CH637286A5

CH637286A5 - Kuenstliches gelenk zur implantierung am menschlichen koerper.

Info

Publication number: CH637286A5
Application number: CH1088778A
Authority: CH
Inventors: Indong Oh; William Hamilton Dr Harris
Original assignee: Indong Oh; Harris William H
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1983-07-29
Also published as: DE2845231A1; JPS54152394A; GB2007980A; FR2406433A1; GB2007980B

Description

Die Erfindung betrifft ein künstliches Gelenk zur Implantierung am menschlichen Körper. Künstliche Gelenke dieser Art eignen sich insbesondere für den totalen Ersatz der Bewegungspartien der Gelenke an der Hüfte, den Knien, den Ellbogen und der Schulter.

Von den genannten Gelenken interessiert vor allem das Hüftgelenk, weil die besondere Art der Belastung dieses Gelenkes und dessen Beschädigungen einen grossen Kreis von Patienten schafft, die zur Ausführung einer Hüftgelenkoperation gezwungen waren. Die Schwachstellen der bisherigen künstlichen Gelenke ist indessen, dass sich die Gelenkkomponenten mit der Zeit lockern. Studien zeigen, dass annähernd 20% der oberschenkelseitigen Komponenten im Röntgenbild Lockerungen nach etwa 2 bis 4 Jahren erkennen lassen. Andere Studien zeigen, dass etwa 10% der hüft-seitigen Komponenten nach einer Zeit von 10 Jahren sich lockern. Man kann deshalb damit rechnen, dass zwischen 20 und 30% der Patienten, die 10 Jahre nach einer Totalhüftoperation noch leben, mit mechanischen Mängeln der einen oder anderen Art zu tun bekommen.

Das Problem der mangelhaften Befestigung stellt sich indessen auch bei anderen Gelenken. So waren beispielsweise sämtliche Arten von Ellbogengelenk-Prothesen, die während der ersten Hälfte des Jahres 1970 verwendet wurden, unbrauchbar, da sie locker wurden. Die allgemeine Fehlerquote bei Kniegelenktotaloperationen ist in vielen Operationsreihen 20 bis 25% nach 2- bis 4jähriger Dauer. Insbesondere ist die Verwendung von Polymethylmethacryl-45 zement bei Gelenkersatzoperationen zu Verbindungszwek-ken mit dem Knochen beispielsweise zur Befestigung der Schultergelenkteile am Schulterblatt ein noch anstehendes Problem.

Es ist erhebliche experimentelle Arbeit darauf verwendet 50 worden, neue Befestigungsmethoden unter Ausschluss von Polymethylmethacrylat zu finden. Eine der verheissungsvoll-sten Entwicklungen benützt die Möglichkeit von Kno-cheneinwachsungen in poröse Oberflächen der Prothesenteile. Wenn eine Oberfläche starr gegen einen Knochen fest-55 gelegt wird und sie Poren von geeigneter Grösse besitzt, die etwa 100 bis 500 Mikron im Durchmesser gross sind, dann wächst der Knochen selbst in diese Poren hinein. Auf diese Weise wird eine lebende biologische Form der Befestigung geschaffen. Ein Problem bei der Anwendung dieser Technik 60 stellt jedoch die Notwendigkeit einer anfänglichen starren Festlegung der Komponente während einer kritischen Zeitspanne dar, in der der Knochen in die Poren einwächst.

Diese Zeitspanne beträgt stets zwischen 3 und 6 Wochen. 65 Wenn in dieser Zeit das Prothesenteil sich gegenüber dem Knochen bewegen kann, dann wächst nicht Knochensubstanz, sondern Fasergewebe in die Poren ein, und die Befestigung ist nicht ausreichend.

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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein künstliches Gelenk der genannten Art zu schaffen, bei dem die Befestigung der Gelenkkomponenten beim Anbringen der Gelenk-Komponenten am Knochen verbessert ist. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist durch den Patentanspruch 1 gegeben.

Die Anwendung der Erfindung auf ein künstliches Hüftgelenk ist durch den Patentanspruch 2 dargestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung in ihren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Hüftgelenk eines Menschen nach einer Hüftgelenk-Totaloperation und Einsatz einer Hüftgelenkprothese gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt, der den ersten Schritt bei der Vorbereitung des Beckenknochens zum Implantieren einer künstlichen Gelenkschale zeigt,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Beckenknochens und der Implantatkomponenten,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung die Gelenkschale und die Gelenkpfanne in der Form einer Kunststoffauskleidung, die lösbar in der Gelenkschale einsetzbar ist,

Fig. 5 einen Querschnitt durch das obere Ende des Oberschenkelknochens, der für das Implantieren gemäss der Erfindung vorbereitet ist,

Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Kugelkappen-Komponente des künstlichen Oberschenkelgelenks und der weiteren Einzelteile für deren Festlegung auf dem Oberschenkelhalsknochen,

Fig. 7 und 8 Vorder- und Seitenansicht eines Ellbogengelenks vor der Durchführung einer Gelenkimplantation,

Fig. 9 eine teils geschnittene Vorderansicht des unteren Endes des Oberarmknochens nach dem Implantieren der Gelenkprothese,

Fig. 10 eine teils geschnittene Seitenansicht des die Gelenkschale tragenden Endes der Elle nach der Implantationsoperation,

Fig. 11 eine Ansicht des Oberarmknochens ähnlich Fig. 9 mit einer abgewandelten Befestigungstechnik für die Gelenkprothese,

Fig. 12 eine Ansicht eines Schultergelenkes vor der Durchführung einer Gelenkimplantation bzw. vos dem Austausch bezüglicher Gelenkbestandteile,

Fig. 13 eine teils geschnittene Vorderansicht zur Darstellung der Gelenkkomponenten am Schulterblatt und am Oberarmknochen nach einer Gelenkkomponenten-Implan-tation,

Fig. 14 eine Vorderansicht eines Kniegelenks vor Durchführung einer Gelenkimplantation,

Fig. 15 eine teils geschnittene Vorderansicht des Kniegelenks nach Fig. 14 nach dem Einsetzen der Gelenkprothese gemäss der Erfindung und

Fig. 16 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 15, jedoch mit einer gegenüber der Befestigung der Gelenkprothesenteile abgewandelten Befestigungsart.

Die Erfindung wird zunächst in Verbindung mit einer Hüftgelenk-Totaloperation beschrieben. Anschliessend werden weitere Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit Gelenktotaloperationen am Ellbogen, an der Schulter und am Knie beschrieben.

In Fig. 1 ist ein menschliches Hüftgelenk dargestellt, in das durch eine Totaloperation künstliche Gelenkteile eingebaut worden sind. Der Beckenknochen 10, der ein Teil des Beckens ist, ist mit dem oberen Ende des Oberschenkelknochens 12 mittels implantierter, insgesamt mit 14 bezeichneter Gelenkbestandteile verbunden. Die für sich mit 16 und 18 bezeichneten Bestandteile für Beckenknochen und Oberschenkelknochen bilden zusammen das künstliche Gelenk.

Sie werden in voneinander im wesentlichen unabhängigen Operationsschritten mit dem Beckenknochen bzw. dem Oberschenkelknochen verbunden.

Der Beckenknochen 10 wird durch Ausfräsen einer Aushöhlung 20 dadurch vorbereitet, dass die beschädigten Teile 22 des Knochens in der in Fig. 2 dargestellten Weise entfernt werden. Mit dem Ausfräsen wird eine genau halbkugelförmige Ausnehmung 24 erzeugt, in der dann die Beckenknochenkomponente befestigt wird. Nach dem Ausfräsen wird ein oder werden mehrere Löcher (in Fig. 3 die Löcher 26 und 28) durch den Beckenknochen vom unteren Ende der Ausnehmung 24 bis zur Innenseite 30 oder zu einer Aussenfläche 30A und/oder 30B des Beckenknochens durchgebohrt. In den Fig. 1 bis 3 sind die Löcher 26 und 28 als zur Innenseite des Beckenknochens durchgebohrte Löcher dargestellt, doch abhängig von Zustand und Gestalt des Beckenknochens kann es vorteilhaft sein, die Löcher derart auszurichten, dass sie sich von der Ausnehmung 24 her auf Aussenflächen 30A und 30B des Beckenknochens erstrecken, wie dies mit gestrichelten Linien bei 26A und 28A in Fig. 3 angedeutet ist.

Eine metallische Gelenkschale 32, die typischerweise aus einer Kobalt-Chrom-Legierung (Vitallium), aus rostfreiem Stahl oder einem anderen körperverträglichen Material hergestellt ist, besitzt eine äussere poröse Oberfläche 34 und passt genau in die Ausnehmung 24 hinein. Die Ausnehmung ist exakt herausgearbeitet, so dass der Gelenkpfannenteil mit Presssitz hineinpasst. Die poröse Oberfläche 34 der Gelenkschale 32 lässt sich auf verschiedene Arten herstellen. So kann beispielsweise die Aussenfläche der Gelenkschale aufgerauht werden, so dass Poren von geeigneter Grösse entstehen, die im allgemeinen einen Durchmesser von mehr als 100 Mikron haben. Die Oberfläche kann jedoch auch gesintert sein und so ihre poröse Struktur bekommen. Als weitere Lösung kann ein feinmaschiges Gitter auf der Oberfläche befestigt sein, das die Poren bildet. Wesentlich ist dabei, dass die Oberfläche porös und strukturiert ausgebildet ist, so dass sich Knocheneinwachsungen mechanisch daran verklammern können.

Nachdem die Schale 32 in die Ausnehmung 24 hineinge-presst worden ist, werden durch Löcher 40 und 42 in der Schale 32 und durch die gebohrten Löcher 26 und 28 im Bek-kenknochen Schrauben hindurchgesteckt. Die Schale selbst kann mit einer Anzahl derartiger Löcher versehen sein, oder es ist möglich, dass die Löcher in der Schale länglich sind, so dass der Arzt die Möglichkeit hat, die Löcher im Beckenknochen in eine Richtung zu bohren, die ihm aufgrund von Zustand und Form des Knochens am geeignetsten erscheint. In der Zeichnung sind zwei Schrauben 36, 38 gezeigt, was jedoch keinerlei Begrenzung bedeutet. Vielmehr kann der Arzt so viele Schrauben setzen, wie er als nötig betrachtet. Man kann auch ins Auge fassen, dass wenigstens eine Schraube durch die Metallschale hindurch in den Beckenknochen hineinführt. Die Mutter auf dieser Schraube kann auf dem Bolzen von der Innenseite des Beckens her befestigt werden.

Dies lässt sich mit einem kurzen Schnitt erreichen, der mitten durch den Sartorius-Muskel unter dem Iliopsoas-Muskel geführt ist. Eine zweite Schraube kann in einer darüber-liegenden oder seitlichen Richtung durch die Metallschale und den Knochen geführt sein. Die Mutter auf diesem Bolzen kann wieder an der Seitenfläche des Ilium unterhalb des Anfangs des Gluteus medius- und des Gluteus minimus-Muskels angebracht werden. Diese Schrauben und Muttern sorgen für eine vorübergehende starre Befestigung während des Einsetzens der Schale und während neue Knochenteile in die Poren der Oberfläche 34 einwachsen.

Die innere Fläche 44 der Gelenkschale 32 weist verschiedene Rastvorsprünge 46 auf. Diese Vorsprünge 46 dienen dazu, eine austauschbare, z. B. aus Polyäthylen geformte

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Gelenkpfanne 48 zu halten, in der der metallische, kugelige Oberschenkelknochenteil des Gelenks gelagert ist und sich drehen kann, wie dies nachfolgend noch beschrieben wird. Die Fig. 1 zeigt, dass die Innenfläche der Hüftgelenkpfanne 48 glatt ist zur Aufnahme des kugeligen Oberschenkelknochenteils. Die Gelenkpfanne 48 weist auf ihrer Aussenfläche 50 eine Anzahl von Schlitzen 52 auf, welche der Anzahl Rastvorsprünge 46 entsprechen. Zusammen stellen die Schlitze 52 und die Vorsprünge 46 eine Art Bajonettverra-stung dar, mit der die Gelenkpfanne 48 in der Schale 32 gehalten wird. Diese Ausbildung ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Aussenfläche 50 ist darüber hinaus mit Aussparungen 54 für die Köpfe 56 der Schrauben 36 und 38 versehen.

Die Gelenkpfanne 48 besteht zweckmässig aus Polyäthylen von sehr hohem Molekulargewicht, wie es beispielsweise durch die Firma Rhure Chemie unter der Bezeichnung RCH 1000 auf den Markt kommt. Dieser Werkstoff ist auf dem Gebiet der Medizin bekannt. Die Pfanne 48 kann wegen der lösbaren Rastverbindung ausgetauscht werden, ohne dass deshalb die Gelenkschale mit ausgetauscht werden muss. Wenn also die Kunststoffpfanne 48 wegen Abnutzung ersetzt werden muss, lässt sich dies durchführen, ohne dass in einer schweren Operation die Gelenkschale, in deren poröse Oberfläche 34 der Knochen hineingewachsen ist, entfernt werden muss. Es ist denkbar, dass im Laufe der Zeit bessere Werkstoffe entwickelt werden als das Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht. Eine aus einem solchen Werkstoff hergestellte Gelenkpfanne kann dann gleich bei dem Einsetzen der Beckenknochen-Gelenkschale 32 verwendet werden oder erst, wenn ein Austausch der Gelenkpfanne 48 erforderlich wird.

Die Fig. 5 zeigt die Art und Weise, wie das obere Ende des Oberschenkelknochens für den Implantiervorgang vorbereitet wird. Ein Loch 66 wird durch den Kopfteil 62 am Oberschenkelhals 64 bis zur gegenüberliegenden Seite des Oberschenkelknochens durchgebohrt. Das Loch 66 kann von der dem Oberschenkelhals gegenüberliegenden Seite her eine Bohrungserweiterung haben, wie dies bei 70 dargestellt ist. Das gebohrte Loch 66 ist einem Schaft 72 angepasst, mit dem eine becherförmige Kugelkappe 74 als metallischer Oberschenkelknochenteil ausgerichtet und befestigt wird. Nachdem das Loch gebohrt ist, wird der beschädigte Gelenkkopf 60 am Oberschenkelhals 64 abgefräst, so dass der Kopfteil 62 von verminderter Grösse aus gesundem Knochen übrigbleibt. Die verminderte Grösse des Oberschenkel-Gelenkkopfes 62 wird zum Teil durch die Grösse des Oberschenkelhalses 64 vorgegeben. Das Abfräsen ist erforderlich, um das Volumen des Kopfes so weit zu verringern, dass der Knochen die zu implantierende Kugelkappe 74 aufzunehmen vermag. In der Fig. 5 ist eine Darstellung des abgefrästen Teiles 60 gezeigt.

Die Kugelkappe 74 sollte aus demselben Material wie die Gelenkschale 32 gefertigt sein und eine Ausnehmung 76 haben, die der Form des bearbeiteten Kopfteiles 62 des Oberschenkelknochens entspricht. Die Innenfläche der Ausnehmung 76 einschliesslich des Bodens 80 und der zylindrischen Seitenwand 81 ist von gleicher Oberflächenbeschaffenheit wie die Oberfläche 34 der Schale 32, so dass vom Kopfteil 62 des Knochens Knochengewebe einwachsen kann, damit die Kugelkappe 74 biologisch befestigt wird. Eine Hülse 82 erstreckt sich durch eine Bohrung in einer Platte 84 und steckt in dem erweiterten Abschnitt 70 des Loches 66 im Oberschenkelknochen. Befindet sich die Hülse 82 im Knochen, dann liegt die Platte 48 gegen die Aussenfläche des Oberschenkelknochens an, und damit sich die Platte nicht dreht, kann sie mit einer Schraube 86 durch ein Loch in der Platte 84 im Knochen befestigt werden, wie dies die Fig. 1 zeigt. Die Hülse 82 besitzt eine Keilnut 88 in Achsrichtung auf ihrer Innenbohrungsfläche, und ein radial abstehendes Keilglied 90 an der Aussenfläche des Schaftes 72 greift in die Keilnut 88 ein, so dass sich der Schaft gegenüber der Hülse nicht drehen kann. Der Schaft 72 sitzt fest im Boden 80 der s Becherausnehmung 76, so dass die beiden Teile eine Einheit bilden. Sie können jedoch auch zwei einzelne Elemente sein, die auf gewöhnliche Weise miteinander fest verbunden sind. Der Schaft wird mit Hilfe einer Zugschraube 96 festgelegt, die in Zusammenarbeit mit der Platte 84 und der Hülse 82 io als Zugelement dient. Wenn die Schraube 96 festgezogen ist, drückt ihr Kopf 100 gegen das äussere Ende 102 der Hülse 82. Wird die Schraube weitergedreht, so wird der Schaft 72 eingezogen, wobei die Kugelkappe 74 fest auf den Oberschenkelhals 64 gezogen und daran festgelegt wird. Auf diese i5 Weise wird das Einwachsen von Knochengewebe in die poröse Innenfläche gefördert, ohne dass faseriges Gewebe entstehen kann.

Der Schaft 72 sorgt nicht nur für die Befestigung der Kugelkappe 74 während des Einwachsens von Knochengewebe, 20 sondern verstärkt auch den Oberschenkelhals, so dass weniger leicht Brüche auftreten können.

Der Fachmann erkennt aus der vorstehenden Beschreibung, dass ganz neuartige Hüftgelenkschalen- und Oberschenkelknochen-Komponenten geschaffen wurden, die 25 mehrere Vorteile haben. Die Hüftgelenkschalen-Komponen-te ist eine Kombination aus der metallischen Gelenkschale 32 mit poröser Oberfläche auf der Aussenseite, welche mit Presssitz in die genau ausgefräste halbkugelförmige Ausnehmung 23 im Beckenknochen 10 eingesetzt wird. Mit einer 30 oder mehreren Schrauben 36, 38 wird die Gelenkschale 32 vor dem Einsetzen der Gelenkpfanne 48 vorübergehend sofort am Knochen befestigt. Die z. B. aus Polyäthylen bestehende Gelenkpfanne 48 kann ausgewechselt werden,

wenn sie abgenützt ist oder wenn bessere Materialien zur 35 Verfügung stehen. Die neuartige Oberschenkelknochen-Komponente besteht aus der Kugelkappe 74 mit poröser Innenfläche, in die gleich wie bei der Aussenfläche der Schale 32, Knochengewebe einwachsen kann. Der Schaft 72, der z.B. eine vorübergehende Befestigung der Kugelkappe 74 40 bilden kann, bildet ausserdem eine Verstärkung des Oberschenkelhalses 64, und die Anpressung schafft die beste Form einer stabilen Lagerung, wodurch das Einwachsen von Knochengewebe in die Ausnehmung 76 begünstigt wird. Der Schaft 72 selber kann eine poröse Oberfläche haben, so dass 45 dadurch ein zusätzlicher Bereich für das Einwachsen von Knochengewebe geschaffen wird und sich damit eine erhöhte Festigkeit des gesamten Systems ergibt. Aufgrund der beschriebenen Befestigungsmethode kann eine sofortige Festlegung der Komponenten mit mechanischen Mitteln erzielt so werden, so dass Knochengewebe in die porösen Oberflächen hineinwachsen kann und die Gelenkprothese auf biologische Art festgelegt wird.

In den Fig. 7 bis 11 ist eine Darstellung der Gelenkteile eines Ellbogengelenkes wiedergegeben. Die Fig. 7 und 8 zei-55 gen das Ellbogengelenk vor dem Anbringen der Prothesenteile in Vorder- und in Seitenansicht. Der Oberarmknochen 120 fügt sich mit seinem unteren Ende 122, das als Ellbogengelenk bekannt ist, in eine Ausnehmung 124 am oberen Ende der Elle 126 und der Speiche 128 ein. In der Fig. 7 ist 6o die untere Fläche des Oberarmknochens von einer gestrichelten Linie 130 durchtrennt, wodurch die Höhe angedeutet wird, bei der der Oberarmknochen bei der Vorbereitung zur Aufnahme einer Metallkappe 132 abgefräst wird. Die Metallkappe 132 ist mit einer strukturierten Innenfläche 134 65 ähnlich den Flächen versehen, wie sie an den Komponenten der Hüftgelenkprothese vorgesehen war, und eine augenblickliche und sichere Befestigung der Kappe wird mit Hilfe von Schrauben 136 bzw. 138 erzielt, die durch Löcher 140,

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142 hindurchgesteckt werden, die in den Gelenkkopf des Oberarmknochens hineingebohrt werden, nachdem das untere Ende des Gelenkkopfes in der Ebene der Linie 130 abgefräst worden ist. Die Schrauben 136, 138 haben Köpfe 144, die innerhalb der Fläche der Metallkappe 132 in entsprechenden Ausnehmungen liegen. Die Schrauben erstrecken sich durch die Löcher 140, 142 und sind an ihren anderen Enden mit Hilfe von Muttern 146 festgelegt, die sich mit Köpfen 148 an den Aussenflächen des Oberarmknochens im Bereich seitlich des Ellbogengelenkkopfes abstützen. Wie bei den Hüftgelenk-Komponenten gemäss Fig. 1 bis 6 wird auch im vorliegenden Fall eine Metallkappe 132 durch zwei Schrauben mit Muttern festgelegt, wodurch eine sofortige und sehr feste Verbindung erzeugt wird, über die die Kappe fest gegen den Oberarmknochen mit einer Anpresskraft an der Berührungsfläche zwischen Knochen und Prothesenteil gezogen wird.

In Fig. 9 sind zwei Schrauben 136,138 zur Befestigung dargestellt, die quer durch das untere Ende des Oberarmknochens verlaufen und einander überkreuzen, doch können diese Schrauben auch in anderer Richtung geführt sein, was von der Grösse und dem Zustand des Oberarmknochens abhängt. So können die Löcher für die Schrauben beispielsweise so gebohrt sein, wie sie bei 150 und 152 in Fig. 7 gestrichelt angedeutet sind, wobei dann die Muttern sich auf den oberseitigen Flächen des Ellbogengelenkkopfes abstützen.

In Fig. 10 ist das als Gelenkschale dienende Prothesenteil gezeigt, das in die Ausnehmung 124 eingesetzt wird. Die Ausnehmung wird in der Elle vorbereitet, wie dies mit gestrichelter Linie 160 in Fig. 8 angedeutet ist, und anschliessend wird eine Schale 162 mit strukturierter und poröser Oberfläche 164 fest in die Ausnehmung in gleicher Weise eingebettet, wie dies mit der Hüftgelenkschale 32 des oben beschriebenen Gelenkes geschehen ist. Löcher 165 und 166 können von der Ausnehmung 124 her in die Elle hineingebohrt werden und nehmen dann Schraubbolzen 168 auf, die in Gewindelöcher 170 in der konvex gekrümmten Schale 162 eingeschraubt werden. Die äusseren Enden der Schraubbolzen 168 werden mit Hilfe von Muttern 172 abwärts gezogen. Wenn die Muttern 172 dann festgezogen sind, ist die Schale 162 über die Schraubbolzen 168 fest auf ihren Platz gezogen worden. Knochengewebe kann dann in die poröse Oberfläche einwachsen. Eine Gelenkpfanne 174, z.B. aus Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht, ist abnehmbar in die konkave Fläche der Schale 162 in gleicher Weise eingesetzt, wie dies bereits in Fig. 4 in Verbindung mit der Hüftge-lenk-Beckenknochen-Komponente beschrieben wurde. Die glatte Innenfläche der Polyäthylen-Gelenkpfanne nimmt den als einstückige Metallkappe 132 geformten Gelenkteil auf, so dass eine Gelenkbewegung möglich ist.

Eine andere Art der Befestigung der schalenförmigen Komponente am Oberarmknochen ist in Fig. 11 dargestellt. Hierbei ist an einer Metallschale 180 ein Schaft 182 angeformt, der in eine Bohrung 184 eingesteckt wird, die längs in den Oberarmknochen eingebracht ist. Die Innenfläche 186 der Schale ist wiederum strukturiert und porös, und auch der Schaft 182 kann eine strukturierte und poröse Oberfläche haben, so dass Knochengewebe dort einwachsen kann. Ein Paar Querlöcher 188 ist durch den Oberarmknochen so hindurchgebohrt, dass die Löcher auch durch das vertikale Loch 184 hindurchgehen. Löcher 190 im Schaft 182 nehmen dann Schrauben 192 auf, die durch die Querlöcher 188 hindurchgesteckt und mittels Muttern 194 auf der anderen Seite des Knochens festgelegt werden. Die Schrauben 192 können in ihrem Schaftbereich keilförmig ausgebildet sein, wie dies bei 196 in der Zeichnung angedeutet ist, so dass sie den Schaft 182 nach oben ziehen, wenn sie durch die Löcher 190 im Schaft hineingezogen werden, wodurch eine hinreichende

Anpresskraft zwischen der porösen Innenfläche 186 der Kappe 180 und der gegenüberliegenden Oberfläche 200 des Oberarmknochens 120 auftritt.

In den Fig. 12 und 13 ist eine Ausführungsform des künstlichen Gelenkes als Schultergelenkprothese gezeigt. In Fig. 12 ist die Schulterblattgelenkpfanne 210 dargestellt, die die Kugelgelenkfläche des Schulterblattes 212 bildet, an der der Kugelgelenkkopf 214 des Oberarmknochens 216 anliegt. In Fig. 13 sind die entsprechenden Skeletteile in Verbindung mit Teilen eines erfindungsgemässen, künstlichen Gelenkes gezeigt. Analog den anderen Ausführungsbeispielen ist die am Schulterblatt befindliche Ausnehmung so ausgefräst,

dass sie eine Schale 220 aus Metall mit einer strukturierten und porösen Oberfläche 222, welche dem Schulterblattknochen 212 zugewandt ist, aufnehmen kann. Durch den Knochen 212 sind ein oder mehrere Schraubenlöcher gebohrt zur Aufnahme von Schrauben 224, deren Köpfe in der konkaven Oberfläche 226 der Schale 220 liegen. Die Schrauben 224 werden durch Muttern 228 gehalten, wodurch an der Berührungsfläche zwischen der strukturierten und porösen Oberfläche 222 der Schale und dem Knochen eine hinreichende und erhebliche Anpresskraft erzeugt wird. Auf diese Weise ist eine zwischenzeitliche Festlegung erreicht. Die Schale 220 ist mit einer Gelenkpfanne 230 aus z.B. Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht ausgekleidet, die darin auf dieselbe Art und Weise festgelegt sein kann, wie es in Verbindung mit der Hüftgelenkpfanne beschrieben wurde.

In den Gelenkkopf 214 des Oberarmknochens ist ein Loch 232 gebohrt, und der Gelenkkopf selbst ist abgefräst, wie dies bei 234 angedeutet ist und wie es in ähnlicher Form auch beim Gelenkkopf des Oberschenkelknochens ausgeführt wird. Eine becherförmige Metallkugelkappe 236 mit strukturierter und poröser konkaver Innenfläche 238 wird mit Hilfe eines Schaftes 240 an der Kugelkappe 236 fest auf den Kopf 214 des Oberarmknochens gezogen. Eine Hülse 242 ist in einen erweiterten Abschnitt des Loches 233 eingesetzt und eine Schraube 246 in den Schaft 240 eingeschraubt. Die glatte Aussenfläche 248 der Kugelkappe 236 kann sich in der glatten, konkaven Innenfläche der Gelenkpfanne 230 drehen. Sowohl vom Kopf des Oberarmknochens als auch vom Schulterblattknochen her kann Knochengewebe in die rauhen Oberflächen einwachsen, da die Gelenkkomponenten mit Hilfe der Schrauben-Bolzen-Verbindung sofort starr festlegbar sind.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen das erfindungsgemässe künstliche Gelenk in Anwendung bei einem Kniegelenk. Fig. 14 zeigt das untere Ende 260 des Oberschenkelknochens 262, bei dem eine gestrichelte Linie 264 andeutet, wie das Gelenk für die Vorbereitung zur Aufnahme eines Gelenkprothesenteils präpariert und abgefräst wird. Ähnliches gilt für das obere Ende 266 des Schienbeins 268, das ebenfalls zur Aufnahme eines Prothesenteils präpariert wird. Ferner werden Löcher 272 und 274 in den Oberschenkelknochen 262 und Löcher 276 und 278 in das obere Ende des Schienbeins zur Aufnahme von Befestigungsschrauben eingebohrt. In Fig. 15 ist eine Metallkappe 280 gezeigt, die mit Schraubbolzen 282 und 284 und zugehörigen Muttern 286 und 288 am unteren Ende des Oberschenkelkopfes festgelegt ist. Die Metallkappe 280 hat eine strukturierte und poröse Innenfläche 290, die fest gegen das untere Ende 260 des Oberschenkelknochens 262 gezogen wird, so dass die Kappe 280 durch das Einwachsen von Knochengewebe biologisch fixiert wird. Die Schrauben und Muttern erzeugen an der Grenzfläche zwischen der Schale und dem Knochen die erforderliche Pressung und legen das Prothesenteil damit von Anfang an fest.

Am oberen Ende des Schienbeins ist eine allgemein mit Basisplatte 292 bezeichnete Gelenkschale 294 aus Metall mit strukturierter und poröser Oberfläche 296 angeordnet, mit s

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der sie gegen einen ausgefrästen Oberflächenabschnitt des oberen Endes des Schienbeins 268 anliegt. Ein Paar von Schrauben 298 und 300 sind durch die Löcher 276 und 278 hindurchgesteckt, die in den Schienbeinkopf hineingebohrt sind. Sie bewirken an der Grenzfläche zwischen der Basisplatte 292 bzw. der Gelenkschale 294 und dem Knochen durch das Festziehen der Muttern 302 und 304 die erforderliche Pressung. Eine Gelenkpfanne 306 aus z. B. Polyäthylen mit sehr hoher Dichte ist auf der Oberfläche 308 der Gelenkschale 294 befestigt und kann auf dieselbe Art und Weise gehalten sein, wie dies in der Fig. 4 im einzelnen gezeigt ist. Zwei konkave Flächen 310 und 312 in der Pfanne 306 bilden die Lagerflächen für kugelige Kappenabschnitte 314 und 316 der Metallkappe 280 am Oberschenkelknochen 262.

Fig. 16 zeigt eine andere Befestigungsart der Metallkappe am Oberschenkelknochen und der Basisplatte bzw. Gelenkschale am Schienbein. Diese Befestigungsart entspricht der zweiten Alternative der Befestigung beim künstlichen Ellbogengelenk gemäss Fig. 10. Befestigungsschrauben 320 und 322 verlaufen bezüglich der Seitenflächen der Gelenkköpfe der Knochen, ohne dass sie sich überkreuzen, wie dies bei der Ausführungsform gemäss Fig. 15 geschieht. Die Schraubbolzen sind in Sacklöcher 324 eingeschraubt, die sich in den im wesentlichen konkaven Abschnitten der Metallkappe erstrecken. Mit Muttern 326 wird die Pressung für die einstweilige Befestigung der Metallkappe erzielt. In ähnlicher Weise wird mit Bolzen 330 und 332 und zugehörigen Muttern 334 die Pressung der Schienbein-Gelenkschale 336 mit ihrer strukturierten und porösen Oberfläche 338 hervorgerufen. Die Gelenkschale 336 trägt eine Gelenkpfanne 340,

die austauschbar auf die Gelenkschale 336 aufgesetzt ist. Es besteht auch die Möglichkeit, dass sich die Bolzen von dem Zwischenraum 342 aus erstrecken, wie dies durch die gestrichelten Linien 344 und 346 in Fig. 14 angedeutet ist.

5 Bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die Prothesenteile sofort starr am Knochen festgelegt, so dass Knochengewebe in die porösen, allenfalls zusätzlich strukturierten Oberflächen einwachsen kann, womit eine biologische Form der Befestigung erreichbar ist. Die verwen-10 deten Schraubbolzen und ihre Muttern od. dgl. üben auf den Knochen lediglich Kompressionskräfte aus. Es sei noch bemerkt, dass der der Abnutzung unterworfene Teil des künstlichen Gelenks, der als Kunststoffteil ausgebildet ist, ohne Zerstörung des eingewachsenen Knochengewebes, welches 15 eine hervorragende Verankerung der Metallkomponenten darstellt, ausgetauscht werden kann.

Mit dem künstlichen Gelenk kann eine Gelenkprothese geschaffen werden, deren Metallteile einen porösen Oberflä-20 chenabschnitt aufweisen, in welchen Knochenteile einwachsen können. Eine Polyäthylen-Gelenkpfanne ist herausnehmbar in das eine Metallteil eingesetzt. Zur Gelenkprothese gehört weiterhin eine metallische Gelenkkappe mit poröser Innenfläche, in deren Poren ebenfalls Knochengewebe 25 einwachsen kann, so dass sich auch die Gelenkkappe fest und dauerhaft mit dem Knochen verbinden kann. Mit Befestigungselementen sind die Metallteile mit den Knochen fest verbindbar. Damit kann eine sofortige starre Festlegung der Gelenkteile erreicht und das Einwachsen des Knochenge-30 webes begünstigt werden.

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4 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Künstliches Gelenk zur Implantierung am menschlichen Körper, gekennzeichnet durch eine metallische Gelenkschale (32; 162; 220; 294), die in einer Ausnehmung (24; 160; 270) am Knochen (10; 126; 212; 262) der einen Gelenkstelle befestigbar ist und eine poröse Oberfläche (34; 164; 222; 296) aufweist, in deren Öffnungen Knochensubstanz einwachsen kann, durch Schraubbolzen (36, 38; 168; 224; 298; 300), die an der Gelenkschale (32; 162; 220; 294) angreifen und mit denen die Gelenkschale während der Anfangsphase des Ein-wachsens der Knochenteile in die poröse Oberfläche (34; 164; 222; 296) befestigbar ist, eine austauschbar in der Gelenkschale befestigbare Auskleidung (48; 174; 230; 306) zur Aufnahme einer metallischen, kugelflächig gestalteten Gelenkkomponente (74; 132; 180; 236; 280), die in die Auskleidung (48; 174; 230; 306) passt und zur Befestigung am Knochen (12; 120; 216; 262) der anderen Gelenkstelle eine poröse Oberfläche (81; 134; 186; 238; 290) aufweist, in die Knochenteile einwachsen können, und Schraubmittel, durch welche die kugelflächig gestaltete Gelenkkomponente in Löchern des zugeordneten Knochens vorübergehend zu befestigen bestimmt ist.
2. Künstliches Gelenk nach Anspruch 1 in der Form eines künstlichen Hüftgelenkes, gekennzeichnet durch eine metallische Hüftgelenkschale (32), die in eine Ausnehmung (24) im Beckenknochen (10) einsetzbar ist und eine in ihrer Form strukturiert ausgebildete Aussenfläche (34) hat, in welche Knochengewebe einwachsen kann, an der Gelenkschale (32) anzugreifen bestimmte Schraubbolzen (36, 38) zur Befestigung der Gelenkschale am Beckenknochen (10), insbesondere während der Anfangsphase des Einwachsens von Knochengewebe in die strukturiert ausgebildete Aussenfläche (34), eine in der Gelenkschale (32) zur Aufnahme des Oberschenkelgelenkkopfes befestigte Gelenkpfanne (48), einen metallischen Oberschenkel-Kugelkopf (74), der in die Gelenkpfanne passt und eine Ausnehmung (76) zur Aufnahme des oberen Endes (62) des Oberschenkelknochens (12) aufweist, wobei die Innenfläche (80, 81) der Ausnehmung (76) poröse und strukturiert ausgebildet ist, so dass Knochengewebe einwachsen kann, und Mittel (84-102) einschliesslich s eines Schaftes (72), der innerhalb der Ausnehmung (76) des Oberschenkel-Kugelkopfes (74) befestigbar ist und ein im Oberschenkelknochen (12) anzubringendes Loch (66, 70) zu durchsetzen bestimmt ist zwecks Befestigung des Oberschen-kel-Kugelkopfes (74) am oberen Ende des Oberschenkelkno-lo chens.
3. Künstliches Gelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (72) des Kugelkopfes (74) eine strukturiert ausgebildete Oberfläche aufweist, um das Einwachsen von Knochensubstanz in diese Oberfläche zu er-

i5 möglichen.
4. Künstliches Gelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (72) lösbar im Oberschenkel-Kugelkopf (74) eingesetzt ist.
5. Künstliches Gelenk nach Anspruch 2, gekennzeichnet 20 durch eine den Schaft (72) in einer Bohrung (66, 70) des

Oberschenkelknochens (12) längsverschiebbar zu führen bestimmte Hülse (82) mit einer axialen Bohrung (88) zur Aufnahme des Schaftes (12), und einer den Schaft in dieser Hülse in axialer Richtung vorzuspannen bestimmte Schraube 25 (96), um den Kugelkopf (74) in enge Anlage mit dem oberen Ende (62) des Oberschenkelknochens (12) zu ziehen.
6. Künstliches Gelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (82) mit einer Platte (84) versehen ist, welche das distale Ende (102) der Hülse (82) auf

30 der Oberfläche des Oberschenkelknochens (12) abzustützen bestimmt ist.
7. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkschale (32; 162; 220; 296) aus Metall, und die Auskleidung (48; 174; 230;

35 306) aus Kunststoff besteht.