ihrer Funktion im Vergleich zu einer einteiligen Variante nicht verändert.
• Die Herstellung von Femurverankerungsschäften und im proximalen Bereich befindlichen Zapfen für die Steckverbindung'kann durch diese Vorrichtung im Gegensatz zu Rotations-Hüftendoprothesenaus ein und demselben Material statt aus mit chemo-galvanischen und somit korrosionsauslösenden Prozessen behafteten Verbundlegierungen gefertigt werden.

Claims (7)

1. Steckverbindung für HUftgelenk-Endoprothesen-Köpfe Ansprüche: W Steckverbindung für Köpfe von Hüftgelenkendoprothesen auf dem proximalen Teil ihrer Femur-Verankerungsschäfte dergestalt, daß durch formschlüssige jedoch mechanisch lose Verbindung (Bild 1 ) Abriebproduktion im Zapfenlager (Bild 2 ) vermieden wird, so daß abriebsbedingte, zur Lockerung des Implantats führende Prozesse im Sinne der Metallose vermieden werden.
2. 2. Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die formschlüssige Steckverbindung beim intra-operativen Aufbringen des Kopfes auf das Zapfenlager keine Oberflächenbeschädigung an der Kontaktfläche hervorgerufen wird und/oder bei Beanspruchung des Implantats unter Belastung weiterer Beschädigungen an den Passivschichten der über die Steckverbindung gepaarten Werkstoffe vermieden werden, so daß ein hierdurch bedingter, korrosionsauslösender Prozess ausgeschlossen wird.
3. 3. Vorrichtung nach 1 und 2 dergestalt, daß durch die vorgenannte Art der Steckverbindung die statisch mechanischen Eigenschaften des Zapfens nicht beeinträchtigt werden.
4. 4. Vorrichtung nach 1 dergestalt, daß unter Beibehaltung der mechanisch mühelosen und ohne zusätzliche Abzieh- und Schlaginstrumente zu bewerkstelligende Trennbarkeit des Kopfes von seinem tragenden Zapfen erreicht werden kann , daß beim Luxieren des Kopfes weder die Kontaktfläche des Zapfens, noch die feste Verankerung des Femurteils des Dauerimplantats beschädigt und damit unbrauchbar wird.
5. 5. Vorrichtung nach 1 bis 4 dergestalt, daß dadurch eine Wiederverwendbarkeit eines fest in seiner Verankerung sitzenden Femurschaftes mit seinem Zapfen einer Hüftgelenkendoprothese im Falle der Reoperation risikolos gewährleistet ist und dergestalt, daß dadurch die Austauschbarkeit von Köpfen im Falle der Notwendigkeit der Umstellung einer Hemi- in eine Totalhüftendoprothese oder bei Reoperation nach Lockerung der künstlichen Hüftpfanne an einer Total-Hüftendoprothese im Sinne des Baukastenprinzips ermöglicht wird.
6. 6. Vorrichtung nach 1 bis 5 dergestalt, daß neben den operationstechnischen Vorteilen dieser formschlüssigen Verbidnung sowohl die statisch dynamischen Bedingungen als auch die tribolonischen Eigenschaften einer Femurkopf- Endoprothese im Baukastenprinzip denen einer einteiligen Femurkopf- Endoprothese entsprechen.
7. 7. Vorrichtung nach 1 und 5 dergestalt, daß der Femur-Verankerungsschaft der Hüftendoprothese zusammen mit seinem Zapfen aus ein und demselben Material hergestellt werden kann und somit eine chemo-galvanisch neutrale Einheit bildet.