DE19509037C1

DE19509037C1 - Humeruskopfprothese

Info

Publication number: DE19509037C1
Application number: DE19509037A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Med Habermeyer; Peter Kaelin
Original assignee: SQ Services AG
Current assignee: Sq Products Ag Steinhausen Ch
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: FR2731612A1; CH691430A5; FR2731612B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Humeruskopfprothese, bestehend im wesentlichen aus einem Schaft, einem Winkeladap ter und einem Kopfteil.

Mit der Entwicklung einer Schulterprothese zur Behandlung von Humeruskopffrakturen, hat der New Yorker Orthopäde, Dr. Char les Neer, im Jahre 1951 den Grundstein für die moderne Schul terprothetik gelegt. Die aus einem Schaft mit darauf festfi xiertem Kopf bestehende Prothese, die in mehreren Schaft- und Kopfgrößen erhältlich war, wurde unverändert bis zum Jahre 1973 zur Anwendung gebracht. In jenem Jahr erfolgte die Ein führung des "Neer-II"-Systems. Dies bestand aus einem modifi zierten Schaft sowie abgeändertem Kopfdesign. Das "Neer-II"-System als unverblockte, kraftschlüssige Prothese besteht aus einer Kopfprothese mit integriertem nicht entkoppelbarem Schaftanteil, welche mit verschiedenen Schaftlängen, Schaft dicken und Kopfgrößen vorrätig ist.

Die erste Generation von Neuentwicklungen (Biomed, Richards, Intermedics, DePuy, 3M) weist nun abnehmbare, modulare Kalot ten auf, die auf eine Schafthalskomponente aufgesteckt wer den. Hierbei handelt es sich um ein modulares Konzept, das durch die aufsteckbare bzw. abnehmbare Kalotte operations technische Vorteile bei der Implantation bzw. Revision bil det.

Eine zweite Generation von Neuentwicklungen (Tornier) berück sichtigt durch ein mehrfach modulares System die konstrukti ven Eigenheiten des Schultergelenkes. Diese Humeruskopfpro these besteht aus einem 3fach modularen System, zusammenge setzt aus Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte. Die drei An teile Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte sind in jeweils verschiedenen Dimensionen vorrätig, so daß individuelle Unterschiede der Schaftdicke, des Inklinationswinkels (Schafthalswinkel) sowie Kopfgröße berücksichtigt werden können. Die Kopfkalotte weist darüberhinaus ein exzentrisches Verankerungssystem auf dem Winkeladapter auf. Dadurch können verschiedene Rotationsstellungen des Kopfes gegenüber dem Winkeladapter eingenommen werden. Dieses Konstruktionselement ermöglicht den interindividuellen unterschiedlichen Humerus kopfmittelpunkt gegenüber der Schaftachse nachzuempfinden. Durch exzentrisches variables Aufstecken der Kopfkalotte läßt sich dem individuellen mediodorsalen "Offset" des Hume ruskopfmittelpunktes gegenüber der Schaftachse Rechnung tra gen.

Mit der von der Firma Tornier vorgestellten 3fachen modula ren Humeruskopfprothese ist der gegenwärtige Stand der Tech nik formuliert. Dennoch weist diese Prothese für den Opera teur noch konstruktive Mängel auf.

Besonders im Rahmen der Traumatologie des Schultergelenkes und insbesondere bei der Versorgung von veralteten Humerus kopffrakturen ergibt sich das Problem, daß es insbesondere zu Ante- bzw. Retrotorsionsfehlstellungen der Kopfkalotte kommt, das heißt, daß der Kopf einen größeren Drehfehler gegenüber der Schaftachse aufweist. Ein zweites Problem be steht darin, daß bei, vom Chirurgen nicht einwandfrei durch geführter Resektion des Humeruskopfes, Ante- bzw. Retrotor sionsfehlstellungen verursacht werden. Dies führt jedoch zu einem Höhenverlust an Knochen und damit zu einer zu tiefen Implantation der Humeruskopfkalotte. Daraus resultiert eine Armabduktionsschwäche, da die Vorspannung für den M. deltoi deus geschwächt bzw. verkürzt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Lösen des geschilderten Problemes, indem Änderungen des Ante- bzw. Retorsionswinkels stufenlos möglich sein sollen, die Schul terprothese eine stufenlos verstellbare, exzentrische Ein stellung des Humeruskopfes gegenüber der Schafthalsachse der Prothese ermöglicht, und der Inklinationswinkel stufenlos wählbar sein soll, wobei diese Forderungen ohne die Notwen digkeit des Austausches von Teilen der Prothese zu erfüllen sind.

Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe wird mittels einer Humeruskopfprothese nach Anspruch 1 gelöst.

Die technische Lösung der Erfindung weist die folgenden kon struktiven Merkmale auf.

1. Vorgeschlagen wird, daß der Winkeladapter (Halselement) im Prinzip fest mit dem Schaft bzw. Schaftteil verbunden ist, jedoch um mindestens eine senkrecht zum Schaftteil verlaufen de Drehachse schwenkbar mit dem Schaft verbunden ist, so daß der Winkeladapter in einem inklinationsbereich von 125-140° stufenlos einstellbar ist resp. um einen mit der Schaftachse eingeschlossenen, spitzen Winkel im Bereich von ca. 40-55° stufenlos schwenkbar und fest mit dem Schaft arretierbar ver bindbar ist.
Ein mit dem Winkeladapter integral verbundenes Kopfhalsteil ist dergestalt ausgearbeitet, daß es eine Torsion der Kopf kalotte gegenüber des Schaftes von jeweils 20° um eine Rota tionsachse in der Rotationsebene zuläßt. Dies ermöglicht eine stufenlose Antetorsion bzw. Retrotorsion des Humeruskop fes um 20° nach vorn bzw. 20° nach hinten.
2. Das Kopfhalsteil, vorgesehen für die Aufnahme der modula ren Humeruskopfkalotte ist zudem stufenfrei exzentrisch dreh bar ausgestaltet, so daß durch eine exzentrische Anordnung der Prothesenkopf stufenfrei über einen Exzenter in einer 360°-Bahn versetzt gegenüber dem Winkeladapter angeordnet werden kann.
3. Der stufenfrei verstellbare Winkeladapter zusammen mit dem Kopfhalsteil, welche zusammen sowohl die Inklination als auch die Retro- und Antetorsion sowie eine exzentrische Rota tion des Kopfes zulassen, können durch je einen zentralen Verschlußmechanismus geblockt werden, so daß eine einmal gewählte Position arretiert werden kann. Die auf diese Weise erzeugte 3-dimensionale, stufenfreie Einstellbarkeit des Kop fes, verblockbar durch je einen zentralen Verriegelungsmecha nismus, ermöglicht, daß nach Inplantation eine stabile Pro thesenverklemmung verbleibt.

Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Humeruskopfes sind in den abhängigen Ansprüchen 2-11 charakterisiert.

Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Humeruskopfprothese,

Fig. 2 ausschnittsweise aus Fig. 1 den oberen Teil des Schaftes sowie den am Schaft angeordneten Winkel adapter,

Fig. 3 in Frontdraufsicht die Kopfpartie des Schaftes, auf welchem der Winkeladapter angeordnet wird,

Fig. 4a-4c den Winkeladapter in Frontansicht, Seitenansicht und Seitenschnitt, die Auflagefläche darstellend, vorgesehen für das Anordnen des Kopfhalsteiles,

Fig. 5 im Schnitt das Kopfhalsteil, einerseits vorgesehen für das Anordnen im Winkeladapter und andererseits für die Aufnahme der Humeruskopfkalotte,

Fig. 6a schematisch dargestellt das Spannprinzip für das
und 6b Anordnen des Kopfhalsteils am Winkeladapter,

Fig. 7 schematisch dargestellt im Schnitt die stufenlose Verstellbarkeit des Inklinationswinkels,

Fig. 8 im Querschnitt schematisch darstellend das stufen lose Verändern des Ante- resp. Retrotorsionswin kels, und

Fig. 9 in Obendraufsicht auf den Humeruskopf gesehen, schematisch darstellend das stufenlose exzentrisch versetzte Anordnen des Kopfes auf dem Winkeladap ter.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt, schematisch dargestellt, eine erfindungsgemäße Schulterprothese bzw. eine Humeruskopfpro these 1. Die Prothese umfaßt einen Schaft 3, umfassend das untere längsausgebildete Einsteckteil 5, sowie eine obere Partie 7, vorgesehen für das Anordnen des Winkeladapters mit Kopfhalsteil. An der oberen Partie 7 angeordnet ist der er wähnte Winkeladapter 13, welcher über eine Drehachse 11 fest mit dem Schaft verbunden ist. Der Winkeladapter 13 liegt über einer Längspartie 9 auf, welche fest mit der oberen Partie 7 des Schaftes 3 verbunden ist. An einer zum Schaft gegenüber liegenden Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13 angeordnet ist das Kopfhalsteil 17, auf welchem aufgesteckt die Humerus kopfkalotte 19 angeordnet ist.

In Fig. 2 ist ausschnittsweise die Verbindung zwischen dem Winkeladapter 13 und dem oberen Schaftende 7 dargestellt, wobei im Vergleich zu Fig. 1 in Fig. 2 der Winkeladapter 13 etwas um die Schwenkachse 11 vom oberen Schaftende 7 weg geschwenkt dargestellt ist. Dadurch wird die mit dem oberen Schaftende 7 fest verbundene schaftähnliche, längsausgebilde te Rippe 9 erkennbar, auf welcher je seitlich, diese überlap pend, der Winkeladapter 13 angeordnet ist, wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist. In dieser Längsrippe, je durch Ein kerbungen 10′ vom übrigen Teil getrennt, ist je eine Mittel partie 10 ausgebildet, zwischen welchen beiden Partien 10 eine keilförmig, einschraubbare Schraube 12 angeordnet ist. Die mit einer innenseitig sechskantig ausgebildeten Öffnung versehene Schraube 12 treibt beim Einschrauben die beiden Mittelpartien 10 auseinander, so daß der Winkeladapter 13 mit den beiden je seitlich die Rippe 9 überlappenden Partien 13a (siehe Fig. 4c) klemmend fest arretiert wird.

Dies wird dadurch möglich, daß durch den Winkeladapter hin durchverlaufend eine Öffnung 22 vorgesehen ist, durch welche hindurch mittels eines Sechskantschlüssels die Schraube 12 ein- oder ausgeschraubt werden kann.

In Fig. 4a ist der Winkeladapter 13 in Obendraufsicht auf die Auflagefläche 15 dargestellt, auf welcher aufliegend das Kopfhalsteil 17 angeordnet wird. Dabei ist nun deutlich die Öffnung 22 erkennbar, durch welche hindurch mittels des er wähnten Sechskantschlüssels die Schraube 12 betätigbar ist.

Die Auflagefläche 15 ist konvex ausgebildet, wie der Seitenschnitt in Fig. 4c zeigt, d. h. die mittige Längsachse 15′ der Auflagefläche 15 ist gegenüber den seitlichen Begren zungen der Auflagefläche vorstehend ausgebildet. Durch dieses konvexe Ausbilden der Auflagefläche wird es nun möglich, daß das Kopfhalsteil 17 je seitlich von der Längsmittelachse der Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13 verschwenkt aufliegend angeordnet werden kann. Die Auflagefläche 27 des Kopfhals teils 17 ist, wie Fig. 5 zeigt, ihrerseits, im Gegensatz zur Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13, eben bzw. kreisrund flach ausgebildet.

Von der Auflagefläche 27 des Kopfhalsteils 17 vorstehend ist ein kugelartiges Gelenkteil 31 angeordnet, vorgesehen, um in einer weiteren Öffnung 21 des Winkeladapters 13 eingesteckt angeordnet zu werden. Durch Betätigen einer Längsschraube 23 in einem Gewinde 25 des Winkeladapters 13, kann der Gelenk kopf 31 in der Öffnung 21 festklemmend arretiert werden. Durch die exzentrische Anordnung des Gelenkkopfes 31 an der Auflagefläche 27 des Kopfhalsteils 17 ist es möglich, das Teil 17 exzentrisch, d. h. zentrumsversetzt, in bezug auf die Auflagefläche des Winkeladapters 13 anzuordnen.

Schlußendlich weist das Kopfhalsteil 17 einen mittigen Kör per 29 auf, welcher dazu vorgesehen ist, um eine Humeruskopf kalotte 19 zu tragen. Diese Kalotte kann in verschiedenen Ausführungen, angepaßt an die Anforderungen bzw. Dimensionen des zu ersetzenden Schultergelenkes auf dem Kopfhalsteil, an geordnet werden.

In den Fig. 6a und 6b ist schematisch das Spannprinzip dar gestellt, um das Kopfhalsteil 17 mit dem Gelenkkopf 31, ein gespannt im Winkeladapter 13, fest zu blockieren. Dabei zeigt Fig. 6a im Schnitt das Kopfhalsteil 17 zusammen mit der Kopf kalotte 19, angeordnet auf dem Winkeladapter 13, währenddem Fig. 6b den Ausschnitt A aus Fig. 6a vergrößert zeigt. Dabei zeigt Fig. 6b vergrößert den in der Öffnung 21 des Winkel adapters 13 eingeführten Gelenkkopf 31, wobei insbesondere die Frontseite 31 der Längsschraube 23 und die in der Öff nung gegenüberliegende Auflagefläche für das Aufliegen des Gelenkkopfes 31 dergestalt ausgebildet ist, daß der einge führte Gelenkkopf 31 beim Einspannen durch Einschrauben der Längsschraube 23 und durch Erzeugen der in Längsrichtung des Winkeladapters 13 wirkenden Kraft F1 durch die Versetzung V des Kugelgelenkes an den beiden Partien 32 bzw. 32a anliegt bzw. eingespannt wird. Somit wird an den Partien 32 bzw. 32a die Spannkraft F2 erzeugt, um den kugelförmigen Gelenkkopf 31 in der Öffnung 21 des Winkeladapters 13 festzuklemmen. Damit resultiert die Spannkraft F3, mittels welcher das Kopfhals teil 17 in der vorgegebenen Einstellung blockiert wird.

In den Fig. 7-9 schematisch dargestellt sind die verschie denen Verstellungsmöglichkeiten der erfindungsgemäß vorge schlagenen Humeruskopfprothese. Fig. 7 zeigt die Möglichkeit des Einstellens eines unterschiedlichen Inklinationswinkels, durch Schwenken des Winkeladapters 13 um die Drehachse 11. Dabei zeigt Position 13 den Winkeladapter in Ausgangsposi tion, beim Setzen des Schaftes im Oberarmknochen. Durch Schwenken des Winkeladapters 13 um die Achse 11 kann dieser in die gewünschte Position 13′ geschwenkt werden und mittels der Schraube 12 fest arretiert positioniert werden. In der Regel ist es ausreichende wenn der Winkeladapter 13 um einen Winkel α von ca. 15° verstellbar gegenüber dem Schaft ange ordnet werden kann. Durch das Wegschwenken des Winkeladapters 13 in Position 13′ wird auch die Kalotte 19 in die gestrichelte Position 19′ weggeschwenkt.

In Fig. 8 nun wird die Verstellbarkeit um einen Torsionswin kel b (beispielsweise von je 20°) schematisch dargestellt, welche Torsionsbewegung durch das konvexe Ausbilden der Auf lagefläche 15 des Winkeladapters 13 ermöglicht wird. Dabei zeigt wiederum die ausgezogene Position 19 die Ausgangslage, beim Setzen der Prothese. Durch torsionsmäßiges Verschwenken des Kopfes 19 kann dieser entweder in die gestrichelt darge stellte Position 19′′ oder in die gestrichelte Position 19′′′ weggeschwenkt werden, wobei die Arretierung in der entspre chenden Position mittels der Schraube 23 im Winkeladapter 13 erfolgt.

Fig. 9 schlußendlich zeigt in Obendraufsicht das Kopfteil 19, welches durch das exzentrische Anordnen des Kugelgelenkes 31 in der Auflagefläche 15 des Winkeladapters 13 zentrumsver setzt angeordnet werden kann. Dabei zeigt Fig. 9 erneut die Ausgangsposition 19 und drei weitere, mögliche, gestrichelt dargestellte Positionen 19 ^IV-19 ^VI. Die Punkte 20 ^IV-20 ^VI zeigen dabei die entsprechenden Mittelachsen des Humeruskop fes 19 bzw. 19 ^IV-19 ^VI. Erneut erfolgt die Arretierung in der entsprechenden Position durch Festklemmen mittels der Schraube 23.

In den Fig. 1-9 ist ein Beispiel einer Humeruskopfpro these dargestellt. Wesentlich dabei ist, daß beim Setzen der Prothese sowohl ein stufenloses Verändern des Inklinationswinkels, eine stufenlose Torsionsbewegung sowie ein stufenloser Zen trumsversatz möglich ist und die Prothese bzw. die verschie denen Teile in der einmal eingestellten Position fest arre tiert werden kann (bzw. können). Auch wird in den Beispielen nicht auf die Materialwahl der Prothese eingegangen, da die für die Prothese verwendeten Materialen an sich bestens aus dem Stand der Technik bekannt sind. Bekannt ist auch die un terschiedliche Materialwahl, beispielsweise für das Her stellen des Humeruskopfes selbst, welcher beispielsweise aus Metall, einer Legierung oder aus einem Keramikmaterial herge stellt werden kann.

Claims

1. Humeruskopfprothese, bestehend im wesentlichen aus einem Schaft (3), einem Winkeladapter (13) und einem Kopfteil (17, 19), dadurch gekennzeichnet, daß der Winkeladapter (13) um mindestens eine senkrecht zum Schaft (3) verlaufende Drehach se (11) schwenkbar mit dem Schaft (3) verbunden ist.

2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Winkeladapter um eine im Bereich am oberen Schaftende (7) angeordnete Drehachse (11) schwenkbar mit dem Schaft verbunden ist, und sich von der Schwenkachse in bezug auf die Schaftachse angewinkelt in Abwärtsrichtung gegen das andere Schaftende (5) hin längs ausgebildet erstreckt.

3. Prothese nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (17, 19) torsions artig in bezug auf eine Mittellängsachse im Winkeladapter schwenkbar mit dem Winkeladapter verbunden ist.

4. Prothese nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkeladapter um einen Win kel von ca. 40-55° in bezug auf die Schaftachse stufenlos schwenkbar und arretierbar mit dem Schaft ver bunden ist.

5. Prothese nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkeladapter entgegenge setzt zum Schaft eine konvex ausgebildete Auflagefläche (15) aufweist, auf welcher aufliegend das Kopfteil, umfassend ein Kopfhalsteil (17), angeordnet ist, wobei das Kopfhalsteil aufgrund der konvexen Fläche auf dieser in bezug auf die Längs mittelachse des Adapters bzw. die Schaftlängsachse torsionsartig stufenlos schwenkbar ist, und mit dem Winkela dapater fest arretierbar verbindbar ist.

6. Prothese nach einem der Ansprüche 1-5, da durch gekennzeichnet, daß das Kopfteil bzw. das Kopfhals teil um einen Winkel von je ca. 20° stufenlos schwenkbar in bezug auf die Längsmittelachse des Adapters mit diesem ver bunden ist.

7. Prothese nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil aus einem Kopf halsteil (17) und einer Kopfkalotte (19) besteht, wobei das Kopfhalsteil exzentrisch rotierbar mit dem Winkeladapter ver bunden ist.

8. Prothese nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kopfkalotte auswechselbar auf dem Kopfhals teil, beispielsweise selbsthaftend, steckbar angeordnet ist.

9. Prothese nach einem der Ansprüche 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfhalsteil ein kugelge lenkartiges Organ (31) aufweist, das in einer entsprechenden Aufnahme (21) in der Auflagefläche (15) im Winkeladapter ein steckbar ist, und in dieser mittels Befestigungsmitteln (23) fest arretierbar ist.

10. Prothese nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das kugelgelenkartige Organ in einer Auflage fläche (27) des Winkelteils (17), welche dazu vorgesehen ist, um auf der Auflagefläche (15) des Winkeladapters (13) auf zu liegen, zentrumsversetzt exzentrisch angeordnet ist und von dieser vorsteht, und daß das Halsteil um seine Mittelachse zentrumsversetzt stufenlos um eine Distanz von ca. ± 3,5 mm exzentrisch rotierbar mit dem Winkeladapter verbindbar und arretierbar ist.

11. Prothese nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (23) an der dem Kopfhalsteil zugewandten Oberfläche des kugelge lenkartigen Organes (31) keilförmig klemmend, angreifend aus gebildet sind, um das Kopfhalsteil (17) beim Befestigen bzw. Arretieren des kugelgelenkartigen Organes (31) in der Aufnah me (21) gegen die Auflagefläche (15) des Winkeladapters (13) zu ziehen bzw. zu treiben.