DE19548154A1 - Humeruskopfprothese - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Humeruskopfprothese, bestehend mindestens aus einem Schaft, einem Kopfhalsteil sowie einer Kopfkalotte.

Mit der Entwicklung einer Schulterprothese zur Behandlung von Humeruskopffrakturen hat der New Yorker Orthopade, 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. Dieses bestand aus einem modi­ fizierten 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 auf steckbare 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 anatomischen Eigenheiten des Schultergelenkes. Diese Humeruskopfprothese besteht aus einem 3-fach modularen System, zusammengesetzt aus Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte. Die drei Anteile Schaft, Winkeladapter und Kopfkalotte sind in jeweils ver­ schiedenen Dimensionen vorrätig, so daß individuelle Unter­ schiede der Schaftdicke, des Inklinationswinkels (Schafthals­ winkel) sowie Kopfgröße berücksichtigt werden können. Die Kopfkalotte weist darüberhinaus ein exzentrisches Verankerun­ gssystem auf dem Winkeladapter auf. Dadurch können ver­ schiedene Rotationsstellungen des Kopfes gegenüber dem Win­ keladapter 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 3-fachen modula­ ren Humeruskopfprothese ist der gegenwärtige Stand der Tech­ nik formuliert. Dennoch weist diese Prothese für den Opera­ teur noch konstruktive Mängel auf.

Bei Mehrfragmentfrakturen des Humeruskopfes, insbesondere bei größerer Fragmentverschiebung, osteoporotischen Knochen, im höheren Alter des Patienten und bei höhergradigen Kopf­ trümmerfrakturen besteht die Indikation zum prothetischen Er­ satz des Oberarmkopfes. Besonders bei den dislozierten Vier-Fragmentfrakturen haben die Ergebnisse bei der operativen Versorgung mittels Plattenosteosynthese oder Minimalosteosyn­ these nicht die gewünschten Resultate erbracht. Die konven­ tionelle Versorgung mittels Plattenosteosynthese oder Mini­ malosteosynthese führen in einem hohen Prozentsatz zur avas­ culären Kopfnekrose. Letztlich ist das Ausmaß des eingetre­ tenen Gewebeschadens, insbesondere die Störung der Gefäß­ durchblutung, entscheidend für das Ausheilungsergebnis.

Bedingt durch die schlechten Ergebnisse mit herkömmlichen operativen Verfahren und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß bei Mehrfragmentfrakturen der eingetretene Gefäßschaden auch durch operationstechnische Maßnahmen nicht korrigiert werden kann, ist heute die Implantation einer Humeruskopf­ prothese die Therapie der Wahl bei der dislozierten Mehrfrag­ mentfraktur des Humeruskopfes.

Bei der Implantation einer Humeruskopfprothese im Rahmen ei­ ner Frakturversorgung sind folgende Operationsziele anzustre­ ben:

• -Prothetischer Ersatz der Humeruskopfgelenkfläche
• - Ausgleich des Höhenverlustes im Bereich der Frakturzone (chirurgischer Hals)
• - Refixation der Tubercula und
• - Rekonstruktion der Rotatorenmanschette.

Bei diesen Operationszielen ist besonders die Wiederherstel­ lung der korrekten Höhe von entscheidender Bedeutung. Ein zu tief implantiertes künstliches Schultergelenk führt zu einem erheblichen Funktionsverlust, da aufgrund fehlender Vorspan­ nung des M.deltoideus (Muskulatur oberhalb der Schulter zum Heben des Armes) keine ausreichende Abduktionskraft entwic­ kelt werden kann.

Die oben beschriebenen, bisher auf dem Markt befindlichen Schulterprothesen bestehen, wie beschrieben, aus einem Schaftanteil, einem modularen Kopf als Kalottenersatz sowie fakultativ bzw. gegebenenfalls aus einem Winkeladapter zur Wiederherstellung der korrekten Kopfhalslänge. Es gibt aber bisher keine Möglichkeit, auch nicht mit den oben erwähnten modularen, neuentwickelten Komponentensystemen, die ursprüng­ liche Oberarmlänge durch einen integrierten Einstellmechanis­ mus korrekt auszugleichen. Der heutige Stand der Technik be­ steht darin, approximativ die Oberarmlänge zu bestimmen und den Prothesenschaft so einzuzementieren, daß die richtige Länge wieder hergestellt wird. Ist der Knochenzement ausge­ härtet, so läßt sich bei einer einmal vorbestimmten Höhe das Implantat in seiner Länge nicht mehr verändern.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Humeruskopfprothese vorzuschlagen, welche nach ihrer Veranke­ rung und Zementierung eine sekuläre Verstellung der Prothe­ senlänge ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Humeruskopfprothese gemäß dem Wortlaut insbesondere nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Er­ findungsgemäß wird entsprechend nach durchgeführter Zemen­ tierung des Prothesenschafts eine integrierte Längenverstel­ lung für den Kopfhalsbereich vorgeschlagen, um eine Feinkor­ rektur auch nach abgeschlossener Zementierung zu ermöglichen. Durch diesen Einstellmechanismus kann auch die Spannung der Rotatorenmanschette, welche über die Tubercula mit der Pro­ these in Verbindung steht, abschließend justiert werden.

Bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vor­ geschlagenen Humeruskopfprothese finden sich in den abhängi­ gen Ansprüchen 2 bis 9.

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

Dabei zeigen:

Fig. 1 in Seitendraufsicht schematisch eine erfindungsge­ mäße Humeruskopfprothese in zusammengesetzter Dar­ stellung,

Fig. 2 den Kopfteil der Prothese aus Fig. 1 mit längenkor­ rigiert angeordnetem Kopfhalsteil,

Fig. 3a, 3b u. 3c den Kopfbereich des Schaftes sowie das Kopfhalsteil seitlich perspektivisch dargestellt und in ausein­ andergezogenem Zustand,

Fig. 4a in Perspektive schematisch dargestellt einen Exzen­ terbolzen für das Zusammenhalten von Kopfhalsteil und Schaft,

Fig. 4b den Schnitt durch Exzenterbolzen entlang der Linie I-I und

Fig. 5 schematisch dargestellt die Funktionsweise des Kopfbereiches von Schaft und Kopfhalsteil in ver­ größerter Darstellung.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht schematisch eine erfindungs­ gemäße Humeruskopfprothese dargestellt, bestehend aus dem Schaft 4, dem Kopfhalsteil 20 sowie der Kopfkalotte 13. Im Kopfbereich des Schaftes 4 ist eine mittige Längsaussparung 25 ausgebildet, wie in Fig. 3a erkennbar. In dieser Ausspa­ rung längsverschieblich eingelassen ist ein Schiebeeinsatz 5 des Kopfhalsteiles 20, wie besonders gut erkennbar in Fig. 3b.

Weiter umfaßt der Schaft 4 üblich vorgesehene konstruktive Merkmale, wie beispielsweise das Einsteckteil 3, im Kopfbe­ reich eine rückwärtige Finne 21 mit darin vorgesehenen Befe­ stigungslöchern 15, mittels welchen beispielsweise eine pro­ visorische Drahtsicherung bewerkstelligt werden kann.

In Fig. 1 nun ist das Kopfhalsteil in "eingefahrenem" Zustand dargestellt, d. h. die Humeruskopfprothese in ihrer kürzesten Längsausdehnung.

Demgegenüber zeigt Fig. 2 den Kopfbereich des Schaftes 4 ana­ log Fig. 1 mit dem Kopfhalsteil 20 in "ausgefahrenem" Zu­ stand, d. h. mit der Humeruskopfprothese in ihrer längstmög­ lichen Ausdehnung. Dabei ist deutlich erkennbar, daß die Längsverschieblichkeit des Kopfhalsteiles mittels einer Längsführung 19 ermöglicht wird, welche durch einen Halte- oder Exzenterbolzen 12 am Schaft 4 gehalten wird. Durch die Längsverschieblichkeit des Kopfhalsteiles 20 in bezug auf den Schaft 4 wird damit automatisch auch die Kopfkalotte 13 in bezug auf den Schaft 4 längsverschoben, wie in Fig. 2 durch die beiden Referenzzahlen 13¹ und 13² schematisch darge­ stellt. Dabei zeigt 13² die kürzestmögliche Positionierung der Kalotte, währenddem die Position 13¹ die größte Längs­ ausdehnung darstellt.

In den Fig. 3a, 3b und 3c sind der Kopfbereich des Schaftes 4 sowie das Kopfhalsteil 20 in demontiertem Zustand darge­ stellt, um so ein besseres Verständnis der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Konstruktion zu ermöglichen.

Fig. 3a zeigt in Perspektive den Kopfbereich des Schaftes 4, aufweisend die bereits erwähnte mittige Längsaussparung 25 mit den beiden seitlichen Wandungen 24. Für das Anordnen des erwähnten Haltebolzens 12 sind je in den seitlichen Wandungen 24 Bohrungen 22 vorgesehen. Ebenfalls erkennbar ist eine wei­ tere Sicherungslochung 10, auf deren Sinn und Funktionsweise, unter Bezug auf Fig. 5, näher eingegangen wird.

Fig. 3b zeigt in Perspektive schematisch das Kopfhalsteil 20, aufweisend den Schiebeeinsatz 5, welcher dazu vorgesehen ist, um in der Längsaussparung 25 längsverschieblich angeordnet zu werden. Für eine klar definierte schlittenartige Längsver­ schieblichkeit weist das Kopfhalsteil einen verdickten Schie­ beeinsatzteil 5, auf, welcher je seitlich über einen Absatz 29 mit dem einzuführenden Schiebeeinsatz 5 verbunden ist. Dieser Absatz 29 ist dazu vorgesehen, um schlittenartig auf den beiden Endkanten der Wandungen 24 des Schaftes 4 zu glei­ ten. Gehalten wird das Kopfhalsteil 20 am Schaft 4 mittels eines Halte- oder Exzenterbolzens 12, welcher in Fig. 4a dar­ gestellt ist und welcher in eine Längsführung 19 eingreift, welche sich entlang dem Schiebeeinsatz 5 erstreckt. Erkennbar schlußendlich in Fig. 3b ist der Konus 23, auf welchen die Kopfkalotte 13 aufgesteckt werden kann.

Fig. 3c zeigt das Halsteil 20 aus Fig. 3b in Ansicht, in Pfeilrichtung A gesehen. Dabei sind Gewindegänge 31 erkenn­ bar, welche frontseitig am Schiebeeinsatz 5 entlang der annä­ hernd ganzen Länge ausgebildet sind. Diese Gewindegänge 31 sind für die Längsverschiebung des Kopfhalsteiles 20 in bezug auf den Schaft 4 verantwortlich, wobei auf die Funktionsweise in bezug auf Fig. 5 näher eingegangen wird. Ebenfalls aus Fig. 3c sind die beiden seitlich zum Schiebeeinsatz ausgebil­ deten Längsabsätze 29 erkennbar, welche sich durch das brei­ tere Ausbilden des Schiebeeinsatzes im Bereich 5, ergeben.

In den Fig. 4a und 4b ist der Haltebolzen 21 dargestellt, mittels welchem das Halsteil 20 und der Schaft 4 zusammenge­ halten werden. Der Haltebolzen 12 umfaßt dabei zwei endstän­ dige Partien 32 mit einem größeren Durchmesser, welcher in etwa dem Durchmesser der beiden Lochungen 22 in den Wandungen 24 entspricht. Ebenfalls einen entsprechenden Durchmesser weist das Einschiebeloch 17 auf, welches endständig in der Längsführung 19 angeordnet ist. Zwischen den beiden endstän­ digen Bereichen 32 ist ein mittiger, exzentrisch ausgebilde­ ter Bolzenbereich 33 ausgebildet, dessen Querschnitt in Fig. 4b dargestellt ist. Dabei ist deutlich die exzentrische Posi­ tionierung erkennbar, wobei der Querschnitt 33 vorzugsweise etwas kleiner ist als die Breite der Längsführung 19, so daß der Bolzen 12 in der Führung 19 längsverschoben werden kann.

Beim Zusammenfügen von Kopfhalsteil 20 und Schaft 4 wird zu­ nächst das Kopfhalsteil 20 mit dem Schiebeeinsatz 5 in die Aussparung 25 eingeführt, wobei das Einschiebeloch 17 auf die beiden Lochungen 22 auszurichten ist. Nun wird der Bolzen 12 durch die beiden Bohrungen und das Einschiebeloch 17 geführt, was insbesondere durch den vergrößerten Durchmesser des Lo­ ches 17 möglich ist. Nach Einführung des Bolzens wird das Kopfhalsteil 20 etwas in Richtung Schaft 4 verschoben, womit durch den kleineren Breitendurchmesser der Längsführung 19 der Bolzen 12 festgehalten wird und nicht mehr aus den beiden Lochungen 22 entfernt werden kann.

Anhand von Fig. 5 und unter Bezug auf die vorab beschriebenen Figuren wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Hume­ ruskopfprothese beschrieben. Mit anderen Worten wird be­ schrieben, wie im Falle eines operativen Einsatzes der Hume­ ruskopfprothese die Feinlängeneinstellung erfolgt.

Nach Einzementierung des Schaftes 4 wird das Kopfhalsteil 20 mittels einer Stellschraube 14, welche zwischen Schaft und Kopfhalsteil angeordnet ist und deren Schraubengewinde in den Gewindegängen 31 am Schiebeeinsatz 5 des Kopfhalsteiles ein­ greift, in Längsrichtung verschoben. Die Betätigung der Stellschraube 14 erfolgt dabei mittels eines beispielsweise 6-kantig ausgebildeten Drehstiftes, welcher in eine entspre­ chende 6-kantig ausgebildete Aussparung 14′ der Stellschraube 14 eingreift. Um die Positionstreue der Stellschraube 14 si­ cherzustellen, ist weiter ein Sicherungsstift 11 angeordnet, welcher in der vorab erwähnten Sicherungslochung 10 eingelas­ sen ist. Durch Drehen der Stellschraube 14 wird das mittels Bolzen 12 am Schaft gehaltene Kopfhalsteil 20 in Pfeilrich­ tung bzw. in Schaftlängsrichtung sowohl gegen den Schaft oder vom Schaft so lange verschoben, bis die gewünschte Länge er­ reicht worden ist. Diese ist beispielsweise abhängig von der einzustellenden Spannung der Rotatorenmanschette, wie ein­ gangs der vorangehenden Beschreibung dargelegt. Das Fixieren des Kopfhalsteiles 20 in bezug auf den Schaft erfolgt mittels des Haltebolzens 12, indem dieser wiederum mittels eines 6-Kant-Drehstiftes, eingeführt in die Aussparung 12′, gedreht wird. Da die Position des exzentrisch angeordneten Ab­ schnittes 33 leicht versetzt ist wird das Schiebeteil an den Grund resp. die rückseitige Wandung der Aussparung 25 ge­ drückt und somit verklemmt. Je nachdem, vor oder nach dem klemmenden Arretieren schlußendlich, kann die Kopfkalotte 13 auf den Kalottenhaltekörper 23 aufgesetzt werden. Dabei ist es möglich, daß weitere Justiermittel vorgesehen sind, um die Kopfkalotte 13 in unterschiedlicher Position in bezug auf das Kopfhalsteil 20 anzuordnen bzw. mit diesem fest arretiert zu verbinden. Derartige Justiermittel sind jedoch bereits aus dem Stand der Technik bekannt.

In den Fig. 1 bis 5 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäß definierten Humeruskopfprothese dargestellt, welches selbst­ verständlich in x-beliebiger Art und Weise abgeändert, vari­ iert oder modifiziert werden kann. Wesentlich dabei ist, daß beim Setzen der Prothese bzw. nach dem Einzementieren des Schaftes nach wie vor eine sekuläre Verstellung bzw. ein stufenloses Verändern der Position des Kopfhalsteiles bzw. der Kalotte in bezug auf die Längsachse des Schaftes möglich ist. In einer einmal eingestellten Position des Kopfhalstei­ les in bezug auf den Schaft muß eine feste Arretierung mög­ lich sein. Dabei ist es unwesentlich, ob die Verstellbarkeit durch Maßnahmen bzw. Verstellmittel im Kopfbereich des Schaftteils, an der Verbindung Schaft/Kopfhalsteil oder im Kopfhalsteil selbst erreicht werden kann. Auch wird in den Beispielen nicht auf die Materialwahl der Prothese eingegan­ gen, da die für die Prothese verwendeten Materialien an sich bestens aus dem Stand der Technik bekannt sind. Bekannt ist auch die unterschiedliche Materialwahl, beispielsweise für das Herstellen der Humeruskopfkalotte selbst, welcher bei­ spielsweise aus Metall, einer Legierung oder aus einem Kera­ mikmaterial hergestellt werden kann.

Claims (10)

1. Humeruskopfprothese, bestehend mindestens aus einem Schaft (4), einem Kopfhalsteil (20) sowie einer Kopfkalotte (13), dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfhalsteil (20) in bezug auf den Schaft (4) in Schaftlängsrichtung verschieblich an oder in diesem gelagert und mit diesem fest verbindbar ist.

2. Humeruskopfprothese, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfhalsteil (20) stufenlos in bezug auf den Schaft verschiebbar und fest positionierbar ist.

3. Humeruskopfprothese, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfhalsteil (20) mit einer Längsrippe bzw. einem Längseinsatz (5) in einer entsprechenden längsausgebildeten Ausnehmung (25) im Bereich des Kopfteiles des Schaftes (4) schlittenartig längsver­ schieblich gelagert ist.

4. Humeruskopfprothese, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) eine längsausgebildete Führungsöffnung (19) vorgesehen ist, in welche ein Haltebolzen (12) eingreift bzw. durch wel­ che der Bolzen hindurchverläuft, welcher Bolzen je seitlich der Öffnung in entsprechenden Bohrungen (22) der Seitenwan­ dungen (24) der Ausnehmung (25) gelagert ist.

5. Humeruskopfprothese, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Schaft (4) eine an Ort drehbare Stellschraube (14) vorgesehen ist, wel­ che mittels eines Arretierbolzens oder Sicherungsstiftes (11) fest positionierbar ist und welche bei einer Drehbewegung in an einer Wandung der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) vorgesehenen Gewindegängen (31) eingreifend das Kopfhalsteil (20) in Schaftlängsrichtung verschiebt.

6. Humeruskopfprothese, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (14) im Bereich der rückseitigen Wandung der Ausnehmung (25) angeordnet ist und daß die Gewindegänge (31) entsprechend in der Frontpartie der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) vorgesehen sind.

7. Humeruskopfprothese, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsöffnung bzw. Längsführung (19) in der Längsrippe bzw. dem Längseinsatz (5) einen endständigen Durchgang (17) aufweist, mit größerem Durchmesser als die Breite der Längsöffnung (19), und daß der Bolzen (12) dreiteilig ausgebildet ist mit je einer end­ ständigen, zylindrischen Partie (32) mit einem Durchmesser wenig kleiner als der Durchmesser des endständigen Durchgan­ ges (17) und größer als die Breite der Längsöffnung (19) und mit einer mittigen exzentrisch angeordneten Partie (33) mit einem Durchmesser wenig kleiner als die Breite der Längsöff­ nung bzw. Längsführung (19), welche mittels Drehens des Bol­ zens (12) das Kopfhalsteil (20) festklemmend mit dem Schaft (4) zu verbindet.

8. Humeruskopfprothese, insbesondere nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (14) und/oder der Bolzen (12) von außen zugänglich betätigbar sind, vorzugsweise mittels vier- oder mehrkantigen Vertiefun­ gen (12′, 14′), in welche entsprechend ausgebildete Werkzeuge eingreifbar sind.

9. Humeruskopfprothese, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfkalotte (13) mit Kopfhalsteil (20) verschiebbar am Schaft (4) unterschied­ lich positionierbar und mit diesem fest verbindbar ist.

10. Verfahren zur Einstellung der Vorspannung des M.deltoi­ deus bzw. der Spannung der Rotatorenmanschette eines Schul­ tergelenkes beim Implantieren einer Humeruskopfprothese, da­ durch gekennzeichnet, daß nach dem Setzen des Prothesen­ schaftes die Prothesenlänge durch Verschieben des Kopfhals­ teiles und/oder der Kalotte mindestens in Längsachsrichtung des Schaftes entsprechend der einzustellenden Spannung ge­ wählt und festgelegt wird.