DE4038929A1

DE4038929A1 - Implantat mit veraenderlichem elastizitaetsmodul

Info

Publication number: DE4038929A1
Application number: DE4038929A
Authority: DE
Inventors: Gene M Farling
Original assignee: Bristol Myers Squibb Co
Current assignee: Bristol Myers Squibb Co
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1990-12-06
Publication date: 1991-07-04
Also published as: GB2239398A; FR2656518A1; NL9002856A; IT9022221A0; IT9022221A1; AU6844290A; JPH0438950A; GB9024807D0; ES2027173A6; US4997444A; CA2029159A1; AU624311B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantat, das einen veränderlichen Elastizitätsmodul aufweist. Gemäß dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die entweder von Hause aus die Eigenschaft der Veränderung des Elastizitäts moduls über eine gewünschte Länge besitzen oder die eine solche Elastizitätsmodulveränderung anstreben. Der Anmel derin ist jedoch keine derartige Vorrichtung bekannt, die sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist und die mit dem Wirkungsgrad der vorliegenden Erfindung den Elastizitätsmodul einer länglichen schaftähnlichen Vor richtung verändert.

Der Anmelderin ist folgender Stand der Technik bekannt: In der US-PS 39 06 550 ist eine prothetische Vorrichtung beschrieben, die eine poröse Metallfaserstruktur besitzt. Wie am besten in Fig. 1 dieser Veröffentlichung gezeigt, ist eine Vielzahl von rohrförmigen Metallfasersegmenten auf einem einzigen länglichen Stab 24 angeordnet und so vorge sehen, daß das Knocheneinwachsen entlang einem großen Flächenbereich erleichtert wird. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Gegenstand dieser Veröffentlichung dadurch, daß feste Metallscheiben zwischen die Bereiche der Metallfaserscheiben eingesetzt sind.

In der US-PS 40 51 559 ist eine Prothese beschrieben, die eine Vielzahl von Bestandteilen aufweist, die zur Ausbildung der Prothese zusammengebaut sind. Wie insbesondere den Fig. 1 und 3 dieser Veröffentlichung entnommen werden kann, ist ein Schaft 1 mit Hilfe eines länglichen bolzenähnlichen Befestigungselementes 4 an einem Kopf 5, 6, 7 befestigt. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Gegenstand die ser Veröffentlichung dadurch, daß hierbei Bereiche der Metallfaserscheiben durch feste Metallscheiben abgetrennt sind.

Die US-PS 42 92 695 beschreibt einen Prothesenschaft mit einem Schaftabschnitt, der die Form des Medullarkanales eines speziellen Knochens besitzt und eine Vielzahl von ein zelnen Abschnitten einer elastischen allgemein kreisförmigen Schicht aus einem elastomeren Material 15 aufweist, das ab wechselnd mit einer entsprechend geformten, jedoch starren Schicht 17 aus einer Metallegierung verklebt ist. Die vor liegende Erfindung unterscheidet sich vom Gegenstand dieser Veröffentlichung dadurch, daß die aus Fasermetall bestehen den Bereiche der vorliegenden Erfindung in bezug auf ihre entsprechende Dicke zwischen entsprechenden festen Metall scheiben verändert werden können, um auf diese Weise den Elastizitätsmodul des Schaftabschnittes über seine Länge zu verändern.

Die US-PS 42 66 302 offenbart einen Femoralstift mit einer Art Griffelement, von dem eine Vielzahl von Strangelementen ausgeht. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Gegenstand dieser Veröffentlichung dadurch, daß sie die stapelweise Anordnung der Bestandteile der Prothese einer auf dem anderen vorschlägt und diese Bestandteile nicht Seite an Seite anordnet, wie dies beim Gegenstand dieser Veröffentlichung der Fall ist.

Aus der US-PS 43 14 381 ist eine Hüftgelenkprothese bekannt, die einen länglichen Schaft besitzt, an dem radial auswärts vorstehende Ringe 35 und Abstandselemente 37 angeordnet sind, wobei die Ringe aus einem elastomeren Material und die Abstandselemente aus einer Metallegierung bestehen. Die vor liegende Erfindung unterscheidet sich hiervon dadurch, daß sie eine stapelweise Anordnung zwischen starren und weniger starren Komponenten im Vergleich zu der Anordnung mit radialem Abstand der o. a. Veröffentlichung vorschlägt.

Die US-PS 47 43 263 beschreibt eine Prothese, die ähnlich ausgebildet ist wie die Prothese der vorstehend erwähnten Veröffentlichung und eine Vielzahl von Materialsträngen be sitzt, die von einem einzigen griffartigen Teil ausgehen. Vom Gegenstand dieser Veröffentlichung unterscheidet sich die Erfindung aus den vorstehend aufgeführten Gründen.

Aus der US-PS 48 08 186 ist ein Implantat mit einem läng lichen Schaft bekannt, in dem ein Längskanal angeordnet ist. Die Dicke des Schaftes in seitlicher Richtung des Kanales ist zwischen dem proximalen und distalen Ende veränderlich, um eine entsprechende Schaftflexibilität zu erreichen, die im wesentlichen an die Flexibilität des Knochens angepaßt ist. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Gegen stand dieser Veröffentlichung durch die Anordnung von festen Metallscheiben zwischen Bereichen der Metallfaserscheiben.

Die EP-A-02 20 803 beschreibt eine Prothese mit einem Dämpfungskörper 15, der zwischen dem Kopf 13 und dem läng lichen Schaft 11 der Prothese angeordnet ist. Die vorlie gende Erfindung unterscheidet sich vom Gegenstand dieser Veröffentlichung dadurch, daß sie eine entsprechende Ver änderlichkeit des Elastizitätsmoduls eines länglichen Schaftes über seine Länge vorschlägt.

Die FR-PS 24 25 237 beschreibt eine Prothese, die in entsprechender Weise wie in den US-PS 42 66 302 und 47 43 263 beschrieben, eine Vielzahl von Materialsträngen umfaßt, die beispielsweise in Fig. 6 dieser Veröffent lichung mit dem Bezugszeichen 9 versehen sind und von einer einzigen Stelle ausgehen. Die Erfindung unterscheidet sich vom Gegenstand dieser Veröffentlichung durch die gleichen Merkmale wie in Verbindung mit den zwei o. a. Veröffent lichungen angegeben.

Es ist bekannt, daß sich der lebende Knochen kontinuierlich in Abhängigkeit von den an ihn gestellten Anforderungen und auf ihn aufgebrachten Kräften verändert. Eine gut konzi pierte Prothese sollte daher Faktoren berücksichtigen, die eine Verdopplung der Eigenschaften des Knochenmateriales, das benachbart zur Prothese angeordnet ist, ermöglichen.

Eine Prothese sollte Last gleichmäßig und über einen großen Bereich übertragen und zur gleichen Zeit in kontinuierlicher Weise Spannungen auf das benachbarte Knochenmaterial vertei len, um auf diese Weise die Ausbildung von gesundem Knochen material über die Grenzfläche zwischen Knochen und Prothese anzuregen (wie dies bei einer zum Knocheneinwachsen geeigne ten Prothese der Fall ist, beispielsweise bei porösem Ma terial, wie einer porösen Metallfaserstruktur). Es ist somit wünschenswert, eine Prothese zu schaffen, die in unter schiedlichen Bereichen derselben veränderte Elastizitäts moduli, ausgezeichnete Ermüdungseigenschaften und optimale Knocheneinwachsbereiche aufweist, um auf diese Weise das Einwachsen von Knochenmaterial zu erleichtern.

Erfindungsgemäß soll eine Prothese zur Verfügung gestellt werden, die die folgenden Eigenschaften besitzt:
(1) Die weniger starr ist als viele der gegenwärtig herge stellten Prothesen;
(2) die Lastübertragungseigenschaften aufweist, die an die von normalem Knochenmaterial angepaßt sind;
(3) die den Bereich des Knocheneinwachsens optimiert, um auf diese Weise die Befestigung der Prothese am Knochen zu verbessern und die Gefahr eines Lösens der Prothese zu ver ringern sowie für eine gleichmäßigere Spannungsverteilung zu sorgen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Implantat mit einem veränderlichen Elastizitätsmodul. Sie umfaßt die fol genden miteinander verknüpften Merkmale;
(a) Gemäß einem ersten Aspekt kann die Grundidee der Erfin dung bei jeder beliebigen Prothese Verwendung finden, unab hängig davon, ob diese zur Implantation in das Knie, die Hüfte, das Handgelenk, den Ellbogen, die Schulter oder in irgendein anderes Teil dient. Wann immer eine Prothese im plantiert werden soll, können die erfindungsgemäßen Prin zipien Anwendung finden, um die Eigenschaften der Prothese an die entsprechende Umgebung der Implantation anzupassen.
(b) Die erfindungsgemäß ausgebildete Prothese besitzt einen länglichen Schaft, der von einem Hals oder Kopf oder einem Basisabschnitt herabhängt. Bei dem hier beschriebenen Aus führungsbeispiel geht es um eine Femoralkopf-Hüftprothese mit einem mit einem Hals verbundenen Kopf, von dem eine längliche Schaftkomponente herabhängt. Die Einzelheiten dieser Schaftkomponente stellen die Hauptmerkmale der vor liegenden Erfindung dar.
(c) Die Schaftkomponente besitzt bei einer bevorzugten Aus führungsform eine mittig angeordnete längliche Hauptstrebe, die von einer Vielzahl von kleineren Streben unterschied licher Länge umgeben ist. Alle diese Streben sind mit ihren entsprechenden proximalen Enden mit dem Kopf oder Schaft oder dem Basisabschnitt der Prothese verbunden.
(d) Eine Vielzahl von festen Metallscheiben und Metallfa serscheiben ist mit Löchern versehen, entsprechend den je weiligen Stellen der Streben, so daß diese Scheiben über den Streben zusammengesetzt werden können. Die Scheiben werden über den Streben abwechselnd so angeordnet, daß einzelne feste Metallscheiben über eine gewünschte Zahl von Metall faserscheiben voneinander getrennt sind. Bei einer Aus führungsform besitzen alle Metallfaserscheiben im wesent lichen die gleiche Dicke. Vom proximalen Ende der Schaft komponente bis zum distalen Ende derselben nimmt die Zahl der Metallfaserscheiben, die zwischen entsprechenden festen Metallscheiben angeordnet ist, nacheinander zu, um auf diese Weise die Flexibilität der Schaftkomponente vom proximalen Ende in Richtung auf das distale Ende zu erhöhen. Alternativ dazu kann die Dicke der Metallfaserscheiben derart verändert werden, daß bei einer gleichen Zahl von Metallfaserscheiben zwischen entsprechenden festen Metallscheiben die Dicke der Metallfaserscheiben zwischen entsprechenden festen Metall scheiben vom proximalen Ende zum distalen Ende ansteigt. Natürlich sind diese Ausführungsformen lediglich beispiel haft für die Verwirklichung der Lehren der vorliegenden Er findung. Die Dicke des Metallfasermateriales zwischen diver sen festen Metallscheiben kann jedenfalls so verändert werden, daß der Elastizitätsmodul der Schaftkomponente in jeder gewünschten Weise verändert werden kann.
(e) Es kann eine massive metallische Endkappe vorgesehen sein, um sämtliche Scheiben auf den Streben zu fixieren.

Falls gewünscht, kann zu diesem Zweck die mittig angeordnete Hauptstrebe ein mit einem Gewinde versehenes Ende besitzen, und die Endkappe kann eine komplementär dazu ausgebildete Ausnehmung mit Gewinde aufweisen. Naturgemäß kann jede beliebige geeignete Befestigungseinrichtung zwischen der Endkappe und der Hauptstrebe eingesetzt werden.
(f) Natürlich sollten sämtliche Materialien der erfin dungsgemäß ausgebildeten Schaftkomponente aus biokompa tiblen Materialien bestehen. Titanlegierungen haben sich zur Herstellung der massiven metallischen Abschnitte, wie bei spielsweise des Basisabschnittes, der Streben, der festen bzw. massiven metallischen Scheiben und der Endkappe als geeignet erwiesen, während im Handel erhältliches reines Titan zur Herstellung der Metallfaserscheiben geeignet ist. Natürlich können auch irgendwelche anderen geeigneten bio kompatiblen Metalle und Metallegierungen verwendet werden.
(g) Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Schaftkomponente durch Veränderung der äußeren Abmessungen der entsprechenden Scheiben oder Platten so ausgebildet werden, daß sie belie bige äußere Abmessungen besitzt. So kann durch geringfügiges Verringern der äußeren Abmessungen einer jeden Scheibe oder Platte vom proximalen Ende zum distalen Ende eine sich ver jüngende Schaftkomponente, die eine kegelstumpfförmige Ge stalt annimmt, hergestellt werden. Natürlich können durch Veränderungen der Abmessungen der entsprechenden Scheiben oder Platten auch beliebige andere äußere Formen geschaffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Implantat mit veränderlichem Elastizitätsmodul zu schaffen.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Implan tates mit veränderlichem Elastizitätsmodul, das durch abwechselnde Anordnung von massiven Metallscheiben oder Platten mit Metallfaserscheiben oder Platten in einer Schaftkomponente einer Prothese geschaffen wird.

Erfindungsgemäß soll ferner die äußere Form einer derartigen Schaftkomponente durch Veränderungen in den Abmessungen der einzelnen Scheiben oder Platten variiert werden.

Ferner bezweckt die Erfindung, derartige Scheiben oder Platten auf einer Schaftkomponente durch die Verwendung von Streben unterschiedlicher Dicke und Länge zu lagern.

Schließlich soll erfindungsgemäß eine Vielzahl von derarti gen Scheiben oder Platten zusammengesetzt werden, um eine Schaftkomponente herzustellen, die durch die Verwendung einer geeigneten Endkappe im zusammengebauten Zustand ge halten wird.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein Implantat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu tert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäß herge stellten Prothese, wobei die Schaftkompo nente der Prothese im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Kopfkomponente der Ausführungsform der Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht der Kopfkomponente der Fig. 3, die gegenüber der Ansicht der Fig. 3 um 90° gedreht ist;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Endkappe der Aus führungsform der Fig. 2;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Endkappe der Fig. 5;

Fig. 7 eine weitere Seitenansicht, die gegenüber der Ansicht der Fig. 6 um 90° gedreht ist;

Fig. 8 eine Endansicht einer der Scheiben der Ausführungsform der Fig. 1; und

Fig. 9 eine Endansicht einer der Platten der Ausführungsform der Fig. 2-7.

In den Fig. 1 bis 8 ist eine Hüftprothesenkomponente mit dem Bezugszeichen 1 versehen und besitzt einen Kopf 3, einen Halsabschnitt 5 mit einem Kragen 7 und eine Schaftkompo nente 9, die von einer Schulter 8 oder einem Basisabschnitt des Halsabschnittes der Prothese 1 herabhängt.

Eine Hauptstrebe 11 hängt mittig von der Schulter 8 herab. Dies trifft auch auf kleinere Streben 13, 15, 17 und 19 zu. Zwei weitere Streben sind in der Ansicht der Fig. 1 nicht dargestellt; ihre Lage wird jedoch in Verbindung mit der nachfolgenden Erläuterung der Fig. 8 deutlich.

Die Streben 11, 13, 15, 17 und 19 und die beiden in Fig. 1 nicht gezeigten Streben sind über eine geeignete Einrichtung am Halsabschnitt 5 an der Schulter 8 befestigt. Beispiele von Befestigungsarten der Streben am Halsabschnitt 5 umfas sen die Anordnung von mit einem Gewinde versehenen Enden an den Streben, die in entsprechende Gewindebohrungen im Hals abschnitt eingeschraubt werden können, sowie das Ansintern der Streben durch Verwendung von Blindbohrungen (nicht ge zeigt) im Halsabschnitt, in die die proximalen Enden der Streben eingesetzt und danach angesintert oder in anderer geeigneter Weise metallurgisch befestigt werden.

Wie Fig. 1 zeigt, setzt sich die Schaftkomponente 9 aus einer Vielzahl von Metallfaserscheiben 21 und einer Vielzahl von massiven Metallscheiben 23 zusammen. Bei der Aus führungsform der Fig. 1 besitzt jede Scheibe 21 die gleiche Dicke wie andere Scheiben 21 und wie die massiven Metall scheiben 23. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Scheiben 21, 23 an den Streben in einem solchen Muster montiert, daß sich der Elastizitätsmodul über die Länge der Schaftkomponente 9 verändert.

Insbesondere ist benachbart zur Schulter 8 des Halsabschnit tes 5 eine einzige Metallfaserscheibe 21 angeordnet, nach der eine massive Metallscheibe 23 über den Streben montiert ist. Danach folgt auf zwei Fasermetallscheiben 21 eine einzelne massive Metallscheibe 23, nach der drei Metall faserscheiben 21 stapelweise über den Streben angeordnet sind, denen eine weitere einzelne massive Metallscheibe folgt etc. Wenn man somit vom proximalen Ende 25 der Schaft komponente bis zum distalen Ende 27 derselben vorrückt, nimmt der Abstand der massiven Metallscheiben 23 voneinander mehr und mehr zu, da zunehmend größere Stapel von Metallfa serscheiben 21 angeordnet sind. Da die Metallfaserscheiben 21 flexibler sind als die festen Metallscheiben 23, wenn man sich vom proximalen Ende 25 zum distalen Ende 27 der Schaft komponente 9 bewegt, wird die Schaftkomponente 9 in dieser Richtung mehr und mehr flexibel, und der Elastizitätsmodul nimmt in dieser Richtung ab. Natürlich ist das lediglich ein Beispiel einer möglichen Ausführungsform der entsprechenden Scheiben 21 und 23, die bei einer Schaftkomponente Verwen dung finden können. Jede gewünschte Form der entsprechenden massiven Metallscheiben 22 und Metallfaserscheiben 21 kann verwendet werden, um den gewünschten Elastizitätsgrad einer Schaftkomponente in den verschiedenen Bereichen zu erzielen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die entsprechende Länge der Streben so ausgebildet, daß einzelne Streben an einer mas siven Metallscheibe 22 enden, so daß eine sichere Befesti gung des Endes einer Strebe an einer massiven Metallscheibe 23 durch irgendein geeignetes Verfahren, beispielsweise durch Sintern, erreicht werden kann. Die mittig angeordnete Hauptstrebe 11 kann ein mit einem Gewinde versehenes Ende 29 besitzen, über das die entsprechende Gewindeausnehmung 21 einer Endkappe 30 geschraubt werden kann.

Wie man Fig. 8 entnehmen kann, umfaßt eine einzelne Scheibe 23 Öffnungen, die die Bezugszeichen 11a, 13a, 15a, 17a und 19a aufweisen und den entsprechend numerierten Streben 11, 13, 15, 17 und 19 entsprechen. Die beiden nicht numerierten Öffnungen in der Scheibe 23, die in Fig. 8 gezeigt sind, zeigen die Lage der in Fig. 1 nicht gezeigten Streben auf. Die Metallfaserscheiben 21 umfassen ebenfalls entsprechend angeordnete Öffnungen (nicht gezeigt).

Die bevorzugten Materialien zur Herstellung der erfindungs gemäßen Prothese 1 sind solche Materialien, die sich bei Implantaten als biokompatibel erwiesen haben. Rein bei spielhaft kann die Schaftkomponente 9 aus verschiedenartigen biokompatiblen Materialien bestehen, wie beispielsweise Titanfasermaschengewebe für die Metallfaserscheiben 21, Titanlegierungen für die massiven Metallscheiben 23 und Titanlegierungen für die Streben und die Endkappe umfassen. Diese Materialauswahl ist rein beispielhaft, und es können beliebige Materialien verwendet werden, die eine aus reichende Festigkeit in Implantaten gezeigt und die sich als biokompatibel erwiesen haben. Es ist von Bedeutung, auf den großen freiliegenden Oberflächenbereich des Außenumfangs der Metallfaserscheiben 21 hinzuweisen. Dieser große Gesamt flächenbereich fördert das Knocheneinwachsen am besten, wenn die Prothese 1 implantiert ist.

Die Metallfaserscheiben 21 können aus porösen Metallfasern hergestellt werden, wie sie beispielsweise in der US-PS 39 06 550 beschrieben sind, obwohl auch andere geeignete Metallfaserstrukturen verwendet werden können. Das Metall fasermaterial kann komprimiert, geformt und/oder in die ge wünschte Form geschnitten werden, wie dies zweckmäßig ist. Die massiven Metallabschnitte des Implantates oder der Prothese 1 können durch irgendwelche geeignete Einrichtungen hergestellt werden. Alle einzelnen massiven und porösen Komponenten werden zu der gewünschten Form zusammengesetzt. In einigen Fällen können die Komponenten mechanisch anein anderbefestigt werden, wie vorstehend beschrieben, bei spielsweise über Schraubelemente, und sämtliche Komponenten können durch Sintern oder andere geeignete metallurgische Verbundverfahren miteinander verbunden werden. Es wird je doch ein Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Sintern, bevorzugt, mit dem sämtliche Prothesenkomponenten so fest miteinander verbunden werden können, daß sie zu einer einzi gen Einheit werden. Sintern ist ein Wärmebehandlungsver fahren, mit dem Metalle metallurgisch miteinander verbunden werden. Diese Prothese wird nach dem Zusammenbau gesintert.

Wiederum ist darauf hinzuweisen, daß die Formgestaltung zwischen den Metallfaserscheiben und den massiven Metall scheiben 22 lediglich beispielhäft ist. Wenn man den Elasti zitätsmodul der Schaftkomponente 9 von einem Ende zum anderen nicht verändern will, können gleiche Anzahlen von Metallfaserscheiben zwischen entsprechenden Paaren von Metallscheiben angeordnet werden. Jedes beliebige Muster von Zahlen von Metallfaserscheiben 21 kann je nach der speziel len Situation zwischen entsprechenden Paaren von massiven Metallscheiben 23 angeordnet sein.

In den Fig. 2-7 und 9 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und mit dem Bezugszeichen 40 versehen. Diese Ausführungsform besitzt einen Kopfab schnitt 43, einen Halsabschnitt 45 mit einem Kragen 47 und eine Schaftkomponente, die das Bezugszeichen 49 trägt.

Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind der Kopfabschnitt 43 und der Halsabschnitt 45 aus einem ein zigen Stück geformt, das zwei im wesentlichen parallele plattenförmige Aufweitungen 42 und 44 aufweist. Die platten förmigen Aufweitungen 42 und 44 bilden eine Schulter oder einen Basisabschnitt, von dem Streben 55 herabhängen (es versteht sich, daß der Kopf auch getrennt vom Hals ausge bildet sein kann, wie dies bei modularen Hüftprothesen im Stand der Technik bekannt ist, obwohl eine solche Aus führungsform nicht gezeigt ist). Fig. 4 zeigt eine Endan sicht des plattenförmigen Abschnittes 44, der eine Viezahl von Öffnungen 46 sowie eine große mittlere Öffnung 48 aufweist. Öffnungen, die diesen Offnungen 46, 48 ent sprechen, sind ebenfalls im plattenförmigen Abschnitt 42 ausgebildet. Diese ausgerichteten Öffnungen ermöglichen eine Längsausrichtung der Streben 55 dazwischen. Die zwischen den plattenförmigen Abschnitten 42 und 44 ausgebildete Kammer 51 ist so bemessen und geformt, daß sie ein oder mehrere Metallfasersegmente 53 aufnimmt, die vor der Installation der Streben 55 in die Kammer 51 eingesetzt worden sind.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 besitzt die Schaftkompo nente 49 beabstandete plattenförmige Abschnitte 42 und 44 sowie Platten 57, die jeweils hintereinander mit zunehmen dem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Metallfaserseg mente 53, die dazwischen angeordnet sind, sind jeweils vor zugsweise durch ein einstückiges Metallfasersegment zwischen jeder Metallplattenschicht gebildet, so daß jedes aufein anderfolgende Metallfasersegment 53 vom proximalen Ende bis zum distalen Ende des Schaftes 49 eine zunehmende Dicke be sitzt (im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 1, bei der die Metallfaserscheiben 21 entsprechender Dicke zwischen aufeinander folgenden Metallscheiben 23 in ihrer Zahl variiert wurden) . Obwohl die Erfindung beide Ausführungs formen der Fig. 1 und 2 umfaßt, wird die Ausführungsform der Fig. 2, bei der einzelne Metallfasersegmente veränder licher Dicke Verwendung finden, gegenüber den mehreren Me tallfaserscheiben 21 zwischen den Metallscheiben 23 bevor zugt, da hierbei die Zahl der zusammengebauten Komponenten geringer ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzen die Metallfasersegmente 53 Formen, die so ausgebildet sind, daß sie die äußere Form der zusammengebauten Prothese bilden, wobei massive Metall platten 57 in einer gewünschten Konfiguration dazwischen an geordnet sind.

Eine Endkappe 59 kann in beliebiger Weise über den Enden der Streben installiert werden, beispielsweise durch Sintern oder durch Verwendung eines biokompatiblen Klebers oder irgendeines anderen geeigneten Bindemittels. Da, wie in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt, sich eine Vielzahl der Streben über die gesamte Strecke durch die Schaftkomponente 49 er streckt und in Ausnehmungen 61, 63 der Endkappe 59 ein dringt, kann die Endkappe 59 an den Streben nicht über eine Gewindeverbindung befestigt sein, wie dies bei der Aus führungsform der Fig. 1 und 8 der Fall ist, bei denen sich nur die Hauptstrebe 11 bis zur Endkappe 30 erstreckt.

Fig. 9 zeigt eine der Platten 57, um ein Ausführungsbei spiel von deren äußerer Form zu verdeutlichen, wobei die Form nahezu rechteckig mit abgerundeten Ecken ist. Die Öffnungen 56, 58, die sich durch die Platte 57 erstrecken, sind zu entsprechenden Öffnungen ausgerichtet, die durch die Metallfasersegmente 53 und die anderen Platten 57 ausge bildet sind, so daß für jede Strebe 55 ein kontinuierlicher Längskanal gebildet wird.

Wie aus der Erläuterung der hier beschriebenen beiden Aus führungsformen hervorgeht, kann die spezielle Form der Ge samtheit der Außenfläche der Schaftkomponente 9 oder 49 in jeder beliebigen Weise ausgebildet sein, indem die ent sprechenden äußeren Formen jeder Scheibe entsprechend kon zipiert werden, uanbhängig davon, ob es sich hierbei um massive Metallscheiben oder Metallfaserscheiben handelt, um insgesamt die gewünschte äußere Konfiguration zu erzielen. Die Fasermetall- und massiven Metallstrukturen können in ihren Ausführungsformen verändert werden. Die Außenränder der Metallfaserstrukturen können mit den Außenrändern der massiven Metallstrukturen bündig sein, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, oder der Querschnitt der massiven Metallstrukturen kann geringfügig kleiner sein als der Querschnitt der Metallfaserstruktur, so daß die massiven Metallabschnitte relativ zu den Metallfaserstrukturen (nicht gezeigt) ge ringfügig ausgenommen sind. Die massiven Metallstrukturen können ferner ausgenommen sein, so daß die Metallfaser strukturen eine Lippe besitzen können, um den ausgenommenen Rand der massiven Metallstrukturen abzudecken, damit der Schaftabschnitt die Erscheinungsform einer vollständigen Außenfläche aus Metallfasern erhält, um auf diese Weise einen erhöhten Oberflächenbereich zum Knocheneinwachsen vorzusehen (nicht gezeigt).

Darüber hinaus können bei beiden Ausführungsformen die Streben eine beliebige Zahl von Formen besitzen. Sie können sich im Durchmesser und in der Länge unterscheiden, können geradlinig oder konisch ausgebildet sein oder können ent sprechend bearbeitet oder als einstückiges Teil des Schul terabschnittes ausgebildet sein. Die Streben können in irgendeiner geeigneten Kombination verwendet werden. Die Größe, Form und Zahl der Streben zusammen mit dem Quer schnittsbereich der Prothese werden in Verbindung mit der Zahl und der Anordnung der Metallfaser- und massiven Metallstrukturen festgelegt.

Während die vorliegende Erfindung in bezug auf Implantat komponenten für eine Hüftprothese beschrieben wurde, kann sie natürlich auch bei beliebigen anderen Implantaten Ver wendung finden, die einen länglichen Abschnitt aufweisen, da es sich bei der Einstellbarkeit des Elastizitätsmoduls eines länglichen Abschnittes eines Implantates um ein äußerst nützliches chirurgisches Werkzeug handelt. Beispiele von anderen Implantaten umfassen Intramedullarstäbe, schaft artige Knieimplantatkomponenten etc.

Die vorliegende Erfindung besitzt diverse Vorteile, wozu die nachfolgenden gehören:
(a) Der Elastizitätsmodul der Schaftkomponente kann einge stellt werden, um sich dem des benachbarten lebenden Knochenmateriales anzunähern;
(b) die Ermüdungsfestigkeit der erfindungsgemäßen Schaft komponente liegt über der Lebenserwartung des aufnehmenden Knochens;
(c) etwa 90% des Oberflächenbereiches der Schaftkomponente bestehen aus Metallfasermaterial, wodurch das Knochenein wachsen erleichtert wird;
(d) der Kopf-Hals-Abschnitt der erfindungsgemäßen Prothese kann austauschbar sein, um eine Einstellmöglichkeit für unterschiedliche chirurgische Situationen zu ermöglichen;
(e) die erfindungsgemäße Prothese kann mit üblichen Aceta bularpfannen verwendet werden;
(f) die erfindungsgemäße Prothese kann mit oder ohne Kragen hergestellt werden und unter Verwendung von üblichen chirur gischen Instrumenten implantiert werden.

Darüber hinaus wird durch das Versehen einer Schaftkompo nente mit einem zunehmenden Elastizitätsmodul in enger An passung an den veränderlichen Elastizitätsmodul, der in lebendem gesunden Knochenmaterial vorhanden ist, eine Um wandlung von Lasten, die durch den Gehzyklus ausgeübt wer den, in gleichmäßige Spannungen an allen Punkten über die Grenzfläche erreicht, so daß an der Einwachsstelle die Bildung von gesundem Knochengewebe stimuliert wird.

Claims

1. Implantat, gekennzeichnet durch:
(a) Eine Schulter (8) mit einer davon herabhängenden Strebeneinrichtung (11, 13, 15, 17, 19, 55);
(b) eine Reihe von stapelweise auf der Strebeneinrichtung angeordneten Strukturen einschließlich Metallfaserstruktu ren (21, 53) und massiven Metallstrukturen (23, 57), die kombiniert mit der Strebeneinrichtung eine von der Schulter (8) herabhängende Schaftkomponente (9, 49) bilden;
(c) wobei die Metallfaserstrukturen (21, 53) und die massiven Metallstrukturen (23, 57) in einer gewünschten Be ziehung angeordnet sind, so daß die Schaftkomponente (9, 49) einen Elastizitätsmodul besitzt, der sich von einem Ende der Schaftkomponente (9, 49) zum anderen Ende derselben in einer gewünschten Weise ändert.

2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaserstrukturen (21) Scheiben umfassen.

3. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaserstrukturen (53) Segmente umfassen.

4. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die massiven Metallstrukturen (23) Scheiben umfassen.

5. Implantat nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die massiven Metallstrukturen (57) Platten umfassen.

6. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren eine Endkappe (30, 59) aufweist, die an einem distalen Ende der Schaft komponente (9, 49) von der Schulter (8) entfernt montiert ist.

7. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebeneinrichtung eine Vielzahl von Streben aufweist, die eine Hauptstrebe (11) und eine Vielzahl von Streben (13, 15, 17, 19) mit kleinerem Durchmesser umfassen, welche die Hauptstrebe (11) umgeben.

8. Implantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrebe (11) ein distales mit einem Gewinde versehe nes Ende (29) aufweist und daß eine mit einer Gewindeaus nehmung (31) versehene Endkappe (30) mit dem Ende (29) ver schraubt ist.

9. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (8) von einem Hals abschnitt (5) der Prothese herabhängt oder sich von diesem aus erstreckt.

10. Implantat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Halsabschnitt (5, 45) ein Kopfabschnitt (3, 43) befestigt ist.

11. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Prothese eine Hüftprothese (1) umfaßt.

12. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schaftkomponente (9, 49) aus biokompatiblem Materialien besteht.

13. Implantat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die biokompatiblen Materialien Titan und/oder Titanlegie rungen umfassen.

14. Implantat nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben ausgehend von der Schulter (8) in einem Muster an der Strebeneinrichtung gestapelt sind, das eine Metallfaserscheibe (21), eine massive Metall scheibe (23), zwei Metallfaserscheiben (21), eine massive Metallscheibe (23), drei Metallfaserscheiben (21), eine massive Metallscheibe (23), vier Metallfaserscheiben (21), eine massive Metallscheibe (23) etc. umfaßt, so daß der Elastizitätsmodul der Schaftkomponente (9) in einer Richtung von der Schulter (8) weg zunehmend abnimmt.

15. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaserstrukturen (53) und die massiven Metallstrukturen (57) abwechselnd gesta pelt sind und daß die Dicke der Metallfaserstrukturen (543) zunehmend von einem Ende der Schaftkomponente (49) bis zum anderen Ende derselben in einer gewünschten Weise zunimmt.

16. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Metallfaserstrukturen (53) und die massiven Metallstrukturen (57) abwechselnd gestapelt sind.

17. Implantat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der entsprechenden Metallfaserstrukturen (53) zwischen jeweils aufeinanderfolgenden massiven Metallstruk turen (57) mit zunehmendem Abstand von der Schulter an steigt.

18. Implantat nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Streben mit kleinerem Durchmesser vier Streben (13, 15, 17, 19) mit kleinerem Durchmesser aufweist.

19. Implantat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren eine Endkappe (59) aufweist, die eine Aus nehmung (61, 63) für jede Strebe besitzt.

20. Implantat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede Metallfaserstruktur (53) zwischen jeweils aufeinander folgenden massiven Metallstrukturen (57) ein einzelnes Me tallfasersegment umfaßt.

21. Implantat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede Metallfaserstruktur (53) zwischen jeweils aufeinander folgenden massiven Metallstrukturen (57) eine Vielzahl von Metallfaserscheiben umfaßt.

22. Implantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die massiven Metallscheiben (23) und die Metallfaserscheiben (21) in einem abwechselnden Muster an der Strebeneinrichtung gestapelt sind und daß die massiven Metallscheiben (23) und die Metallfaserscheiben (21) jeweils die gleiche Dicke be sitzen, wobei die Zahl der Metallfaserscheiben (21) zwischen jeweils aufeinanderfolgenden massiven Metallscheiben (23) von einem Ende der Schaftkomponente bis zum anderen Ende derselben in einer gewünschten Weise zunimmt.

23. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter, Strebenein richtung, massiven Metallstrukturen und Metallfaserstruk turen aus einem geeigneten metallischen Material bestehen und in einer gewünschten Weise zusammengesintert sind.

24. Implantat nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schulter zwei miteinander ver bundene plattenförmige Aufweitungen (42, 44) aufweist, zwischen denen eine Kammer zur Aufnahme einer obersten Metallfaserstruktur angeordnet ist.