DE69514110T2

DE69514110T2 - Endoprothese

Info

Publication number: DE69514110T2
Application number: DE69514110T
Authority: DE
Inventors: Piotr Rogala
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2015-09-15
Also published as: WO1996008214A1; ES2141378T3; EP0782418B1; AU3401095A; US5911759A; EP0782418A1; PL174976B1; DE69514110D1; ATE187881T1; PL305060A1

Description

Gegenstand dieser Erfindung ist eine Knochen-Endoprothese zur Implantation ohne Verwendung von chirurgischem Zement.
Bei den bekannten Implantationsverfahren findet die Verbindung zwischen der Endoprothese und dem Knochen durch das Einwachsen in Poren mit geeigneten Abmessungen, in Einbuchtungen und in andere Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Endoprothese statt, die auf dem Ort, an dem sie befestigt ist, mit Hilfe von chirurgischem Zement oder mechanisch gehalten ist. Um u. a. Verluste der Gelenke von langen Knochen zu reparieren, werden Endoprothesen verwendet, die mit dem Knochen durch Einkeilen in die Markhöhle unter Verwendung von chirurgischem Zement, wie beispielsweise Polymethacrylmethyl, mit Hilfe von grob geschnittenen Gewinden verbunden sind. Diese Verbindungsmethode ist bei metallischen Endoprothesen möglich, die jedoch den Mangel aufweisen, daß nur eine sehr kleine Oberfläche zum Einwachsen des schwammigen Knochens vorhanden ist.
Außerdem hat die Verbindung der Endoprothese mit dem Knochen mittels chirurgischem Zement einige Nachteile. Der Hauptnachteil liegt darin, daß das Material mit dem Altern geschwächt wird und brechen kann. Als Folge kann eine Entzündung durch den versagenden Klebstoff eine Ablösung vom Knochen verursachen und dies kann wiederum die Endoprothese lockern und eine Atrophie des Knochens auslösen.
In der DE 34 43 109 A1 ist eine Prothese beschrieben, bei der die prothetischen Implantate sicherere Befestigungen aufweisen, indem konische Unebenheiten verwendet werden, die aus der Endfläche der Endoprothese herausragen und in Richtung der Verbindunglsfläche des Knochens gerichtet sind. Diese konischen Unebenheiten werden in den schwammigen Knochen eingedrückt und bewirken eine Vergrößerung der Kontaktfläche, was der Befestigung aufgrund des Einwachsens des Knochens zugute kommt.
Eine Schwäche dieser Lösung liegt in der Tatsache, daß nicht möglich ist, die Kontaktfläche der Endoprothese mit dem Knochen auf optimale Weise zu erhöhen, da die koni schen Unregelmäßigkeiten auf einer ebenen Fläche verteilt sind. Die ebene Kontaktfläche macht jedoch aufgrund ihrer Form das Einwachsen des schwammigen Knochens in einer der natürlichen Form ähnlichen Form, was eine gute Absorption der Gelenkkräfte sicherstellen würde, unmöglich.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Mängel durch Schaffen einer Endoprothese, aufgrund der eine einfache und feste Verbindung sowohl mit dem Knochengewebe, mit dem Kortex als auch mit dem Schwammgewebe stattfindet, wobei gleichzeitig die Möglichkeit sichergestellt ist, den regenerierten Knochen in einer Form ähnlich der natürlichen und originalen Form wieder aufzubauen.
Dieses Ziel wurde mit der erfindungsgemäßen Endoprothese erreicht, die mit Hilfe von Nadeln in der Endfläche des schwammigen Knochens, zunächst mittels einer zentralen Nadel und dann mittels äußeren Nadeln derart implantiert wird, daß die Form der Endfläche das Einwachsen von Osteoblasten ermöglicht, um den Knochen in einer äußeren Form ähnlich der natürlichen neu zu formen.
Eine Endoprothese entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Druckschrift FR-A-2519545 bekannt. Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 wiedergegeben.
Die Implantation der erfindungsgemäßen Endoprothese wird durch Entfernen des geschädigten Gewebes von den Knochen, die Teil des Gelenks sind, durch ihre Formgebung ähnlich der Anordnung der Spitzen der multilateralen Nadeln, die nach und nach in die schwammigen Knochen eingeführt werden, und durch Beibehalten der Ausrichtung der Endoprothese entlang einer mittleren Achse der operierten Gelenkpfanne des Knochens und des operierten Gelenkkopfes realisiert. Die zentrale Nadel des Kopfes der Endoprothese wird entlang der Achse des Gelenkkopfes gleichzeitig in den schwammigen Knochen eingeführt, um einen Kontakt der Widerstandsfläche mit dem Periost, mit dem essentiellen Kortex und mit der benachbarten schwammig strukturierten Lamella sicherzustellen, in die die Nadeln eingeführt werden, die in einem größeren Abstand als die Ebene der Widerstandsfläche liegen. Die multilateralen Nadeln der Gelenkpfanne und des Kopfes werden nacheinander und symmetrisch in den schwammigen Knochen bis zum Widerstand sowohl der Widerstandskante der Gelenkpfanne ge gen den Knochen als auch der Widerstandsfläche des Kopfes bis zum Widerstand mit dem essentiellen Kortex und der benachbarten, schwammig strukturierten Lamelle eingeführt. Der Abstand zwischen den restlichen Nadeln, die nicht in den schwammigen Knochens eingeführt wurden und der Endfläche wird in "biologischer Stille" durch Osteoblasten aufgefüllt.
Die Gelenkpfanne der erfindungsgemäßen Endoprothese wird derart implantiert, daß die Widerstandskante senkrecht zur mittleren Achse des Azetabulum des Knochens auf dem Knochen liegt. Die Widerstandskante ist symmetrisch um die Achse angeordnet. Die Nadeln, die sich in der Nähe des kugelförmigen Streifens auf der Endfläche der Endoprothese befinden, werden gleichzeitig teilweise in die schwammige Struktur des Knochens eingeführt. Die restliche Oberfläche zwischen den multilateralen Nadeln, die nicht bis zur Endfläche in den schwammigen Knochen eingeführt werden, wird durch Osteoblasten in "biologischer Stille" gefüllt.
Die erfindungsgemäße Endoprothese besteht aus einem Azetabulum und einem Kopf, welche auf ihren Endflächen multilaterale Nadeln mit parallelen Achsen und unterschiedlichen Längen aufweisen, deren Gesamtoberfläche ein Vielfaches der Gelenkoberfläche ausmacht, während sich die Kanten der Grundflächen benachbarter Nadeln einander berühren und ihre Achsen entsprechend senkrecht zu der Fläche verlaufen, in der sich sowohl die Widerstandskante des Azetabulums als auch die Widerstandsfläche des Kopfes befinden.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Endoprothese ist unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 das Acetabulum der Endoprothese schematisch im Querschnitt darstellt; und
Fig. 2 den Kopf der Endoprothese schematisch im Querschnitt darstellt.
Die Endoprothese besteht aus einem Azetabulum 1 und einem Kopf 2. Das Azetabulum 1 weist eine äußere kugelförmige Endfläche 3 auf, die mit multilateralen Nadeln 4 mit zueinander parallelen Achsen ausgestattet ist. Eine jede Nadel verläuft parallel zur Mittelachse des Azetabulums. Die kreisförmige Fläche 5, die durch die Widerstandskante 6 bestimmt wird, verläuft parallel zur Mittelachse des Azetabulums. Die multilateralen Nadeln 4 weisen gemeinsame Grundkanten (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit benachbarten Nadeln 4 und unterschiedliche Längen auf. Die Länge einer multilateralen Nadel 4, gemessen von der Grundfläche auf der Endfläche 3, wird gemeinsam von der mittleren und Endfläche 3, durch die theoretische Kugelfläche 7, die die Spitzen eines Teils der multilateralen Nadeln 4 schneidet, und durch die Ebene, in der sich die kreisförmige Fläche 5 befindet, bestimmt.
Die äußersten multilateralen Nadeln 4 erstrecken sich nicht jenseits der Tangente an die Endfläche 3, die parallel zur Achse des Azetabulums verläuft. Diejenigen Nadeln, die nahe der Widerstandskante 6 liegen, weisen die geringste Länge auf.
Das Azetabulum 1 umfaßt eine Pfanne 8 zum Unterbringen des Kopfes 2, der einen Teil der Kugel mit der äußeren Fläche 9 bildet, und weist eine ringförmige Widerstandsfläche 10 und eine kugelförmige Endfläche 11 auf. Auf der kugelförmigen Endfläche 11 sind multilaterale Nadeln 12 und eine mittlere multilaterale Nadel 13 mit zueinander parallelen Achsen angeordnet. Die multilaterale, zentrale Nadel fällt mit der Achse des Kopfes 2 zusammen.
Die multilateralen Nadeln 12 weisen gemeinsame Grundkanten (in den Zeichnungen nicht dargestellt) mit benachbarten multilateralen Nadeln 12 und unterschiedliche Längen auf.
Die äußeren multilateralen Nadeln 12, die nahe der Widerstandsfläche 10 gelegen sind, weisen vorteilhaft ein Verhältnis von 1 : 5 der Hälfte ihrer Grundflächendiagonalen zu ihrer Höhe auf Die Spitze der multilateralen zentralen Nadel 13 liegt auf dem Umfang der Kugel, welche die äußere Oberfläche 9 des Kopfes erzeugt. Die restlichen Längen der multilateralen Nadeln 12 werden durch den Abstand zwischen ihren Grundflächen auf der Endfläche 11 und ihren Spitzen bestimmt, die auf der theoretischen Fläche der Schalen 14 mit einem Radius gleich dem halben Abstand zwischen der Achse der multilateralen Nadel 12 und der Achse der zentralen multilateralen Nadel 13 liegen, der vom Punkt zwischen den Achsen auf der geraden Linie geschlagen wird, die die Spitzen der gegenüberliegenden, äußersten multilateralen Nadeln 12 verbindet.
Die Oberflächen der multilateralen Nadeln 12 und die Oberfläche der zentralen multilateralen Nadel 13 weisen eine Gesamtoberfläche auf, die siebenmal größer als die Oberfläche 9 ist. Dies spiegelt in etwa die interne Oberfläche der Essenz der Knochenrinde wieder, auf der der Kopf implantiert wird. Gleichzeitig ermöglicht die unterschiedliche Länge der symmetrisch angeordneten multilateralen Nadeln 12 ein gleichmäßiges und sukzessives Einführen in den schwammigen Knochen.
Sowohl die Widerstandskante 6 als auch die Widerstandsfläche 10 liegen auf geeignete Weise auf dem Knochen der Hüftgelenkspfanne und der Grenze der Rinde des Oberschenkelhalsknochens. Die Zusammenstellung der Nadeln erhöht beim Aufliegen auf dem schwammigen Knochen beträchtlich das Haftvermögen und dies bewirkt eine effizientere Absorption der Kräfte. Des weiteren erhöht es die Befestigungskraft im Knochengewebe, wodurch verhindert wird, daß sich die Endoprothese verstaucht und lockert.
Die Endoprothese wird in unterschiedlichen Abmessungen, die entsprechend der Abstufung der biologischen Größen geeignet festgelegt sind, und aus biologisch nichttoxischen Werkstoffen hergestellt und besitzt die geeigneten mechanischen Eigenschaften.
Sowohl das Acetabulum als auch der Kopf können u. a. zur Gänze aus Kunststoff mit einer sich ändernden Dichte-Abstufung hergestellt werden, so daß ihre Widerstandskraft eine Funktion der sich ändernden Elastizität des Kunststoffes ist, die sich im geeigneten Maße von der Oberfläche in beiden Teilen der Endoprothese verringert. Aufgrund der Masse wird auf eine beinahe natürliche Weise eine Unterdrückung der im Gelenk auftretenden Kräfte erhalten.
Ein Vorteil der Endoprothese ist die richtige Aufteilung der Kraft zwischen dem Knochen und der Endoprothese. Des weiteren wird der Vorgang im Zusammenhang mit der Implantation vereinfacht und kann mit kranken Menschen in einem beträchtlich weiteren Altersbereich durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil ist die längere Haltbarkeit der Endoprothese und, wenn notwendig, ist diese leicht zu ersetzen, da die Endoprothese mit ihrer Gestalt immer recht nahe am biologischen Modell liegt. Gleichzeitig erleichtert die Endoprothese ihre Anwendung bei Patienten mit starker Osteoporose und ermöglicht die Implantation ohne die Verwendung von chirurgischem Klebstoff.
Außerdem sollte betont werden, daß die Implantation der erfindungsgemäßen Endoprothese geringere Verletzungen des Knochengewebes verursacht.
Die erfindungsgemäße Endoprothese ist eine Hüftprothese, die geeigneterweise bei Operationen bei Menschen und Tieren verwendet werden kann.
Der Gegenstand der Erfindung kann auch in allen anderen Fällen mit ähnlichen biomechanischen Eigenschaften verwendet werden.

Claims

1. Endoprothese für ein Gelenk, umfassend ein Azetabulum (1) und einen Kopf (2), die beide multilaterale Nadeln (4, 12, 13) an ihren Endflächen (3, 11) aufweisen, welche gegen den Knochen gerichtet sind, wobei die Endfläche (3) des Azetabulums (1) eine konvexe, ringförmige Fläche ist, wobei die multilateralen Nadeln (4, 12, 13) sowohl des Acetabulums (1) als auch des Kopfes (2) zueinander parallele Achsen aufweisen und symmetrisch um die jeweiligen Mittelachsen des Azetabulums (1) und des Kopfes (2) angeordnet sind, und wobei die multilateralen Nadeln des Kopfes (2) eine zentrale multilaterale Nadel (13) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (11) des Kopfes (2) konkav und von einer ringförmigen Widerstandsfläche (10) umgeben ist, die die kugelförmige äußere Oberfläche (9) des Kopfes (2) zur Berührung des Azetabulums (1) berührt, daß jede der multilateralen Nadeln (4, 12) des Azetabulums (1) und des Kopfes (2) ihre unmittelbar benachbarten multilateralen Nadeln (4, 12) berührt, und daß die multilateralen Nadeln (4, 12, 13) sowohl des Azetabulums (1) als auch des Kopfes (2) unterschiedliche Längen aufweisen, wobei die multilateralen Nadeln (4) nahe der Widerstandskante (6) des Azetabulums (1) und die multilateralen Nadeln (12) nahe der Widerstandsfläche (10) des Kopfes (2) am kürzesten sind, und die Gesamtfläche aller multilateralen Nadeln (12, 13) des Kopfes (2) siebenmal größer als die kugelförmige äußere Fläche (9) des Kopfes (2) ist.

2. Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Widerstandskante (6) des Azetabulums (1) als auch die Widerstandsfläche (10) des Kopfes (2) in parallelen Ebenen senkrecht zur jeweiligen Mittelachse des Azetabulums (1) und des Kopfes (2) gelegen sind, und daß die zentrale Nadel (13) des Kopfes (2) mit der Mittelachse des Kopfes (2) zusammenfällt und länger ist als die anderen multilateralen Nadeln (12) des Kopfes (2).

3. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die multilateralen Nadeln (12) des Kopfes (2), die nahe der Widerstandsfläche (10) gelegen sind, eine Länge aufweisen, die fünfmal größer ist als die Hälfte ihrer Grundflächendiagonale.

4. Endoprothese nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der zentralen multilateralen Nadel (13) des Kopfes (2) auf dem Umfang der Kugel liegt, die die kugelförmige äußere Fläche (9) des Kopfes (2) bildet.

5. Endoprothese nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Azetabulum (1) eine Pfanne (8) ausbildet, die den Kopf (2) aufnimmt.

6. Endoprothese nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandskante (6) des Azetabulums (1) eine ebene kreisförmige Fläche (5) begrenzt, die senkrecht zur Mittelachse des Azetabulums (1) verläuft.

7. Endoprothese nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die multilateralen Nadeln (12) des Kopfes (2) gemeinsame Grundflächenkanten mit unmittelbar benachbarten multilateralen Nadeln (12) aufweisen.

8. Endoprothese nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die multilateralen Nadeln (4) des Acetabulums (1) gemeinsame Grundflächenkanten mit unmittelbar benachbarten multilateralen Nadeln (4) aufweisen.