DE2733826C3 - Verankerung einer Endoprothese in einem Knochen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verankerung einer Endoprothese in einem Knochen, wobei in Bohrungen in der Endoprothese Stifte eingesetzt sind, die in ihrer jeweiligen Bohrung verschiebbar sind, wobei ferner die Bohrungen einerseits in die Außenwa d der Endoprothese einmünden und andererseits mit einer von außen zugänglichen Zentralbohrung verbunden sind.

Eine solche Verankerung beschreibt die DE-OS 23 05 442. Sie hat gegenüber anderen bekannten Verankerungen den Vorteil, daß die Stifte vornehmlich auf Druck beansprucht werden, so daß die Verankerung gut belastbar ist. Bei dieser Verankerung ist ein gegebenenfalls biegsamer Stab mit keilförmigen Profilierungen seiner Außenwand in der Zentralbohrung in Längsrichtung verschiebbar. An diesem Stab liegen die Stifte mit ihrem rückwärtigen Ende an. Bei einer Verschiebung des Stabes in Längsrichtung werden daher die Stifte aus ihren Bohrungen nach außen getrieben und verankern dabei die Prothese in dem Knochen. Die Stifle bestehen vorzugsweise aus Aluminiumoxid, d. h. aus einem elektrisch nichtleitendem Material.

Der die Endoprothese umgebende Teil des Knochens weist ein Knochengewebe mit lokal unterschiedlichem Aufbau auf. Bei der beschriebenen bekannten Verankerung wird darauf keine Rücksicht genommen, weil die Stifte über die Profilierungen des verschiebbaren Stabes jeweils gleich weit aus ihren Bohrungen herausgedrückt werden. Auch ist es nachteilig, daß zur Unterstützung der Verankerung eine Flektrostimulation mehl hinzugezogen werden kann.

Die FR-PS 23 10 121 beschreibt eine Verankerung einer Endoprothese in einem Knochen, wobei ein schaftförmiger Teil der Endoprothese unter Abstand von einer Hülse mit Löchern umgeben ist. in den Ringraurn zwischen dem Schaft und der Hülse wird anschließend Knochenzement unter Druck eingepreßt, so daß der Knochenzement durch die Löcher in der Hülse in den Ringraum zwischen der Hülse und der Innenwand des Knochens eindringt. Hieran ist es besonders nachteilig, daß das Knochengewebe durch die beim Abbinden des Knochenzementes entstehende Wärmereaktion geschädigt wird. Der Gedanke, Verankerungsstifte durch einen hydraulischen Druck aus Führungsbohrungen einer Endoprothese herauszupressen, kann dieser Offenlegungsschrift nicht entnommen

ι« werden.

Die DE-PS 23 10 113 beschreibt das Einpressen von Knochenzement mit Druck in eine zentrale Bohrung mit öffnungen durch einen Prothesenschaft emer Kniegelenkendoprothese. Verankerungsstifte sollen mit dem

υ Knochenzement aber nicht mit Druck beaufschlagt we "den.

Die Herstellung einer Endoprothese aus kohlefaserverstärktem Kunststoffmaterial ist aus der DE-AS 21 38 146 an sich bekannt.

-'" Ausgehend von einer Verankerung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so weiterzubilden, daß die Verankerungswirkung weiterhin verbessert wird. Insbesondere soll die Eindringtiefe der Stifte im Knochen den

-'■> jeweiligen lokalen Verhältnissen angepaßt sein. Auch soll dafür gesorgt werden, daß die Stifte nicht aus ihrer Bohrung zur Gänze heraustreten können, wodurch dann keine Verankerung an cs.eser Stelle mehr gegeben wäre.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch

!" gekennzeichnet, daß in die Zentralbohrung eine aushärtbare Kunststoffmasse eingegeben ist. die mit Druck beaufschlagbar ist, daß die Zentralbohrung eine Entlüftungsöffnung aufweist und daß die Stifte einen Endanschlag aufweisen.

In die Zentralbohrung wird somit die aushärtbare Kunststoffmasse unter Druck eingegeben. Diese zunächst noch viskose Kunststoffmasse treibt die Stifte aus ihren Bohrungen in das umgebende Knochengewebe ein, wobei über den hydraulischen Druck die

<" Eindringtiefe der Stifte in das Knochengewebe sich nach den jeweiligen lokalen Verhältnissen am Vorderende der Stifte richtet. Dies ist tin erwünschier hydraulischer Effekt. Die Kunststoffmasse erhärtet nach dem Austreiben der Stifte aus ihren Bohrungen und hält

'■ diese in ihrer Position. Es kann als ein solches Kunststoffmaterial herkömmlicher Knochenzement oder eine mit einem Härter gemischte Kunststoffmasse verwendet werden, weil die Kunststoffmasse in der Endoprothese zurückgehalten wird, also nicht mit dem

"' Knochen selbst in Berührung kommt. Die beim Aushärten auftretende Wärme führt wegen des wesentlich geringeren Volumens an Kunststoffmasse (weniger als V/n der herkömmlichen Menge) und der Wärmedämmung durch die sie umgebende Fndoprothe-• se im Knochengewebe zu keiner physiologisch unzii fraglichen Erwärmung. Durch die Fnllüftungsbohrung tritt die in der Zeniralbohrung vorhandene Luft beim Kindnicken des Knochenzementes aus der Bohrung aus Der Endanschlag bewirkt, daß die Stifte mit ihrem

^h" rückwärtigen Ende in der Bohrung verbleiben.

I ine Ausführungsform des I ndanschlages ist dadurch

erreicht, daü die Stifte einen elastischen Bund haben, der sich an eine Rastschulter der jeweiligen Bohrung anlegt.

Eine andere Ausführungsform des Endanschlages ist

^hl dadurch gegeben, daß die Stifte eine Rastfeder haben, die sich an eine Raslschulter der jeweiligen Bohrung anlegt.
Die angestrebte gute Verankerung wird unterstützt,

wenn zumindest der an dem Knochen anliegende Teii der Endoprothese aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoffmaterial oder einem anderen elektrisch leitenden Material besteht. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an den Knochen bzw. an die Endoprothese wird daher der Knochen in dem Bereich, der an der Endoprothese anüegt, zu verstärktem Wachstum angeregt, was die Verankerung der Endoprothese beträchtlich unterstützt. Man verwendet also das Phänomen de^r an sich bekannten Elektrostimulation. Die Elektrostimulation beruht darauf, daß ein Knochen an seiner Außenhaut bei Stimulierung durch elektrischen Strom Knochengewebe anlagert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Schaftes einer Endoprothese für Hüftgeienkersatz, eingesetzt in eine Bohrung des umgebenden Knochens;

F i g. 2 vergrößert das Detail λ" von Fig. 1;

Fig. 3 ebenfalls vergrößert eine Schnittansicht entsprechend Fig. 2, wobei die Stifte mittels eines profilierten biegsamen Stabes herausgedrückt werden;

F i g. 4 eine andere Ausführungsform eines Stift-.s;

F i g. 5 eine Ansicht von F i g. 4 in Pfeilrichtung A:

Fig. 6 schematisch einen Schnitt durch ein weiteres Anwendungsbeispiel der neuartigen Verankerung, nämlich bei der Pfanne einer Hüftgelenkprothese.

F i g. 1 zeigt einen Schaft einer Hüftgelenkendoprothese, der aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem kohlefaserverstärkten Kunst-Stoffmaterial und/oder glasfaser- bzw. kunststoffaser-, z. B. aramidfaserverstärkten Kunststoffmaterial besteht. Der Schaft I hat eine Zentralbohrung 2, die sich etwa längs seiner Mittellinie erstreckt. Die Zentralbohrung ist am oberen Ende 3 des Schaftes oder am Kragen 24 frei zugänglich. Dort ist ein aus Keramik oder anderem harten Material bestehender Hüftkopf 4 angedeutet, der abnehmbar ist. Am unteren Ende der Zentralbohrung befindet sich eine Entlüftungsöffnung 5. Der Schaft kann auch eine geringere Biegung haben als zeichnerisch dargestellt, und am Umfang radial verlaufende Vertiefungen /ur Vergrößerung der Oberfläche aufweisen, in die Knochensubstanz einwachsen kann.

In der Wandung des Schaftes I sind über seine Länge und seinen Umfang verteilt eine Reihe von Bohrungen 6 vorgesehen, die sämtlich mit der Zentralbohrung 2 in Verbindung stehen. In die Bohrungen j sind Stifte 7 eingesetzt (vgl. auch F i g. 3 bis 5).

Nachdem der Schaft 1 in eine vorher angelegte Aushöhlung 8 im Knochen 9 eingesetzt ist. wird aushärtbarer Kunststoff untc / Druck über die F.inlaßöff-Dung 3 in die /entralbohrung 2 eingegeben. Die Stifte befinden sich -'.abei in ihrer zurückgezogenen Stellung, in der ihre Vorderenden mit der Außenwand des Schaftes 1 abschließen. Durch den hydraulischen Druck werden die Stifte in ihrer Bohrung nach außen gepreßt und dringen dadurch in das Gewebe des Knochens 9 ein oder legen sich an die Innenwand der Kompacta. Dadurch ergibt sich eine einwandfreie Verankerung.

Fig.2 zeigt eine Ausführungsform der verwendeten Stifte. Diese sind an ihrem rückwärtigen Ende gegabelt und haben dort einen Bund 10. Werden sie durch den hydraulischen Druck in Pfeilrichtung 11 nach außen gedrückt, so legt sich der Bund iO aufgrund der federnd elastischen Eigenschaften des gegabelten Endes des Stiftes an eine Rastschulter 12 der Bohrung 6 an.

ίο Dadurch wird der Stift in dieser Position im Schaft 1 am unbeabsichtigten Herausgleiten gehindert

Der Bund 10 steigt von rückwärts nach vorne mit einem spitzen Winkel an, so daß bei der Herstellung der Endoprothese die Stifte 7 in Gegenrichtung des Pfeiles

i' 11 von außen in ihre Bohrung in die in Fig. 2 zeichnerisch dargestellte Lage eingesetzt werden können. Hierbei hilft eine sich konisch nach außen erweiternde öffnung 25 der Bohrung 6.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführangsform dieser Stifte, wobei das rückwärtige Ende der Stifle ebenfalls gegabelt ist. Ein Bolzen 13 verbindet die beiden Gabelenden und legt eine Feder ;4 im St'ft fest Die Feder ist symmetrisch ausgebildet Ihre Enden sind hakenförmig abgebogen. Die Feder ist um den Bolzen in

-'> einem Schlitz 15 des Stiftes 7 gelagert. Die abgebogenen Enden der Feder übernehmen die Funktion des Bundes 10 bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Die Zentralbohrung 2 hat auch bei der Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 eine Rastschulter, wie in F i g. 2 gezeigt. Es

ii) kann auch eine Feder mit nur einem federnden und hakenförmig abgebogenen Ende vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt einen biegsamen Stab 16 mit einer wellenförmig profilierten Außenfläche. In der zeichnerisch dargestellten Lage schließen die Stifte 7 mit ihrem

r> vorderen Ende etwa mit der Außenwand 17 des Schaftes 1 ab. Wird der Stab 16 in seiner Längsrichtung (Pfeilrichtung 18) verschoben, so werden dadurch die Stifte 7 nach außen gedruckt (Pfeilrichtung 11 von F i g. 2). Dies erfolgt, weil die Stifte dann zur Anlage an

·»<· die vorstehenden Profilierungen des Stabes 16 gelangen. Der Stab 16 ist in seiner Querrichtung vorzugsweise elastisch federnd beispielsweise durch einen Gummi überzug 21 oder indem der Stab als Hohlstab ausgebildet ist.

'"> Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Verankerung anhand einer Pfanne einer Hüftgelenkendoprothese. Diese Pfanne besteht aus einer Stützschale 19 aus faserverstärkten Kunststoffmaterial. Die Innen seite der Stülzschale ist mit einer dünnen Lagerschicht

>" 20 aus Polyäthylen ausgekleidet. Wiederum ist eine Zentralbohrung 21 in der Stützschale 19 vorgesehen, der sämtliche Bohrungen 22 mit Druck versorgt in die die Stifte 7 eingesetzt sind. Die Zentralbohrung 21 ist bei diesem Ausführungsbeispiel von der Auskleidrschicht

'>'· 20 her in Pfeilrichtung 23 mit Druck versorgbar Auch hier ist die Entlüftungsbohrung 5 vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verankerung einer Endoprothese in einem Knochen, wobei in Bohrungen tn der Endoprothese Stifte eingesetzt sind, die in ihrer jeweiligen Bohrung verschiebbar sind, wobei ferner die Bohrungen einerseits in die Außenwand der Endoprothese einmünden und andererseits mit einer von außen zugänglichen Zentralbohrung verbunden sind, d a durch gekennzeichnet, daß in die Zentralbohrung (2) eine aushärtbare Kunststoffmasse eingegeben ist, die mit Druck beaufschlagbar ist, eine Entlüftungsöffnung (5) aufweist und daß die Stifte (7) einen Endanschlag aufweisen.

Z Verankerung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (7) einen elastischen Bund (10) haben, der sich an eine Rastschulter (12) der jeweiligen Bohrung (6) anlegt.

3. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (7) eine Rastfeder (1-i) haben, die iich an eine Rastschulter (12) der jeweiligen Bohrung (6) anlegt.

4. Verankerung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der an dem Knochen (9) anliegende Teil der Endoprothese (1, 19) aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoffmaterial besteht.