DE69331586T2

DE69331586T2 - Verbessertes femorales manschettenimplantat

Info

Publication number: DE69331586T2
Application number: DE69331586T
Authority: DE
Inventors: Dennis W. Burke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2013-11-20
Also published as: US5624445A; US5725596A; CA2149916A1; DE69331586D1; JPH08508175A; EP0673231B1; WO1994012123A1; EP0673231A1; US5624443A; US5569255A; US5480453A; CA2149916C; EP0673231A4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Prothesen und insbesondere Oberschenkelkomponenten von künstlichen Hüftprothesen für Menschen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Lasttragende Teile des Skelettes, wie beispielsweise die menschliche Hüfte, erleiden häufig Funktionsstörungen auf Grund von Brüchen, Beschädigungen, Erkrankungen, Resektionen wegen bösartiger Tumore oder wegen Erkrankungen, oder auf Grund von Schmerzen oder Fehlbildungen. Derartige Teile werden üblicherweise repariert, indem man das Gelenk durch künstlichen Komponenten ersetzt. Ein Variante des Knochenersatzes, der in den letzten dreißig Jahren besonders erfolgreich war, ist der Ersatz der menschlichen Hüfte. Solche Hüftprothesen weisen üblicherweise einen Oberschenkelabschnitt oder eine Oberschenkelkomponente auf, die in den Oberschenkelknochen implantiert ist, und eine Pfannenkomponente auf, die mit dem Becken verbunden ist. Die Oberschenkelkomponente weist einen Kopf auf, der in einem von der Pfannenkomponente gebildeten Sockel drehbar ist. Häufig ist ein Kragen auf der Oberschenkelkomponente vorgesehen, der auf einer Oberfläche des proximalen Oberschenkelknochens ruht.
Viele bekannte Hüftprothesen erfordern die Verwendung von Zement zum Einbau der Oberschenkelkomponente in den Knochenmarkskanal des Oberschenkelknochens. Ein üblicherweise verwendeter Zementtyp ist Methylmethacrylat.
Der Erfolg der Oberschenkelkomponente eines totalen Hüftimplantats hängt weitgehend von der technischen Präzision ab, mit der das Implantat eingesetzt wird. Mehrere Faktoren tragen zum Erfolg der Oberschenkelkomponente bei. Erstens sollte eine zementierte Komponente innerhalb der zentralen Ausnehmung des Knochenmaterials des Oberschenkelknochens, in den die Oberschenkelkomponente eingesetzt wird, zentriert sein. Das Zentrieren der Komponente gewährleistet, dass die Dicke des die Komponente umgebenden Zementmantels gleichmäßig ist. Die Gleichmäßigkeit des Zementmantels sorgt dafür, dass die Lastverteilung an den Knochen/Zement- und Metall/Zement-Grenzflächen auf allen Seiten der Komponente im allgemeinen gleichmäßig ist, so dass mit Überbelastung eines Bereichs der Grenzfläche zusammenhängende Probleme, wie beispielsweise Brüche des Mantels oder Loslösen des Mantels vom Knochen oder Loslösen der Komponente vom Mantel, vermieden werden.
Ein weiterer Faktor, von dem erkannt wurde, dass er zum Erfolg sowohl einer unzementierten als auch einer zementierten Oberschenkelkomponente beiträgt, besteht darin, dass die Oberschenkelkomponente im Hinblick auf Stabilität und Bewegungsbereich um ihre Achse in die richtige Winkelposition bezüglich des Oberschenkelknochens gedreht werden sollte. Die richtige Drehstellung, die sogenannte Anteversion, erlaubt eine genaue Reproduktion der mechanischen Orientierung des Hüftgelenks.
Als dritter Faktor sollte eine Drehung der Komponente verhindert werden, wenn sie im Oberschenkelknochen sitzt. Bei zementierten Komponenten ist eine solche Rotationskontrolle sehr wichtig, insbesondere beim Einsetzen und beim Aushärten des Zements, wobei man festgestellt hat, dass jede falsche Bewegung beim Aushärten des Zementes nachteilig für das Gesamtergebnis eines zementierten Oberschenkelschaftes ist. Unkontrollierte Rotation vor dem Aushärten des Zementes kann zu einem Schaft führen, der, sobald der Zement aushärtet, nicht richtig zentriert ist und nicht die richtige Winkelposition aufweist. Bei unzementierten Komponenten ist es ebenfalls wichtig, dass nach Einsetzen der Komponente eine Drehstabilität erreicht wird.
Zur Verringerung der Herstellungskosten und der Anforderungen an die Lagerhaltung ist es wünschenswert, die Komponenten soweit wie möglich zu standardisieren, so dass eine einzige Variante oder Konstruktionsart bei den meisten Patienten verwendet werden kann: Da für Patienten von unterschiedlicher Statur und unterschiedlichem Alter verschiedene Größen der Komponenten benötigt werden, ist die Herstellung und Lagerung von unterschiedlichen Konstruktionsarten für jede Komponentengröße nicht sehr wünschenswert. Allerdings variieren Stärke, Anordnung und Menge des vorhandenen Knochens auf dem proximalen Oberschenkelknochen von Patient zu Patient stark, sogar bei Patienten, welche Komponenten gleicher Größe benötigen. Beispielsweise ist bei vielen Patienten die Knochenmasse auf dem proximalen Oberschenkelknochen so gering oder so angeordnet, dass nur ein kleiner Abschnitt des Kragens der Oberschenkelkomponente auf der Knochenoberfläche ruht. Die Standardisierung erfordert daher, dass die für eine Komponente gewählte Konstruktionsart in der Lage ist, sich diesen großen Unterschieden in Stärke, Anordnung und Größe anzupassen.
In der Vergangenheit wurden viele Anstrengungen unternommen, Komponenten zu konstruieren, die Rotationen widerstehen oder die zur Selbstzentrierung tendieren. Beispiele solcher Komponenten umfassen diejenigen, die man in den US-Patenten mit den folgenden Veröffentlichungsnummern findet: 5,116,380; 5,108,452; 4,946,379, das einen Kragen mit Vorsprüngen sowohl auf der medialen, als auch auf der vorderen und hinteren Oberfläche des Kragens offenbart; 4,936,863; 4,783,192; 4,770,660; 4,678,571; 4,623,353; 4,535,487; 4,068,324; 4,012,796; 2,719,522 und 2,682,265. Keine der genannten Konstruktionen ist jedoch sowohl beim Verhindern der Rotation der einmal implantierten Komponente als auch beim Gewährleisten, dass die Komponente in einer korrekt zentrierten Position gehalten wird, vollständig erfolgreich. Darüber hinaus würden einige der genannten Konstruktionen auf Grund der begrenzten lateralen Ausdehnung der verwendeten Vorrichtungen nicht in allen Oberschenkelknochen eine Rotation oder eine seitliche Bewegung verhindern können. Bei manchen Patienten könnten die Vorrichtungen auf Grund seiner unregelmäßigen Anordnung oder dem Fehlen von Knochenmasse in keinen Knochen eingesetzt werden. Während darüber hinaus Abstandshalter wie die im US- Patent Nr. 5,116,380 beschriebenen, dazu verwendet wurden, die Komponente automatisch in dem Knochenmarkskanal zu zentrieren, eignen sich solche Abstandshalter nicht dazu, Drehbewegungen der Prothese beim Aushärten des Zementes zu verhindern. Schließlich können Abstandshalter die Bewegung des Zementes um die Kanten der Komponente behindern und so unter Umständen Hohlräume und Spalten im Zementmantel erzeugen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer verbesserten Oberschenkelkomponente für eine Hüftprothese.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer selbstzentrierenden Oberschenkelkomponente.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Oberschenkelkomponente, die es dem Arzt ermöglicht, die Komponente mit der richtigen Winkelposition einzusetzen und zu halten.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oberschenkelkomponente bereit zu stellen, deren Rotation oder Lateralbewegung beim Aushärten des Zementes verhindert wird und die bei vielen verschiedenen Größen und Formen von Knochen verwendet werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese und andere Gegenstände der Erfindung werden erreicht durch eine Oberschenkelkomponente einer prothetischen Vorrichtung für eine menschliche Hüfte bei der Rippen und andere vergleichbare Vorsprünge auf der Unterseite des Kragens vorgesehen sind und bei der die Rippen in entsprechenden vorgeformten Schlitzen oder Rillen im proximalen Oberschenkelknochen sitzen. Die Rippen oder Vorsprünge und ihre entsprechenden passenden Schlitze oder Rillen in dem proximalen Oberschenkelknochen positionieren die Komponente so, dass sie innerhalb der in dem Knochenmarkskanal des Oberschenkelknochens gebildeten Ausnehmung zentriert ist und so, dass die Komponente die richtige Winkelposition oder Anteversion bezüglich des Oberschenkelknochens besitzt. Außerdem verhindern diese Rippen und ihre entsprechenden Rillen eine Rotation und seitliche Bewegung der Komponente beim Aushärten des Zementes.
Gemäß einer Ausführungsform sind zwei ausgedehnte, nicht parallele Rippen vorgesehen. Die beiden Rippen können sich entweder schneiden oder sie können zur Bildung eines spitzen Winkels zueinander beabstandet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine einzige, kontinuierliche Rippe vorgesehen, die eine gekrümmt oder nicht geradlinige Form aufweist. Unabhängig von der Anordnung können die Rippen nachträglich auf vorhandene Krägen der Oberschenkelkomponenten aufgebracht werden oder sie können einstückig mit dem Kragen bei dessen Herstellung ausgeformt werden.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser verständlich, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines prothetischen Hüftimplantats ist, das die erfindungsgemäßen Rippen zeigt;
Fig. 2 eine Unteransicht im Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 unmittelbar unterhalb der Kragens ist;
Fig. 3 eine Aufsicht im Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 unmittelbar oberhalb des Kragens ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht im Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine perspektivische Unteransicht im Schnitt eines prothetischen Hüftimplantats ist, das eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rippen zeigt;
Fig. 6 eine Aufsicht auf die Unterseite des Implantats der Fig. 5 ist;
Fig. 7 eine perspektivische Unteransicht im Schnitt eines prothetischen Hüftimplantats ist, das noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rippen zeigt;
Fig. 8 eine Aufsicht auf die Unterseite des Implantats der Fig. 7 ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf deren Fig. 1 wird nun eine Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit einer Oberschenkelkomponente 10 beschrieben. Es versteht sich dabei, dass die Komponente 10 entweder mit oder ohne Zement implantiert werden kann. Die Komponente 10 weist einen Oberschenkelkopf 12 und einen Oberschenkelschaft 14 auf, der in eine in dem Knochenmarkskanal eines Oberschenkelknochens 16 ausgesparte Ausnehmung eingesetzt werden kann (vergleiche Fig. 13). Der Schaft 14 weist einen großen, ebenen, sich seitlich erstreckenden Kragen 18 auf, der eine untere Fläche 19 besitzt. Die Fläche 19 des Kragens 18 kann auf dem kortikalen Knochen des proximalen Oberschenkelknochens im Bereich des natürlichen Oberschenkelhalses ruhen. Typischerweise ist der Kopf 12 durch einen mit dem Kragen 18 verbundenen Oberschenkelhals 20 mit Morsekegel mit dem Schaft 14 verbunden. Wenn der Kopf 12 auf den Hals 20 gesetzt wird, bildet sich eine sehr feste reibschlüssige Verbindung, so dass keine zusätzlichen Befestigungsmittel benötigt werden. Der Kopf 12 kann leicht durch geeignetes Drehen und Ziehen entfernt werden, falls er nach der Implantation aus irgendwelchen Gründen geändert oder ersetzt werden muß. Typischerweise wird der Schaft 14 durch Verwendung von Zement, wie beispielsweise ein Methylmethacylat-Zement, in dem Knochenmarkskanal des Oberschenkelknochens fixiert. Vorzugsweise weist der durch den, den Schaft 14 innerhalb des Kanals umgebenden Zement gebildete Mantel auf allen Seiten des Schaftes 14 in etwa die gleiche Dicke auf. Somit sollte der Schaft 14 innerhalb des Kanals zentriert sein. Außerdem ist es sehr wünschenswert, dass eine genaue Wiederholung der beim Einsetzen des Versuchsimplantats gewählten Anteversion erreicht wird. Schließlich sollte der Schaft 14 nicht in der Lage sein, sich beim Aushärten des Zementes zu bewegen.
Um dieses Ergebnis zu erreichen sind Rippen 22 auf der unteren Fläche des Kragens 18 vorgesehen. Die Rippen 22 können in entsprechend in der Oberfläche 46 (Fig. 5) des proximalen Oberschenkelknochens ausgebildete Schlitze oder Rillen 24 eingreifen. Damit die oben dargestellten Funktionen ausgeführt werden und damit eine Anordnung bereit gestellt wird, die diese Funktionen ermöglicht, wenn sie mit den meisten Oberschenkelknochen unabhängig von deren Stärke, Form, Größe und der zur Verfügung stehenden Knochenoberfläche verwendet wird, ist es bevorzugt, dass wenigstens zwei nicht parallele, auf der unteren Fläche 19 des Kragens 18 ausgebildete Rippen 22 oder eine einzige nicht geradlinige Rippe mit nicht parallelen Abschnitten vorhanden sind. In einer in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform sind zwei separate, voneinander beabstandete Rippen 22 vorgesehen. Jede Rippe 22 weist eine Länge auf, die größer als ihre Breite ist, und ragt aus der unteren Fläche 19 des Kragens 18 heraus. Vorzugsweise erstrecken sich die Rippen 22 von der äußeren Kante 21 des Kragens 18 bis zu einem Punkt, an dem sie den Schaft 14 fast berühren. In den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 bilden die Rippen 22 einen spitzen Winkel zueinander, berühren sich aber nicht. Die Rippen 22 laufen in Richtung des Schaftes 14 zueinander hin und laufen in die vom Schaft 14 wegweisende Richtung auseinander.
Andere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 5 bis 8 gezeigt. Bezüglich der Fig. 5 und 6 ist eine einzige Rippe 30 auf der Fläche 19 des Kragens 18 vorgesehen. Die Rippe 30 weist eine gekrümmte, halbkreisförmige oder halbelliptische Anordnung auf, bei der die Enden 32 von dem Schaft 14 weg nach außen gerichtet sind und der geschlossene oder gekrümmte Abschnitt sich in der Nähe des Schaftes 14 befindet. Die Rippe 30 kann beliebige Formen, Radien oder Krümmungen aufweisen, solange sie nicht geradlinig ist und solange sie sich über eine beträchtliche Strecke der Oberfläche 21 des Kragens 18 erstreckt.
In den Fig. 7 und 8 sind zwei Rippen 34 und 36 vorgesehen. Die Rippen 34 und 36 sind im allgemeinen senkrecht zueinander und schneiden sich in einem einzigen Punkt. Vorzugsweise verläuft die Rippe 34 von der Kante 21 bis fast zur Oberfläche des Schaftes 14, während die Rippe 36 fast die gesamte Entfernung seitlich über die Oberfläche 19 des Kragens 18 überquert. Die Rippen 34 und 36 bilden typischerweise ein Plus-Zeichen oder eine kreuzförmige Anordnung. Die Rippen 34 und 36 können jedoch auch in einem von 90º verschiedenen Winkel zueinander angeordnet sein, solange sie nicht parallel zueinander sind.
Die Rippen 22, 30, 34 und 36 können entweder aus dem Material des Kragens 18 gefräst und mit diesem einstückig ausgebildet sind oder sie können, nachdem der Kragen 18 bereits hergestellt wurde, an der Oberfläche 19 des Kragens 18 festgeklebt oder nachgerüstet werden. In der letzteren Ausführungsform können die Rippen 22, 30, 34 und 36 aus Methylmethacrylat-Zement bestehen, der in die geeignete Form geformt und mit der Oberfläche 19 des Kragens 18 verbunden wurde.
Es versteht sich, dass mehr als zwei Rippen vorgesehen sein können oder dass andere Anordnungen möglich sind, solange die Rippen sowohl eine Drehbewegung des implantierten Schaftes 14 bezüglich des Oberschenkelknochens als auch eines Lateralbewegung des Schaftes 14 in eine im wesentlichen senkrechte Richtung zur Erstreckungsrichtung des Oberschenkelknochens verhindern. Darüber hinaus müssen die Rippen eine Anordnung aufweisen, die es erlaubt, die entsprechenden Vertiefungen einfach in die Oberfläche 46 des proximalen Oberschenkelknochens einzubringen. Außerdem müssen sich die Rippen hinreichend weit über die Oberfläche 19 des Kragens 18 erstrecken, so dass jede Rippe oder jeder nicht parallele Abschnitt der gleichen Rippe entlang einer hinreichend weiten Strecken in den Knochen des proximalen Oberschenkelknochens eingreift, damit eine Rotation und eine seitliche Bewegung des Schaftes 14 ausreichend verhindert werden. Vorzugsweise sollte die Abdeckung der Rippen auf der Oberfläche 19 des Kragens 18 so groß sein, dass sämtliche Vorrausetzungen für Patienten unabhängig von der Stärke, Anordnung, Masse oder Größe der Knochen erfüllt werden, so dass Standardkonstruktionen bei den meisten Patienten verwendet werden können.
Angesichts der obigen Beschreibung ist des wahrscheinlich, dass der Fachmann Modifikationen oder Verbesserungen erkennt, die im Rahmen der Erfindung liegen. Die obige Beschreibung soll lediglich exemplarisch sein, wobei der Geltungsbereich der Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims

1. Prothetisches Implantat (10) zum Einsetzen in eine Ausnehmung eines Knochens, wobei das Implantat (10) umfaßt:

einen Schaft (14), der zum Einpassen in die Ausnehmung ausgelegt ist und eine Erstreckungsrichtung aufweist

einen Kragen (21), der an einem proximalen Ende des Schaftes (14) ausgebildet ist und der sich quer zur Erstreckungsrichtung des Schaftes (14) erstreckt, wobei der Kragen (18) eine untere Fläche (19) aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit einer Fläche des proximalen Endes des Knochens in Kontakt zu kommen; und

auf der unteren Fläche (19) des Kragens (18) angeordnete Mittel (22) zum Verhindern einer Drehung des Schaftes (14) und zum Verhindern von im wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung des Schaftes (14) verlaufenden Schaftbewegungen,

wobei diese Verhinderungsmittel wenigstens zwei Vorsprünge (22, 32, 34, 36) umfassen, wobei jeder der Vorsprünge (22, 32, 34, 36) nicht parallel zu den anderen Vorsprüngen (22, 32, 34, 36) angeordnet ist und die Vorsprünge (22, 32, 34, 36) ausgelegt sind, in Vertiefungen (24) hineinzuragen, die zuvor in dem Knochen derart gebildet wurden, dass sie im wesentlichen die gleiche Größe und Form wie die Größe und Form der Vorsprünge (22, 32, 34, 36) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (22, 32, 34, 36) nur jenseits der medialen Fläche des Schaftes angeordnet ist.

2. Implantat (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Vorsprung (22, 32, 34, 36) in eine Richtung erstreckt, die im wesentlichen parallel zu der unteren Fläche (19) des Kragens (18) verläuft.

3. Implantat (10) gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (22) sich nicht schneiden und im spitzen Winkel zueinander angeordnet sind.

4. Implantat (10) gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (32, 34, 36) schneiden.

5. Implantat (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (34, 36) im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.

6. Implantat (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (30) so verbunden sind, dass ein einziger, nicht geradliniger Vorsprung gebildet wird, der sich in eine Richtung erstreckt, die im wesentlichen parallel zu der unteren Fläche (19) des Kragens (18) verläuft, wobei der Vorsprung (30) wenigstens einige Abschnitte (32) aufweist, die nicht parallel zu seinen anderen Abschnitten (32) sind.

7. Implantat (10) gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat (10) eine femurale Komponente zur Verwendung bei einer Totalhüftprothese ist.