DE2730004C2 - Verankerungsteil für Knochenendoprothesen - Google Patents
Verankerungsteil für KnochenendoprothesenInfo
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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-
65
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
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.
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.
Claims (4)
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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |