BE1012379A5

BE1012379A5 - Koppeling voor femurprothese.

Info

Publication number: BE1012379A5
Application number: BE9900010A
Authority: BE
Original assignee: Vermeire Dirk Victor
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2000-10-03
Also published as: EP1139926A1; WO2000040178A1; AU1958900A

Abstract

De uitvinding betreft een koppeling voor fermurprothese omvattende een adaptorelement en een balelement, welke elementen elk voorzien zijn van een blinde centrale boring, waarbij de boring van het adaptorelement in vorm en afmeting geschikt is om plaats te kunnen nemen over een vast steeleinde van een femurprothese en waarbij de boring van het balelement in vorm en afmeting geschikt is om plaats te kunnen nemen over het adaptorelement, en waarbij wanneer over elkaar aangebracht het balelement vrij roteerbaar gelagerd is ten opzichte van het vaste steeleinde, waarbij het balelement bestaat uit een bolvormige balkop die overgaat in een in hoofdzaak cilindervormige balkraag, welk balelement van een blinde centrale boring is voorzien, die zich uitstrekt doorheen de volledige balkraag tot in een aanzienlijk deel van de balkop.

Description

Koppeling voor femurprothese
De uitvinding betreft een koppeling voor een femurprothese omvattende een adaptorelement en een balelement, welke elementen elk voorzien zijn van een blinde centrale boring, waarbij de boring van het adaptorelement in vorm en afmeting geschikt is om plaats te kunnen nemen over een vast steeleinde van een femurprothese en waarbij de boring van het balelement in vorm en afmeting geschikt is om op zijn beurt plaats te kunnen nemen over het adaptorelement.

Dergelijke koppelingen zijn algemeen bekend.

Een voorbeeld van een dergelijke koppeling wordt weergegeven in EP-A-0 385 572.

Bekende koppelingen met adaptorelementen hebben de eigenschap dat het balelement vast op het adaptorelement is aangebracht en het adaptorelement op zijn beurt vast gekoppeld is met het steeleinde van de femurprothese. Hiervoor zijn de beide elementen in het algemeen voorzien van een afgeknotte kegelvormige boring.

Een ander voorbeeld van een dergelijke bekende koppeling is beschreven in het octrooischrift US-A-5 080 679. Ook in de hierin weergegeven uitvoeringsvormen van koppelingen, ontstaan er vaste verbindingen tussen het adaptorelement en het steeleinde van de femurprothese enerzijds en tussen het balelement en het adaptorelement anderzijds.

Het is echter gebleken dat deze vaste verbindingen nadelig kunnen zijn. In het bijzonder uit proeven waarvan de resultaten recentelijk zijn geopenbaard door van der Vis et al. in Acta Orthop Scand 1998 met als titel "Socket wear in ceramic-on-polyethylene total hip arthroplasties". Hierin wordt een roteerbaar gelagerde koppeling weergegeven dewelke eveneens telescopisch werkzaam is. De hierin weergegeven roterende koppeling

is echter niet gevrijwaard van een aanzienlijke wrijving door de grote op elkaar draaiende gemeenschappelijke oppervlakken en door het gebruikte materiaal, waardoor slijtage snel optreedt. De hierin weergegeven roterende koppeling is echter niet voorzien van enig adaptorelement.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een koppeling te verschaffen die enerzijds, de voordelen heeft van een adaptorelement dewelke bijv. in lengte kan worden aangepast en anderzijds, de voordelen heeft van een roterende koppeling en die bovendien zo goed als wrijvingsloos roteerbaar gelagerd is.

Een ander doel is een koppeling te verschaffen met een zeer geringe slijtage gedurende de tijdsperiode van een gemiddelde leeftijd van een persoon. Hierdoor wordt verzekerd dat slechts eenmaal een dergelijke koppeling in het lichaam dient te worden aangebracht, er nooit vervanging behoeft te gebeuren.

Een ander doel is een eenvoudig te vervaardigen en te gebruiken koppeling te verschaffen dewelke met bekende technieken van boren en frezen kan worden verkregen en dewelke toelaat zowel het adaptorelement als het balelement uit een geheel te vervaardigen.

Voor het tenminste gedeeltelijk ondervangen van de hierboven genoemde bezwaren en tegemoetkomend aan tenminste een deel van de hierboven genoemde doelen, verschaft de uitvinding een koppeling volgens conclusie 1.

Door het aanbrengen van een balelement dat vrij roteerbaar gelagerd is ten opzichte van het vaste steeleinde, welk balelement over het adaptorelement is aangebracht, kunnen zowel de voordelen van het gebruik van een adaptorelement als van de rotatie worden verwezenlijkt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat een koppeling volgens de uitvinding een balelement, waarvan de centrale blinde boring tenminste gedeeltelijk cilindrisch is en een overeenkomstig deel van de mantel van het adaptorelement een gelijksoortige cilindrische vorm heeft. Dit heeft tot effect dat wanneer de beide elemen-

ten over elkaar zijn aangebracht, het balelement ten opzichte van het adaptorelement roteerbaar gelagerd ligt.

In een verdere uitvoeringsvorm wordt de koppeling zodanig uitgevoerd dat wanneer het balelement over het adaptorelement gelagerd is, deze beide elementen slechts plaatselijk in een punt onderling voortdurend in contact staan.

Dit heeft tot effect dat er slechts slijtage op dit punt kan optreden. In het algemeen zal dit punt gevormd zijn door een gebold bovenvlak van het adaptorelement.

Andere voorkeursvormen van een koppeling volgens de uitvinding met een dergelijk plaatselijk puntcontact zullen aan de hand van de tekening hieronder worden toegelicht.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een samenstel omvattende een balelement en een aantal adaptorelementen, waarbij tenminste twee adaptorelementen een verschillende hoogte hebben. Door een dergelijke keuze te voorzien in verschillende hoogtes van adaptorelementen behoeft de steeleinde van een femurprothese niet te worden ingekort, doch kan een geschikte lengtemaat worden verkregen door een gepaste hoogte van een adaptorelement te kiezen. De gezamenlijke hoogte van het steeleinde van de femurprothese en het daarover aangebrachte adaptorelement dient in het algemeen overeen te komen met de natuurlijke hoogte van de collum femoris van het os femoris. Zoals ook in de natuur, de hoogte van de collum femoris bij iedere persoon verschillend kan zijn, worden verschillende hoogten van adaptors voorzien.

De uitvinding zal hieronder worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarin tonen :
Fig. 1 een schematisch aanzicht van een femurprothese met een perspectivisch uit elkaar genomen aanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van een koppeling volgens de uitvinding ;
Fig. 2 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van een koppeling volgens de

uitvinding ;
Figuren 3,4 en 5, dwarsdoorsnede-aanzichten van andere voorkeursuitvoeringvormen van een koppeling volgens de uitvinding ; en
Fig. 6, een dwarsdoorsnede-aanzicht van een samenstel volgens de uitvinding.

Een femurprothese 1 is bovenaan begrensd door een steeleinde 2 dewelke bij het natuurlijke femors de collum femoris is. Om een goede zitting van een femurprothese in een (niet weergegeven) pan of natuurlijk acetabulum van het heupbeen te verwezenlijken, wordt aan dit steeleinde 2 een koppeling 3 voorzien. De koppeling volgens de uitvinding, bestaat uit een balelement 4 voorzien van een blinde centrale boring 5 en van een adaptorelement 6 welk adaptorelement eveneens voorzien is van een blinde centrale boring 7. Eventueel kan op het steeleinde 2 van de femurprothese een steeleindekap 8 worden voorzien.

Het balelement bestaat in zijn bovendeel uit een bolvormige balkop 9 dewelke overgaat in een in hoofdzaak cilindervormige balkraag 10. Bij voorkeur is de blinde boring 5 van het balelement 4 cilindrisch, waardoor de mantel van het adaptorelement een overeenkomstige cilindrische vorm dient te bezitten om een rotatielagering te vormen. Hierdoor kan om de centrale as AA', wanneer het balelement 4 over het adaptorelement gelagerd is, deze vrij roteren. De balkraag 10 zal voor een bijkomende passende zitting zorgen van het balelement 4 over het adaptorelement, waardoor de vrijheid van het balelement wordt verkleind.

Het adaptorelement 6 is bij voorkeur voorzien van een afgeknotte kegelvormige centrale boring 7. De steeleindekap 8 is eveneens afgeknot kegelvormig of cilindrisch, waardoor er een rotatievaste koppeling tussen de steeleindekap 8 en het adaptorelement 6 worden verkregen, wanneer deze laatste heeft plaatsgenomen op het steeleinde 2 of de steeleindekap 8.

De boring 5 van het balelement 4 strekt zich door de volledige balkraag 10 tot in een aanzienlijk deel van de balkop 9 uit.

Om wrijving te minimaliseren, is het adaptorelement 6 aan zijn bovenzijde 11 afgerond, bij voorkeur gewelfd of zoals in de fig. 1 gebold, met een centraal toppunt 12.

Wanneer de blinde boring 5 van het balelement 4 wordt begrensd door een plat vlak 13 en het bovendeel 11 van het adaptorelement 6 voorzien is van een centraal toppunt 12, zal wanneer over elkaar aangebracht, het adaptorelement 6 slechts plaatselijk in het centrale toppunt 12 contact maken met het vlak 13 van het balelement.

Dit is voordelig uit het oogpunt van slijtage, daar slechts slijtage kan optreden op dit centrale toppunt 12.

Een geschikte legering waarbij slijtage verder wordt geminimaliseerd is een metaallegering, in het bijzonder een cobaltchroom molybdeen legering. Andere metaallegeringen zijn eveneens geschikt, doch een cobaltgroen molybdeen legering kent een goede weerstand tegen slijtage en is geschikt om te gebruiken bij roterende lageringen.

Een voorkeursvorm van een dergelijke geschikte legering omvat : Chroom : 27 tot 30 % ; Molybdeen : 5 tot 7% Nikkel : 1% maximaal Ijzer : 0, 75% Koolstof : 0, 08% maximaal Mangaan : 1% max.

Silicium : 1% max.

Cobalt : evenwicht Stikstof : 2. 000 ppm max.

De figuren 3 tot 6 tonen alternatieve uitvoeringsvormen van de koppeling volgens de uitvinding, waarbij eveneens slechts plaatselijk in een punt, het

balelement voortdurend in contact zal staan met het adaptorelement.

Figuur 6 toont een samenstel uit meerdere adaptorelementen 6 en een balelement 4. Om slechts plaatselijk contact te verkrijgen, is het eveneens mogelijk, het eindvlak van de blinde boring 5 te voorzien van een toppunt 14 en het eindvlak 11 van het adaptorelement 6 vlak uit te voeren.

De uitvoeringsvorm 6 toont een samenstel volgens de uitvinding en laat duidelijk een verschillende hoogte van de adaptorelementen zien met eenzelfde boring 7.

De speling tussen de diameter van de boring 5 van het balelement 4 en de buitendiameter van het adaptorelement is in het algemeen zeer klein. In het bijzonder is deze kleiner dan 0, 02 mm en meer bij voorkeur kleiner dan 0, 01 mm. In voorkeursuitvoeringsvormen is het verschil tussen deze beide diameters slechts 0, 001 mm. Dit zorgt voor een ideaal rotatielager.

De koppeling volgens de uitvinding werd getest in een bewegingsproef, waarbij de koppeling aan een bewegingsorgaan dewelke gelijksoortig als aan een natuurlijke stapvoortgang werd ingesteld. Uit deze proef bleek dat na 40. 000 km geen slijtage van enige betekenis tussen de elementen was opgetreden. Hieruit werd duidelijk bevestigd dat de koppeling volgens de uitvinding voordelige eigenschappen biedt ten opzichte van de reeds bekende koppelingen.

Claims

CONCLUSIES 1. Koppeling voor fermurprothese omvattende een adaptorelement en een balelement, welke elementen elk voorzien zijn van een blinde centrale boring, waarbij de boring van het adaptorelement in vorm en afmeting geschikt is om plaats te kunnen nemen over een vast steeleinde van een femurprothese en waarbij de boring van het balelement in vorm en afmeting geschikt is om plaats te kunnen nemen over het adaptorelement, en waarbij wanneer over elkaar aangebracht het balelement vrij roteerbaar gelagerd is ten opzichte van het vaste steeleinde, met het kenmerk, dat het balelement bestaat uit een bolvormige balkop die overgaat in een in hoofdzaak cilindervormige balkraag, welk balelement van een blinde centrale boring is voorzien, die zich uitstrekt doorheen de volledige balkraag tot in een aanzienlijk deel van de balkop.
2. Koppeling volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de blinde boring van het balelement ten minste gedeeltelijk cilindrisch is en een overeenkomstig deel van de mantel van het adaptorelement een gelijksoortige cilindrische vorm heeft, zodanig dat wanneer het balelement over het adaptorelement is aangebracht een rotatievrije lagering wordt verkregen.
3. Koppeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de blinde boring van het balelement cilindrisch is.
4. Koppeling volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, het adaptorelement en het balelement wanneer over elkaar aangebracht slechts plaatselijk in een punt onderling voortdurend in contact staan.
5. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de diepte van de boring van het balelement kleiner is dan of gelijk is aan de hoogte van het adaptorelement.
6. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elementen van de koppeling uit een Co/Cr/Mo-legering zijn vervaardigd. <Desc/Clms Page number 8>
7. Koppeling volgen een van de voorgaande conclusies, omvattende bovendien een afgeknotte kegelvormige steeleindekap bijvoorkeur vervaardigd uit eenzelfde Co/Cr/Mo-legering.
8. Adaptorlelement kennelijk geschikt voor een koppeling volgens een van de voorgaande conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het adaptorelment in hoofdzaak cilindrisch is en voorzien is van een centrale afgeknotte kegelvormige blinde boring en aan de bovenzijde voorzien is van een gevormd vlak.
9. Adaptorelement volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het gevormd vlak gewelfd en bij voorkeur gebold is met een centraal toppunt.
10. Koppelsamenstel omvattende ten minste een balelement zoals omschreven in conclusies 1-7 en een aantal adaptorelementen volgens conclusie 8 of 9, waarbij ten minste twee adaptorelementen een verschillende axiale lengte hebben.
11. Femurprothese voorzien van een steeleinde waarop een steelkap is voorzien, welke steelkap afgeknot kegelvormig is waarover een koppeling volgens een van de conclusies 1-7 is aangebracht.
12. Femurprothese volgens conclusie 11, welke prothese in hoofdzaak uit titanium is vervaardigd.