DE2730004C2 - Verankerungsteil für Knochenendoprothesen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verankerungsteil für Knochenendoprothesen, insbesondere Prothesenzapfen, dessen ObiOäche eine Vielzahl von einstückig mit einem Basiskörper verbundenen, voneinander durch Zwischenräume getrennten Vorsprüngen aufweist, wie es aus der DE-PS 8 37 294 bekannt ist

Derartige, an der Oberflächt, mit Vorsprüngen versehene Verankerungsteile für Knochenendoprothesen sind dazu bestimmt, mit einem tragenden Teil derart verbunden zu werden, daß die gesamte Anordnung fest ist und sich verhält, als bestünde sie aus einem Stück.

Das bekannteste und weitestverbreitete Verfahren zur Verankerung beiteht darin, daß der Halt des Zapfens der Prothese in dem Knochenmarkskanal des tragenden Knochens mit Hilfe eines speziellen Klebe- und Bindemittels erreicht wird.

Dieses Verfahren weist jedoch Nachteile auf, die direkt mit der Verwendung eines Klebe- und Bindemittels zusammenhängen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist in der DE-PS 8 37 294 eine Knochengelenk-Prothese beschrieben, die so ohne Klebe- und Bindemittel verwendet werden soll, so daß der Halt der Prothese im Knochen erreicht wird über die Regenerierung des Knochengewebes rund um das Verankerungsteil der Prothese, wodurch der Zapfen daß eine gute mechanische Verbindung zwischen Knochen und Prothese gewährleistet wird.

Die aus der DE-PS 8 37 294 bekannten Protheseneinsatzstücke weisen auf ihrer Oberfläche u.a. eine Vielzahl von aus dem Basiskörper vorspringenden, voneinander durch Zwischenräume getrennten Vorsprüngen auf. Die Abstände zwischen diesen Vorsprüngen betragen ein Mehrfaches von deren Durchmesser, In den Zwischenräumen liegt die glatte Oberfläche des Basiskörpers frei. Die Vorsprünge haben an der Oberfläche des Basiskörpers ihren größten Querschnitt Bei einer derartigen Befestigung nimmt der in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen in im wesentlichen radialer Richtung hineinwachsende Knochen selbst die von außen auf die Prothese ausgeübten mechanischen Kräfte auf, so daß das Risiko der. Ausreißens, das bei den mit Bindemittel befestigten Prothesen auftreten kann, beseitigt wird, sofern eine ausreichend sichere Verankerung in der sich neu bildenden Knochensubstanz erreicht wird.

Die aus der DE-PS 837 294 bekannten Prothesen haben jedoch den Nachteil, daß die erforderliche Sicherheit der Verankerung nicht erreichbar ist, weil die mit großen Abständen angeordneten Vorsprünge am Prothesenteil mit der dazwischen einwachsenden Knochensubstanz zwar einen gewissen Schutz gegen Verdrehen der eingesetzten Teile be* mäßiger Beanspruchung bieten, aber wegen zu geringer Eingrifftiefe und für eine sichere Verankerung ungeeigneter, glatter Formen der Oberflächenstrukturen stärkeren Torsionsbeanspruchungen und plötzlichen starken Stoßbeanspruchungen nicht widerstehen können. Die Gefahr des Locken» bzw. des Ausreißens besteht daher auch bei diesen bindemittelfrei eingesetzten Prothesen, wobei das neu gebildete Knochengewebe beschädigt wird.

Aus der DE-OS 21 27 843 sind Verankerungsteile von Prothesen bekannt, die aus einem festen Metall-Basiskörper bestehen und einen porösen, mit dem Basiskörper fest verbundenen Oberzug aus dem gleichen Metall, der aus einer Vielzahl kieiner, einzelner Teilchen gebildet ist, die an den Berührungspunkten untereinander und mit dem Basiskörper verschmolzen sind. Zwischen den Berührungspunkten, an denen die lose aufgebrachten, körnigen Teilchen durch Verschmelzen, also durch einen Sintervorgang, mit dem festen Basiskörper und untereinander verbunden werden, verbleiben Zwischenräume, in die das Knochengewebe hineinwächst Die unregelmäßige Form der Poren bewirkt zwar jeweils eine gute Verankerung des sie ausfüllenden Knochengewebes, jedoch ist es nicht möglich, ein ausreichendes Porenvolumen zu erreichen, das eine sichere Befestigung des Prothesenteiles ergibt Pas zulässige Porenvolumen in der porösen Überzugsschicht ist begrenzt durch die Notwendigkeit, eine

der Prothese einen sehr festen Halt findet. Auch aus der 55 ausreichende Scherfestigkeit im Obergang vom Basis-US-PS 36 05123 ist beispielsweise die kleb· und '" ' "" ·' " bindemittelfreie Befestigung bekannt

Dadurch ergeben sich beträchtliche Vorteile, die sich nicht nur auf den rein medizinischen Bereich beschränken, also Vermeiden des Fremdkörpers Bindemittel, Unterstützen der Rekalzifikation und Verringerung der Schädigung des aufnehmenden Knochens, sondern das Einsetzen ohne Bindemittel bringt auch Vereinfachungen im Bereich des praktischen, operativen Gebrauchs und wirtschaftliche Vorteile mit sich.

Wesentliche Voraussetzung für ein derartiges Einwachsen ist, daß die Oberfläche des in den Knochen eingesetzten Zapfens der Prothese so ausgebildet ist, körper zur gesinterten Überzugsschicht zu sichern, damit sich die Schicht bei Scherbeanspruchung nicht von dem festen Basismaterial löst Die hierbei möglichen Poren reichen nicht aus, um so viel Knochengewebe einwachsen zu lassen, daß die Scherfestigkeit der von dem massiven Knochen in die poröse Schicht des Prothesenteils hineinragenden Knochenfastern eine zuverlässige Verankerung sichern kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verankerungsteil für Knochenendoprothesen zu schaffen, bei dem einerseits die Ausbildung der Vorsprünge auf der Oberfläche des Basiskörpers eine für die störungsfreie Aufnahme aller auftretenden Belastungen ausreichende Widerstands-

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fäbigkcit dieses VeranKerjngsbereichcs sichert, andererseits die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen in ihrer Form und in ihrem Volumen derart ausgebildet sind, daß das hierin verankerte Knochengewebe die auftretenden Belastungen ebenfalls störungsfrei aufnehmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verankerungsteil wird die erforderliche Belastbarkeit im Verankerungsbereich dadurch erreicht, daß die Zwischenräume in einem Abstand vom Basiskörper Engstellen aufweisen und sich hinter diesen Engstellen zur Oberfläche des Basiskörpers hin wieder erweitern. Dadurch wird eine Vernetzung des Knochengewebes mit den Vorsprüngen des Verankerungsteils ermöglicht Das sich rekonstituierende Knochengewebe wächst nicht — wie bei den bekannten Prothesen — in glattwandige Zwischenräume oder Ausnehmungen geradlinig hinein, sondern es füllt die vergrößerten Hohlräume hinter den Engstellen aus. so dsß sich an stielartigen Knochenelementen verdickte Verankerungselemente ausbilden. Dcdurch, daß zwischen allen Vorsprüngen Zwischenräume vorgesehen sind, entsteht eine Verankerung mit größtmöglicher Widerstandsfähigkeit, die sich nicht lockern kann.

Obwohl das Verankerungsteil insbesondere für die bindemiltelfreie Befestigung von Knochenprothesen bestimmt ist, kann auch die Befestigung im Knochen mittels eines Kleb- und Bindemittels erfolgen, was naturgemäß zu einer Verbesserung der Haftung zwischen Bindemittel und Prothese führt

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorsprünge, die den oben angegebenen Charakteristiken arn besten entspricht ist die sphärische Form. Die gleichmäßig gerundete kantenfreie Wandung der Vorsprünge bzw. der Zwischenräume begünstigt das gleichmäßige Einwachsen des Knochengewebes und verhindert daß bei stoßartiger Belastung das Knochengewebe örtlich beschädigt werden kann. Außerdem ist das Verankerungsteil mit kugelförmigen Vorsprüngen besonders kostengünstig herstellbar. Es kann in einer verlorenen Form gegossen werden, die nach dem Ausschmelzverfahren unter Verwendung eines ausschmelzbaren Modells — in beispielsweise aus der Zeitschrift »das dental-labor«, Heft6/J965, Seite 239, bekannter Weise — hergestellt wird. Diese Gestaltung ist bekannt aus der Zahnersatz-Technik bei sogenannten Verblendkronen, das sind Zahnkronen aus Metall, auf deren Sichtseite eine Kunststoffschicht aufgebracht ist Um einen guten Halt der Kunststoffbeschichtung auf dem Metallkörper zu erreichen, insbesondere um bei der Herstellung die unterschiedlichen Schwundmaße von Metall und Kunststoff zu kompensieren, werden die Metallkronen auf ihrer Oberfläche mit kugelförmigen Vorsprüngen, sogenannten Retentionsperlen, versehen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verankerungsteils für Knochenendoprothesen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Basismodells für ein napfenförmiges Verankerungsteil einer Knochenendoprothese.

Fig.2 und 2iJ das auf der Oberfläche mit Kugeln versehene, ausschmelzbare Gußmodell, Fi g, 3 einen Schnitt durch den vergrößerten Teil der Oberfläche in F ig. 2a,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines Verankerungsteils,

Fig.5 in vergrößertem Maßstab eine Detailansicht der Oberfläche des Verankerungsteils nach Fig.4 und F i g. 6 einen Schnitt durch den stark vergrößerten Teil der Oberfläche nach F i g. 5.
Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel

ίο zeigt die Anwendung eines Verankerungsteils gemäß der Erfindung bei dem Oberschenkelteil einer Totalprothese der Hüfte, dessen Verankerungsteil in den Oberschenkelknochen eingesetzt wird. Das Verankerungsteil wird in einer verlorenen Form gegossen, die mit Hilfe eines in F i g. 1 bis 3 dargestellten ausschmelzbaren Modells hergestellt wird.

In F i g. 1 weist ein Basismodell 6 aus Wachs einen Zapfen 7 auf als Ausgangsmodell für das in einen im Oberschenkelknochen ausgearbeiteten Kanal einzusetzende Verankerungsteil, einen Schaft 8, der eine Anlage für die Prothese am oberen Teil des Oberschenkelknochens ergibt einen Hals 9 und eineu Knauf 10, der Rohrstück eines Teils des sphärischen üopfes der Prothese ist

Fi g. 2 zeigt das fertige Basismodell 6 mit — in von der Herstellung kunststoffbeschichteter Metall-Zahnkronen bekannter Weise — auf die Oberfläche des Verankerungsteils aufgeklebten Kugeln 11, z.B. aus Polystyrol, die in F i g. 2a in einer Teilansicht vergrößert dargestellt sind.

Wie Fi g. 3 zeigt ist die Oberfläche 13 des Zapfens 7 des Basismodells 6 mit einem Klebemittel 12 beschichtet und die Kugeln 11 sind in einer Zone 14 in dem Klebemittel gehalten, deren Querschnitt S1 kleiner ist als der Querschnitt 52 der Kugeln 11 im Niveau des Kugelmittelpunktes. Dadurch ist der Zwischenraum /im Niveau des Klebemittels 12 größer — siehe Abstand D — als im Niveau des Kugelmittelpunktes — siehe Abstand d.

Mit einem derartigen Ausschmelzmodell wird in bekannter Weise eine Form hergestellt, in der das erfindungsgemäße Verankerungsteil gegossen wird. Auf diese Weise ist eine wirtschaftliche Herstellung des Verankerungsteils möglich, weil weder beim Modell noch beim erhaltenen Gußstück eine chemische oder mechanische Bearbeitung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur erforderlich ist.

In Fig.4 ist ein gegossenes Verankerungsteil dargestellt, dessen Zapfen 7 gemäß der Erfindung

so strukturiert ist.

Fig.5 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt die Oberflächenstruktur mit den Vorsprüngen in Form von Kugeln 20.
In F i g. 6 ist in einem Schnitt durch die Oberfläche des Zapfens 7 des Verankerungsteils erkennbar, daß zwischen den Kugeln 20 die Zwischenräume / exakt reproduziert sind und den Zwischenräumen zwischen den Kugeln 11 des Modells (F i g. 3) entsprechen. Auch bei dem Gußstück weisen die Zwischenräume eine Engstelle E im Niveau der Kugelmittelpunkte auf und sind an der Oberfläche 21 des Basiskörpers wesentlich erweitert Es ist ersichtlich, daß, sobald sich der Knochen um den Zapfen 7 der Prothese rekonstituiert, das Knochengewebe alle Zwischenräume ausfüllen wird und so die Prothese durch Verankerung der Kugeln 20 in dem rekonstituierten Knochen festlegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Verankerungsteil für Knochenendoprothesen, insbesondere Prothesenzapfen, dessen Oberfläche eine Vielzahl von einstückig mit einem Basiskörper verbundenen, voneinander durch Zwischenräume getrennten Vorsprüngen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der zwei benachbarte Vorsprimge (20) trennende Zwischenraum mindestens eine Engstelle (E) aufweist, die sich in einem Niveau zwischen der Oberfläche (21) und den höchsten Punkten der Vorsprünge (20) befindet.

2. Verankerungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Vorsprüngen (20) an der Oberfläche des Basiskör- i-;-pers seinen größten Wert ^aufweist

3. Verankerungsteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Vorsprüngen (20) von der Oberfläche (21) des Basiskörpers bis zu einem zwischen dieser Oberfläehe (21) «cd den höchsten Punkten der Vorsprünge (28) befaxSich«! Niveau fortschreitend abnimmt.

4. Verankerungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (20) Kugeln sind.