AT391264B

AT391264B - Hueftgelenkendoprothesen-oberschenkelteil

Info

Publication number: AT391264B
Application number: AT0061285A
Authority: AT
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1990-09-10
Also published as: DE3505997C2; ATA61285A; DE3505997A1; CH663149A5

Description

Nr. 391 264

Die Erfindung betrifft einen Hüftgelenkendoprothesen-Oberschenkelteil zur zementfreien Verankerung mit einem sich vom rumpffernen Ende allseitig konisch erweiternden blattartigen Schaft, der mindestens im rumpfnahen Bereich seiner nach vom und hinten gerichteten Blattseite mit stufenförmigen Ansätzen versehen ist und auf seiner nach außen weisenden Schmalseite im rumpfnahen Bereich des Schaftes einen Trochanterflügel aufweist, von dem eine Schulter zu einem Prothesenhals führt, wobei die Umhüllende des Schaftes im rumpfnahen Bereich eine den Trochanterflügel und den Übergang in den Prothesenhals umfassende, linsenähnliche Scheibenform aufweist.

Ein Oberschenkelteil der vorstehend genannten Art ist in der nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung publizierten ΕΡΆ1 0 112 435 gezeigt und beschrieben. Im Gegensatz zu dem vorliegenden Oberschenkelteil ist diese frühere Konstruktion für die Verankerung in einem Zementbett bestimmt. Sein stufenförmiger Aufbau dient dazu, eine mechanische Verankerung nach dem Schwinden des Knochenzementes zu gewährleisten.

Bei einer zementfreien Verankerung von Oberschenkelteilen von Hüftgelenkprothesen ist man bestrebt, die Fixierung des Schaftes im Knochen möglichst im rumpfnahen Bereich vorzunehmen. Dabei treten vor allem zwei Belastungsformen auf: Eine Biegebelastung infolge des - von der auf den Prothesenkopf wirkenden Gewichtsbelastung ausgeübten Momentes und eine Torsionsbelastung, die im wesentlichen durch die beim Bewegen des Gelenkes auftretenden Kräfte verursacht ist. Bei Be- und Entlastungen verursacht das Biegemoment unter anderem an der Grenzfläche zwischen Knochen und Schaft Kräfte, die im proximalen Bereich bei Belastungen im wesentlichen nach medial und bei Entlastungen - wegen einer "Entspannung" der bei Belastungen auftretenden elastischen Verformungen des Schaftes - nach lateral gerichtet sind.

Die Torsionskräfte wirken auf den Schaft im wesentlichen als Kräftepaar bezüglich einer in einer von vom nach hinten verlaufenden Mittelebene liegenden "Drehachse".

Bekanntlich müssen dabei im Kraftfluß zwischen Prothese und Knochen lokale Belastungsspitzen vermieden werden, da sie zu örtlichem Knochenabbau führen können.

Daher wird für eine zementfreie Verankerung - beispielsweise bei einem aus der DE-OS 32 16 539 bekannten Schaft, der einen massiven Kern und eine rippenartige Oberflächenstruktur besitzt - die operativ geschaffene Ausnehmung, die den Schaft aufnimmt, auf den Kemquerschnitt abgestimmt; beim Einschlagen des Schaftes dringt dann die Oberflächenstruktur in das, die Ausnehmung begrenzende, spongiose Gewebe ein und verdrängt und verdichtet dieses; dadurch ergibt sich ein fester "Sitz" der Struktur in diesem Gewebe.

Das spongiose Gewebe ist jedoch über den Querschnitt des Femurknochens ungleichmäßig dick. An den Rändern des Querschnitts, d. h. in den Bereichen des Trochanterflügels und des nach innen weisenden Bogens ist die Spongiosa erheblich dünner als in der "Mitte", beispielsweise im Bereich einer von vom nach hinten verlaufenden "Mittelebene".

Es besteht daher die Aufgabe, die Oberflächenstruktur des Prothesenschaftes an die unterschiedlichen Spongiosa-Dicken anzupassen. Denn einerseits ist der "Sitz" der Struktur umso fester, je größer die dem Gewebe zum Anwachsen zur Verfügung stehende Fläche ist; anderseits kann neues Gewebe in eine Oberflächenstruktur nur bis zu einer gewissen Tiefe einwachsen, bzw. sich regenerieren.

Mit der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die stufenförmigen Ansätze Längsrippen bilden, die aus einem ebenfalls linsenähnlichen Kemquerschnitt hervorstehen, und daß der Radius der Scheibenform für die Umhüllende kleiner ist als derjenige für die Scheibenform des Kemquerschnitts. Der Radius der "Umhüllung" beträgt mit Vorteil höchstens 60 % des Kemradius.

Die in Richtung der Längsachse des Schaftes verlaufenden geradlinigen Längsrippen ermöglichen ein einfaches Einschlagen des Schaftes und gewährleisten ihr "sauberes" Eindringen in die Spongiosa. Sie fördern und verbessern darüber hinaus eine großflächige Verteilung der auftretenden Kräfte, wobei die doppelte Linsenfoim des Schaftes im Querschnitt einen relativ schlanken "Doppelkeil" ergibt; dessen Symmetrie bezüglich der von vom nach hinten verlaufenden "Mittelebene" ermöglicht sowohl für Be- als auch für Entlastung infolge des auftretenden Biegemomentes einen relativ gleichmäßig verteilten Kraftabfluß über seine relativ breiten Flanken; in gleicher Weise sind die Torsionsbelastungen auf eine erhebliche Breite verteilt.

Durch die unterschiedlichen Radien von "Umhüllung" und "Kern" ist es möglich, die Rippenhöhe an die unterschiedlichen Möglichkeiten für eine Verdichtung des spongiösen Gewebes anzupassen.

Weiterhin werden durch den stufenlosen Übergang der Querschnittsform des Schaftes sowohl am Prothesenhals als auch am Trochanterflügel Unstetigkeiten, an denen Belastungsspitzen auftreten können, in Umfangsrichtung des Schaftes weitgehend vermieden.

Wie eingangs erwähnt, erfolgt die Fixierung des Schaftes im rumpfnahen Bereich der rumpffeme Teil dient dann lediglich noch für eine seitliche Abstützung nach außen, ohne daß dabei ein Verkeilen oder eine Klemmwirkung unterhalb des rumpfnahen Bereichs auftritt. Wegen des relativ langen Hebelarms der "hoch" über dem rumpffemen Schaftteil angreifenden Belastung ist es günstig, wenn der rumpffeme Schaftteil eine hohe Biegesteife besitzt. Eine solche läßt sich mit einfachen Mitteln - bei gleichzeitiger Sicherstellung, daß der rumpffeme Schaftteil sich nicht im Knochen verkeilt - erreichen, wenn die Längsrippen der Blattseiten vom nach innen weisenden Übergang in den Prothesenhals aus in einem bogenförmigen Absatz, der etwa ab 1/3 der - vom rumpffemen Ende aus gemessen - Schafthöhe nach unten parallel zur Längsachse des Schaftes verläuft, in ein Blatt verringerter Dicke übergehen. Als besonders wirksam hat es sich herausgestellt, wenn im rumpffemen -2-

Claims

Nr. 391 264 Bereich die Breite des Blattes verringerter Dicke mehr als 50 % der gesamten Querschnittsbreite auf der jeweiligen Schafthöhe ist. Als Materialien für den neuen Schaft sind alle in der Implantat-Technik üblichen Stoffe geeignet; in erster Linie besteht der Schaft jedoch aus Metall (z. B. Titan) oder einer der in der Implantat-Technik üblichen Metall-Legierungen. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; Fig. 1 zeigt einen Geradschaft in einer Aufsicht auf eine seiner Blattseiten; Fig. 2 ist der Schaft nach Fig. 1 von links gesehen; Fig. 3 gibt den Schnitt (ΙΠ-ΙΙΙ) von Fig. 1 wieder; Fig. 4 ist der Schnitt (IV-IV) von Fig. 1. Bei der Konstruktion nach Fig. 1-4 handelt es sich um einen sogenannten Geradschaft, der sich von seinem distalen Ende (9) aus in Richtung seiner Längsachse (1) konisch erweitert, wobei seine äußere Schmalseite (2) bei etwa der Hälfte der vertikal zwischen dem rumpfnah höchsten und dem rumpffem tiefsten Punkt der reinen, ohne Prothesenhals gemessenen Schafthöhe (H) in einem zunächst nach auswärts gekrümmten Bogen in einen Trochanterflügel (6) übergeht, der am Schaftende über eine mindestens nahezu horizontale Schulter (3) zum Übergang in den Prothesenhals (4) verläuft. Der sich erweiternde Konus der nach innen weisenden Schmalseite geht in einen Kreisbogen über, der im nach innen weisenden Übergang (7) zum Prothesenhals (4) endet; dieser trägt seinerseits einen konischen Zapfen (13) für die Aufnahme des nicht gezeigten Gelenkkopfes. Die - bei eingesetzter Prothese mit ihren Flächennormalen nach vom bzw. hinten weisenden - die Schmalseiten (2) und (5) verbindenden Blattseiten des Schaftes sind im rumpfnahen Schaftbereich mit Längsrippen (8) bedeckt. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat der Schaft nach Fig. 1 im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse (1) die Form einer bikonvexen Linse, wobei die Linsenform sowohl für den Schaftkern (11) als auch für die die Kämme der Rippen (8) tangierende Umhüllende (12) vorhanden ist. Auf der Höhe des nach innen weisenden Übergangs (7) zum Prothesenhals (4) hat die große Achse (14) der "Linse" für die Umhüllende (12) etwa die 2,5fache Länge ihrer kleinen Achse (15). Dieses Verhältnis hat sich aus der Praxis heraus als besonders zweckmäßig und in vielen Fällen an die Knochenverhältnisse zwischen Kortikalis und Spongiosa in dem zugehörigen Bereich des Femurknochens angepaßt erwiesen. Der die Linsenkrümmung erzeugende Radius beträgt dabei für die Umhüllende (12) höchstens das 0,6fache des entsprechenden Radius für die "Kemlinse". Durch diese Maßnahme werden die Form des Kerns (11), der in eine operativ geschaffene Ausnehmung im Knochen eingesetzt wird, und die Rippenhöhe der Rippen (8), die in die Spongiosa eingetrieben werden - ohne daß für sie zuvor eine Ausnehmung operativ erzeugt wird - an die vorhandene Spongiosadicke und die vorhandenen Möglichkeiten ihrer Verdichtung angepaßt. Die Rippen (8) enden im nach innen weisenden Schaftbereich rumpffem in einem stufenförmigen Absatz (16), der im Bogen der nach innen weisenden Schmalseite (5) - etwa auf 3/4 der Schafthöhe - entspringt und mit stetiger Krümmung in eine Parallele zur Längsachse (1) - etwa bei 1/3 der Schafthöhe gemessen vom rumpffemen Ende - einmündet. Im nach innen von diesem Absatz gelegenen Bereich der Blattseiten entsteht auf diese Weise ein Blatt (17) verringerter Dicke mit glatter Oberfläche. Dadurch besitzt der Schaft in diesem Bereich einen T-förmigen Querschnitt, durch den ein relativ großer Verformungswiderstand bei Biegebelastung erreicht wird. Die Querschnittsform der Rippen (8) kann beliebig sein, d. h. die Rippen (8) müssen nicht notwendigerweise die in Fig. 3 dargestellte Rechteckform mit abgerundeten Enden haben, sondern können auch in ihrer Grundform beispielsweise dreieckig, oval oder sägezahnförmig sein, wobei im letzten Fall die steile Flanke des Sägezahnes nach innen oder nach außen weisen kann. PATENTANSPRÜCHE 1. Hüftgelenkendoprothesen-Oberschenkelteil zur zementfreien Verankerung mit einem sich vom rumpffemen Ende allseitig konisch erweiternden blattartigen Schaft, der mindestens im rumpfnahen Bereich seiner nach vom und hinten gerichteten Blattseite mit stufenförmigen Ansätzen versehen ist und auf seiner nach außen weisenden Schmalseite im rumpfnahen Bereich des Schaftes einen Trochanterflügel aufweist, von dem eine Schulter zu einem Prothesenhals führt, wobei die Umhüllende des Schaftes im rumpfnahen Bereich eine den Trochanterflügel und den Übergang in den Prothesenhals umfassende, linsenähnliche Scheibenform aufweist, dadurch -3- Nr. 391 264 gekennzeichnet, daß die stufenförmigen Ansätze Längsrippen (8) bilden, die aus einem ebenfalls linsenähnlichen Kemquerschnitt (11) hervorstehen, und daß der Radius der Scheibenform für die Umhüllende (12) kleiner ist als deijenige für die Scheibenform des Kemquerschnitts (11).
2. Oberschenkelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Scheibenform der Umhüllenden (12) höchstens das 0,6fache des Radius der Scheibenform des Kemquerschnittes (11) beträgt
3. Oberschenkelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (8) der Blattseiten vom nach innen weisenden Übergang (7) in den Prothesenhals (4) aus in einem bogenförmigen Absatz (16), 10 der etwa ab 1/3 der - vom rumpffemen Ende aus gemessen - Schafthöhe nach unten parallel zur Längsachse (1) des Schaftes verläuft, in ein Blatt (17) verringerter Dicke übergehen.
4. Oberschenkelteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im rumpffemen Bereich die Breite des Blattes (17) verringerter Dicke mehr als SO % der gesamten Querschnittsbreite auf der jeweiligen Schafthöhe ist 15 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen