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Hüftgelenk-Endoprothesenteil
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Die Erfindung betrifft ein Hüftgelenk-Endoprothesenteil, dessen dem
Femuranteil entsprechender Teil im Femurschaft verankert ist.
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Die bisher bekanntgewordenen Hüftgelenk-Endoprothesen sind, soweit
der von der Hüftgelenkpfanne aufzunehmende Kopf betroffen ist, so gestaltet worden,
daß der zu ersetzende Femuranteil, der zuvor durch einen ebenen Trennschnitt vom
Femur entfernt worden ist, in seiner Größe und nach Richtung der Mittelachse den
Originalteilen genau entsprechend nachgebildet wird. Diese letztlich aus der üblichen
Präparation des Oberschenkelknochens folgende Formgebung einer Hüftgelenk-Endoprothese
hat sich als ungünstig erwiesen.
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In der gegen die Horizontale stark geneigten Auflageebene des Femuranteiles
treten sehr große Scherspannungen und in dem Prothesenschaft entsprechend große
Biegespannungen auf.
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Man hat dies durch eine Zementierung zwischen den Berührungsflächen
von Prothesenschaft und Femurschaft zu vermeiden versucht, jedoch oftmals ohne den
angestrebten Erfolg; die durch die Reaktionskräfte bedingten Knochenbelastungen
waren häufig so groß, daß partielle isreparable Gewebeschäden und -zerstörungen
auftraten, die letztlich zur Herausnahme der Endoprothese zwangen.
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Hinzu kommt, daß man bisher wegen der großen Scher- und der aus dem
Biegemoment resultierenden Zugspannungen innerhalb des Prothesenmaterials für dasselbe
stets Metall verwenden muß, das sich als schlecht körperverträglich erwiesen hat,
so daß früher oder später Abwehrreaktionen innerhalb des Knochengewebes auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hüftgelenk-Endoprothesenteil
der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das in der Normalstellung des Hüftgelenkes
und im Zustand
höchster Belastung vernachlässigbar geringen Scherkräften,
nur kleinen Biegemomenten und Überwiegend Druckkräften ausgesetzt ist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Lot von dem Mittelpunkt
des Femurkopfes auf die Kragenebene in denjenigen Bereich des Kragens fällt, der
zur Auflage auf die mediale Kortikalis des Femurschaftes bestimmt ist, und daß der
Kragen um 65° gegen die Längsachse des Prothesenschaftes geneigt ist. Bei dieser
Zuordnung der Lage des Femurkopfes zum Kragen des Endoprothesenteiles treten nach
der Implantation desselben überwiegend Druckkräfte innerhalb des Endoprothesenteiles
und der Auflagefläche des Kragens derselben auf. Eine Zementierung ist nicht mehr
erforderlich. Das erfindungsgemäße Hüftgelenk-Endoprothesenteil wird so implantiert,
daß der Kragen degselben nahezu waagerecht verläuft. Hierzu ist ein neuartiger Anschnitt
des Femurs erforderlich, der jedoch operativ keine Schwierigkeiten bereitet und
später noch erläutert wird. Durch die Optimierung des Kraftverlaufes innerhalb des
erfindungsgemäßen Hüftgelenk-Endoprothesenteiles wird die Humanimplantation der
bisher nur veterinär implantierten Hüftgelenk-Endoprothesenteile aus vo llker amischem
Werkstoff oder keramischem Verbundwerkstoff ermöglicht.
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In Ausgestaltung der Erfindung hat der Prothesenschaft einen Doppel-T-ftrmigen
Querschnitt und seine mediale Seitenwandung ist so gekrÜmmt, daß eine weitgehende
Konformität mit der korrespondierenden Narkhöhlenwandung des Femurschaftes vorliegt.
Diese Foragestaltung des Prothesenschaftes bringt erhebliche Vorteile mit sich.
Da die Resultierenden der auftretenden Biegemomente zwangsläufig in derjenigen Ebene
liegen messen, in der die Mittelachsen des Prothesenschaftes und des Prothesenhalses
verlaufen, kann jetzt der Doppel-T-förmige Prothesenschaft, der unter geringstmöglichem
Materialaufwand hergestellt wird, dieses Biegemoment aufnehmen.
Die
entsprechend der korrespondierenden Markhöhlenwandung des Femurschaftes gekrümmte
mediale Seitenwandung des Prothesenschaftes gewährleistet dort eine große Auflagefläche,
so daß her die Kräfte ohne örtlich unzuträglich hohe Druckspannungen in den Femurschaft
eingeleitet werden können.
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Da nach einem weiteren Erfindungsgedanken der Querschnitt des Prothesenschaftes
so bemessen ist, daß die Stegflanken in streifenförmigen Kontakt mit der Narkhöhlenwandung
des Femurschaftes treten, ist nicht nur die bereits erwähnte günstige Kraftübertragung
auf die Kortikalis des Femurschaftes gewährleistet, sondern auch eine absolute Sicherheit
gegen jedes Verdrehen dieses Prothesenschaftes innerhalb der Markhöhle des Femurschaftes
gegeben.
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Das Widerstandsmoment des im Querschnitt Doppel-Tlförmigen Prothesenschaftes
wird im allgemeinen so groß sein, daß die auftretenden Biegemomente auch dann noch
mit ausreichend niedriger Materialspannung aufgenommen werden können, wenn der Steg
dieses Prothesenschaftes in Ausgestaltung der Erfindung eine oder mehrere Ausnehmungen
enthält. Diese Ausnebmungen bringen nicht nur eine erwünschte Gewichtsverminderung
des Endoprothesenteiles mit sich, sondern sie gestatten auch ein innigeres Einwachsen
der Spongiosa in den Prothesenschaft.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Hüftgelenk-Endoprothesenteiles
ist darin zu erblicken, daß wegen der geschilderten günstigen Kraftübertragungsverhältnisse
sowie der Formgestaltung derselben jetzt erstmals auch ein vollkeramischer Werkstoff
und/oder keramischer Verbundwerkstoff für die Herstellung derartiger Endoprothesen,
die für die Humanimplantation bestimmt sind, Verwendung findet. Ein derartiger vollkeramischer
Werkstoff oder auch ein keramischer
Verbundwerkstoff bietet für
den hier angegebenen Anwendungsfall gegenüber dem Metall sehr erhebliche Vorteile.
So ist der vollkeramische Werkstoff wesentlich gewebeverträglicher als Metalle und
darüber hinaus, im Gegensatz zu den Metallen, völlig korrosionsfest und inert gegen
sonstige chemische Einflüsse. Dies führt dazu, daß bei entsprechender Oberflächenbearbeitung
des Gelenkkopfes sowie der Gleitfläche der Gelenkpfanne die Reibungsverhältnisse
innerhalb des so gebildeten Hüftgelenkes über längste Zeiträume hinweg völlig konstant
bleiben.
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Die Erfindung sei im folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Hüftgelenk-Endoprothese
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 die Vorderansicht des oberen Teiles eines Femurs,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Femur gemäß Fig.l mit implantiertem herkömmlichen
Hüftgelenk-Endoprothesenteil, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den oberen Femurschaft
und den benachbarten Hüftpfannenknochenabschnitt mit implantiertem erfindungsgemaßen
HUftgelek-indoprothesenteil, Fig. 4 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Hüftgelenk-Endoprothesenteiles
aus Metall, Fig. 5 die Seitenansicht des Hüftgelenk-Endoprothesenteiles gemäß Fig.4,
Fig. 6 die Draufsicht des Hüftgelenk-Endoprothesenteiles gemäß den Fig.4 und 5,
Fig.
7 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Hüftgelenk-Endoprothesenteiles aus Voilkeramik,
Fig. 8 die Seitenansicht des HÜftgelenk-Endoprothesenteiles gemäß Fig.7 und Fig.
9 die Draufsicht des Hüftgelenk-Endoprothesenteiles gemäß den Fig.7 und 8.
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Gemäß den Fig.l und 2 wird bisher zum Ersatz des Femurkopfes 1 des
Femurschaftes 2 der ebene Trennschnitt 3 gelegt, der nahezu senkrecht verläuft.
In dieser Schnittebene treten nach dem Einsetzen des herkömmlichen Endoprothesen
teiles 4 mithin überwiegend schädliche Scherspannungen und ein sehr großes Biegemoment
auf, die sowohl das Material des Endoprothesenteiles 4 als auch dasjenige des Femurschaftes
2 in äußerst ungünstiger Weise beanspruchen.
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Völlig anders liegen die Verhältnisse bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten
und implantierten Hüftgelenk-Endoprothesenteil, das aus dem kugelförmigen Kopf 5,
dem Prothesenhals 6, dem Kragen 7 und dem Prothesenschaft 8 besteht. Die Neigung
der Mittelachse 9 des Prothesenhalses 6 gegen die Normale der Auflageebene des Kragens
7 beträgt hier nur etwa 15° , während die Neigung der Mittelachse 10 (s.Pig.4) des
Prothesenschaftes 8 gegenüber dieser Normalen des Kragens 7 rund 10° beträgt. Das
gesamte Htlftgelenk-Endoprothesenteil ist mithin gestreckter als die herkömmliche,
stark gebogene, wodurch sich bereits ein günstigerer Kraftverlauf innerhalb derselben
ergibt.
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Durch die aus Fig.3 ersichtliche Implantationslage wird zudem eine
bessere Einleitung der auftretenden Kräfte in den Femurschaft 2 erreicht. Zu diesem
Zweck werden ein senkrechter, nur noch das koxale Femurende stehen lassender und
ein
nahezu waagerechter, den Femurkopf vollständig auslösender Schnitt
gelegt. Danach wird die in dem Tubus des Femurschaftes 2 befindliche Spongiosa herausgeschält
und der Prothesenschaft 8 des erfindungsgemäßen Hüftgelenk-Endoprothesenteiles in
den Tubus gesteckt, innerhalb dessen er zufolge seiner dargestellten Form und insbesondere
wegen seines Doppel-T-förmigen Querschnittes, sich in vier definierten streifenförmigen
Zonen an der Kortikalis abstützend, verdrehungssicher ruht.
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Statt der bisher überwiegenden Biege- und Scherkräfte werden jetzt
überwiegend Druckkräfte von dem Kopf 5 über den Prothesenhals 6 auf den Kragen 7
übertragen, so daß auch die Schnittflächen der Kortikalis und teilweise auch der
Spongiosa im oberen Femurbereich durch die gut aufnehmbaren Druckkräfte belastet
werden.
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Wie aus den Fig. 3, 4 und 7 ersichtlich, kann der Steg des im Querschnitt
Doppel-T-förmigen Prothesenschaftes 8 durch die Ausnehmungen 12 geschwächt werden,
ohne daß dadurch die Materialbeanspruchung unzulässige Werte annimmt. Dies führt
nicht nur zu der gewünschten Gewichts- und Materialeinsparung, sondern bietet außerdem
die Möglichkeit eines besseren Einwachsens der Spongiosa in den Prothesenschaft
8.
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Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß der Kopf 5 innerhalb
der in den Hüftpfannenknochen 13 implantierten Gelenkpfanne 14 gleitet.
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Da durch die vorliegende Erfindung erstmals die Verwendung einer vollkeramischen
Hüftgelenk-Endoprothese ermöglicht worden ist, zeigen die Fig.7 bis 9 die besondere
Ausgestaltung einer derartigen Endoprothese, die sich hinsichtlich der Neigung des
Prothesenhalses 6'bzw. des Prothesenschaftes 8' von derjenigen des Prothesenschaftes
8 bis Prothesenhalses 6 des Metall-Endoprothesenteiles gemäß den Fig.
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4 - 6 nicht unterscheidet. Es wurde gemäß diesem Ausführungsbeispiel
lediglich die Dicke des Kragens 7' gegenüber derjenigen des Kragens 7 erhöht und
die Übergänge zwischen dem Kragen 7' und dem Hals 6t wurden in der der Keramik gemäßen
Weise sanft gerundet, um Kerbwirkungen zu unterbinden.
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Liste der Zeichnungspositionen 1 Femurkopf 2 Femurschaft 3 Trennschnitt
4 Endoprothesenteil 5 Kopf 6, 6' Prothesenhals 7, 7' Kragen 8, 8' Prothesenschaft
9 Mittelachse 10 ~t 11 koxales Femurende 12 Ausnehmung 13 Hüftgelenkknochen 14 Gelenkpfanne
15 Lot
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