DE2805305A1 - Kuenstliches hueftgelenk - Google Patents

Description

Künstliches Hüftgelenk

Die Erfindung betrifft ein künstliches Hüftgelenk gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als Ersatz für ein schadhaftes Hüftgelenk sowie für das künstliche Hüftgelenk geeignete Hüft- und Oberschenkelabschnitte.

Bei der Verwendung von Prothesen zum Ersatz von schadhaften Hüftgelenken besteht die Gefahr des Versagens des gesamten Hüftsysterns. Bei der Bewegung des Patienten werden erhebliche Kräfte auf die Prothese und die betroffene Knochenstruktur ausgeübt. Bei einem Sprung aus 60 bis 90 cm Höhe beispielsweise werden auf das Hüftgelenk Kräfte von einem mehrfachen des Körpergewichts ausgeübt und bei Sprüngen aus noch größerer Höhe vervielfachen sich diese Belastungsfaktoren noch beträchtlich. Das Versagen des gesamten Hüftsystems kann in einem Zusammenbruch der Knochenstruktur, einem Aufbrechen des Zement.-:, und einem Bruch des Oberschenkelabschnitts des Hüftgelenks bestehen.

Vor der Einführung der Verwendung von Zement im Hüftsystem wurden viele verschiedene Formen für die Oberschenkelabschnittcverwendet. Seitdem in derartigen Systemen Zement verwendet wird, verursachen die Oberschenkelabschnitte mit ihren scharfen Kanten Einschnitte in den Zement, Brüche und andere Nachteile. Außerdem sind in den bekannten Abschnitten Vertiefungen oder hinterschnittene Teile vorgesehen, die den Oberschenkelabschnitt nach dem Aushärten in sein'· ■ Sitz gegen Herausnehmen verriegeln, so daß es schv/ierig ist, die Prothese zu entfernen, falls aus irgendeinem Grund eine weitere O;> ration zur Herausnahme und zum Ersatz einer eingesetzten Prothese erforderlich sein sollte.

Hüftgelenke der genannten Art sind beispielsweise in den US-Patenten 3.918 102, 3 965 490, 3 922 726, 3 863 273 und D-235 485 beschrieben. Ein weiteres Gelenk ist unter der Bezeichnung "Charnley Total Hip" bekannt und weist einen Schaft auf, dessen posteriore. und anteriore Oberflächen eben sind, der in seiner Anterior/Posterior-Richtung eine im wesentlichen gleichförmige Dicke aufweist und einen Hals mit kreisrundem Querschnitt besitzt. Schließlich ist auch ein totales Hüftsystem,mit dem Warenzeichen "Protasul" bekannt.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile durch ein verbessertes künstliches Hüftgelenk der eingangs genannten Art zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gekennzeichnet.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Schaftes werden die auf ihn ausgeübten Belastungen auf seine gesamte Länge verteilt. Außerdem hat die erfindungsgemäße Ausbildung des Schafts zur Folge, daß einerseits beim Einsetzen der Prothese der Zement nach Art einer Keilwirkung in die Hohlräume und Spalten des Knochens gedrückt wird, während andererseits eine leichte Entfernung des Schafts möglich ist, falls eine Korrektur vorgenommen werden muß. So ist einerseits eine feste Unterstützung für den Schaft geschaffen, so daß dieser während des Gebrauchs gegen unerwünschte Bewegungen fest verriegelt ist, während der Schaft andererseits nicht derart im Zement verriegelt ist, daß er nicht im Falle einer erforderlichen Korrektur wieder herausgezogen werden kann. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß in der Medial/Lateral-Ebene, wo die Belastung bei gewichtsbelasteten Bewegungen des Beins am größten ist, eine größere Materialmenge zur Verfügung steht.

Die Außenfläche des Schafts ist vorzugsweise glatt und mit abgerundeten Kanten versehen, so daß keine Brüche oder Einschnitte im Zement möglich sind.

Zweckmäßig ist außerdem der Querschnitt des Halses in der Anterior/ Posterior-Dimension schmaler als in der Lateral/Medial-Dimension, damit in der Lateral/Medial-Richtung, welche die größte Belastung aufnimmt, eine vergrößerte, in der Anterior/Posterior-Dimension dagegen eine geringere Materialmenge vorgesehen ist, was eine größere Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Halses und daher des Beins des Patienten ermöglicht.

Der Hüftabschnitt des erfindungsgemäßen Hüftgelenks weist vorzugsweise einen im wesentlichen halbkugelförmigen Körper auf, dessen

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Innenfläche die Pfanne bildet und dessen Außenfläche derart von der Innenfläche beabstandet ist, daß der Körper eine konstante Dicke aufweist. Hierdurch ist ein geringerer Verschleiß des Hüftabschnitts im Vergleich zu bekannten Hüftabschnitten gegeben, in deren Körper Rillen eingeschnitten sind. Außerdem ist vorgesehen, daß der Hüftabschnitt den Kopf nicht überhängt , sondern im wesentlichen bündig mit diesem ist, wodurch sich ein größerer Bewegungsspielraum für den Oberschenkelabschnitt relativ zum Hüftabschnitt ergibt.

Für verschiedene Größen des Oberschenkelabschnitts ist erfindungsgemäß eine Beziehung zwischen dem länglichen Hals und dem Winkel des Halses derart vorgesehen, daß das Bein bzw. der Oberschenkel zwecks besserer Gewichtsbelastbarkeit in einer geraden Lage unterhalb der Hüfte gehalten ist.

Wätere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht des Oberschenkelabschnitts eines erfindungsgemäßen Hüftgelenks;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Oberschenkelabschnitt nach Fig. 1;

Fig. 3bis7 Schnitte längs der Linien TII-III bis VII-VII der Fig. 1;

Fig. 8 einen Teilschnitt durch das erfindungsgemäße, in die Hüfte bzw. den Oberschenkel eingepflanzte Hüftgelenk;

Fig. 9 die Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hüftabschnitts; Fig. 10 eine Draufsicht des Hüftabschnitts nach Fig. 9; Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI der Fig. 10; und

Fig. 12 bis 14 Vorderansichten von drei verschieden großen erfindungsgemäßen Oberschenkelabschnitta* wobei die Beziehung

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zwischen verschiedenen Längen, Abständen und Winkeln ersichtlich sind.

Nach Fig. 8 enthält ein erfindungsgemäßes prothetisches Hüftgelenk einen Oberschenkelabschnitt 13, der mittels Zement C in den Medullarkanal M des Oberschenkels F eingesetzt wird, und einen Hüftabschnitt 15 zur Implantation in die Hüftgelenkpfanne A unter Verwendung von Zement C.

Der Oberschenkelabschnitt 13 enthält einen Kopf 17, einen Hals 19, einen Schaft 21 und eine an die Verbindungsstelle zwischen dem Hals 19 und dem Schaft 21 grenzende Schulter 23. Der Oberschenkelabschnitt 13 ist vorzugsweise aus einem Stück hergestellt und besteht aus einem

v/ie geeignet starren, biologisch verträglichen Material/Chrom-Kobalt oder rostfreiem Stahl, wobei der Kopf 17 starr mit dem einen Ende des Halses 19 verbunden ist, dessen anderes Ende starr mit dem proximalen Ende 25 des Schafts 21 verbunden ist. Die Schulter 23 ist an demjenigen Ende des Halses 19 vorgesehen, das an seine Berührungstelle mit dem Schaft 21 grenzt.

Der Kopf 17 hat eine Außenfläche, dessen größerer Teil 29 kugelförmig ausgebildet ist, damit der Kopf in die Pfanne 31 des Hüftabschnitts 15 paßt (Fig. 8). Der Kopf 17 ist längs eines Bodens 33 vorzugsweise eben, wobei der Boden 33 die Verbindungsstelle des Kopfs 17 mit dem Hals 19 umgibt, und wobei an der Verbindungsstelle? ein Radius 33' vorgesehen ist.

Der Querschnitt des Halses 19 ist elliptisch, wobei der schmalere Teil bzw. der kürzere Durchmesser der Ellipse in der durch die Linie A-P in der Anterior/Posterior-Richtung erstreckt ist, während der breitere Teil bzw. der längere Durchmesser der Ellipse in der durch die Linie L-M angedeuteten Lateral/Medial-Richtung verläuft. Dabei ist zu beachten, daß die Ausdrücke "Anterior/Posterior" - und "Lateral/Medial" - Richtungen durch die Orientierung des eingepflanzten Oberschenkelabschnitts 13 relativ zum Körper des Patienten festcelee'. sind, d.h. es verläuft relativ zum Körper die Anterior/Posterior-Riclitung von vorne nach hinten und die Lateral/Medial-Richtung seitwärts. Daraus folgt, daß der Schaft 21 in der Lateral/Medial-Richtung bzw. -Ebene, wo die Belastungen am größten sind, mehr Metall aufweist,

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während gleichzeitig der Hals in der Anterior/Posterior-Richtung oder -Ebene dünner ist, so daß geringere Störungen mit dem Hüftabschnitt 15 auftreten, wodurch sich ein größerer Spielraum für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Oberschenkelabschnitts 13 und des Oberschenkels F ergibt. Weiterhin ist zu beachten, daß der Hals 19 in dem dicht unter seiner Berührungsstelle mit dem Kopf 17 liegenden Bereich 37 schmaler ist und sich von dort nach außen hin bis zu seinem Ende erweitert, wo die Schulter 23 an der Verbindungsstelle mit dem Schaft 21 vorgesehen ist. Die Schulter 23 überhängt das proximale Ende 25 des Schafts 21 an der anterioren, posterioren und medialen Seite, während die laterale Kante des Halses 19 im wesentlichen bündig mit der lateralen Seite des proximalen Endes 25 des Schafts 21 abschließt.

Der Schaft 21 ist in der aus Fig. 1 ersichtlichen Vorderansicht gekrümmt und in seinem proximalen Abschnitt 41 dicker als in dem geraden i distalen Abschnitt 43. In der Draufsicht gemäß Fig. 2 ist der Schaft 21 im wesentlichen gerade.

Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung ist die Konfiguration des Schafts 21. Der Schaft besitzt eine glatte, ununterbrochene Außenfläche 45 ohne Vertiefungen und ist vom proximalen Ende 25 in Richtung des distalen Endes 47 sowohl in den Anterior/Posterior- als auch in den Lateral/Medial-Dimensionen oder -Ebenen kontinuierlich abgeschrägt. Somit ist der Querschnitt des Schafts 21 oval, wobei dna Oval vom proximalen Ende 25 in Richtung des distalen Endes 47 zunehmend kleiner wird, wie sich an den in Fig. 4 bis 7 dargestellten Schnitten des Schafts 21 erkennen läßt. Die größeren Durchmesser der Ovale sind in der Lateral/Medial-Richtung (L-M), die kürzeren Durchmesser der Ovale dagegen längs der Anterior/Posterior-Richtung angeordnet. Weiterhin sind die Ecken abgerundet und keine scharfen Kanten vorgesehen, die in den Zement einschneiden und Brüche oder Schnitte im Zement hervorrufen könnten. Mit der beschriebenen besonderen Konfiguration des Schafts 21 werden außerdem synergistische Ergebnisse erzielt, die aus der nachfolgenden Beschreibung der Anwendung der HUftgelenkprothese 11 verständlich werden.

Es sind vorzugsweise wenigstens drei Größen des Oberschenkelabschnitts 13 vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß sie einerseits

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anatomisch verträglich sind, daß andererseits jedoch eine minimale Konzentration an Spannungen in den Oberschenkelabschnitten auftritt, verbunden mit einer verbesserten Verteilung der Gewichtsbelastung und einem vergrößerten BewegungsSpielraum. Die Fig. 12 bis 14 zeigen, wie die unterschiedlichen Größen vorzugsweise miteinander in Beziehung stehen. Dabei zeigt Fig. 12 einen Oberschenkelabschnitt mit kleinem Hals, Fig. 13 einen Oberschenkelabschnitt mit einem mittelgroßen Hals und Fig. 14 einen Oberschenkelabschnitt mit einem längeren Hals. Aus Gründen der Klarheit sind die Bezugszeichen der verschiedenen Teile des Oberschenkelabschnitts mit dem kurzen Hals mit einem Strich-Index (z.B. 13') versehen, während die Bezugszeichen der den mittelgroßen Hals bzw. den langen Hals aufweisenden Oberschenkelabschnitte mit einem Doppelstrich (z.B. 13'') bzw. mit einem Dreistrich (z.B. 13^MI) versehen sind. Aus Fig. 12 bis 14 ergibt sich, daß die Abstände D¹, D" und D*" zwischen den Linien L', L" und L"¹ durcb die Mittelpunkte der Köpfe 17', 17" und 17"' und parallel zu den lateralen Kanten 44', 44^1? und 44' " der geraden Abschnitte 43', 43" und 43'" bei allen drei Größen gleich groß sind, und daß zur Schaffung unterschiedlicher Halsgrößen die Winkel S', S" und S''' zwischen den Halsachsen N', N'' und N¹¹¹ und den lateralen Kanten Vi¹, 44'· und 44'·' der geraden Abschnitte 43', 43" und 43''' verschieden groß sind. Die spezifischen Dimensionen der drei Größen sind bei Verwendung eines 25mm-Kopfes wie folgt:

Halslänge*"

Oberschenkelabschnitt 13' 44,5 mm (1,75") Oberschenkelabschnitt 13" 50,8 mm (2,00") Oberschenkelabschnitt 13"' 57,15 mm (2,25")

^gemessen vom oberen Ende des Kopfs bis zum Boden des Halses.

Auch andere Kopfgrößen können vorzugsweise vorgesehen sein, beispielsweise eine Kopfgröße von 32 mm, zu denen unterschiedliche Halslängen gehören würden.

Der Hüftabschnitt 15 ist vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht, in einem Stück hergestellt. Der

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Halswinkel	0
135	0
144	/7°
149

Hüftabschnitt 15 enthält einen im wesentlichen halbkugelförmigen Körper 55, dessen Innenfläche durch die Pfanne 31 festgelegt ist und dessen Außenfläche 57 von der Pfanne 31 nach außen hin heabstandet ■ ist". -.Ein wichtiges Merkmal des Hüftabschnitts 15 besteht darin, daß der Körper 55 von der Pfanne 31 bis zur Außenfläche 57 eine konstante Dicke aufweist, so daß eine gleichförmige Verschleißdicke bzw. ein Abschnitt vorgesehen ist, der keine dünnen Bereiche aufweist, wie dies bei manchen bekannten Hüftabschnitten der Fall ist, in deren Außenflächen Rillen zur Aufnahme des Zements ausgebildet sind, die sich in Richtung der Pfanne erstrecken und in diesen Bereichen die Dicke des Körpers verringern, wozu auch noch Ringe zwischen diesen Rillen beitragen. Im Gegensatz hierzu weist der HHftabschnitt 15 keine Rillen in Form von in den Körper 55 eingearbeiteten Vertiefungen auf. Stattdessen ist eine VieIzal von Ringen 59 vorgesehen, die mit dem Körper 55 aus einem Stück bestehen, von der Außenfläche 57 des Körpers' 55 nach außen ragen und zwecks Bildung von Aufnahmerillen 61 für den Zement beabstandet sind.

Der Hüftabschnitt 15 weist außerdem eine Eingangsöffnung 63 auf, die zur Pfanne 31 führt und von einem ringförmigen Abschnitt 65 um^ebon ist, der mit dem Körper 55 aus einem Stück besteht und in einer ringförmigen Fläche 67 endet. In den Ringen 59 und in dem Abschnitt 65 sind Einkerbungen 69 vorgesehen, die mit Abstand rund um die Ringe 69 und den Abschnitt 65 angeordnet sind.

Bei der Implantation des künstlichen Hüftgelenks 11 werden die üblichen chirurgischen Methoden zum Implantieren des Huftabschnitta 15 in der Hüftgelenkpfanne A und des Oberschenkelabschnitts 13 im Oberschenkel F mittels Zement C angewendet. Bei Anwendung der.. Erf;indung ergeben sich verschiedene synergistische Ergebnisse, insbesondere in Verbindung mit der Struktur und der Konfiguration der beiden Abschnitte. Hierzu gehört u.a. die Keilwirkung bzw. das Nach-Außon-Treiben des Zements in die Hohlräume des Knochens beim Einführen des Schafts 21 in den Medullarkanal M des Oberschenkels F aufgrund der kontinuierlichen Abschrägung des Schafts 21 vom proximalen Ende zum distalen Ende hin. Aufgrund dieser Keilwirkung ist der Schaft außerdem nach dem Aushärten des Zements fest gegen Wackeln gesichert. Außerdem ist eine gleichförmige Verteilung der Belastung längs der gesamten Länge des Schafts sichergestellt, während bei bekannten

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Abschnitten eine Konzentration der Belastungen in einem bestimmten Bereich erfolgt, so daß die Beanspruchung in diesem Bereich so groß ist, daß der Schaft sogar brechen kann. Dennoch ermöglicht die kontinuierliche Abschrägung ein leichtes Entfernen des Schafts 21 zu einem späteren Zeitpunkt, wenn dies beispielsweise anläßlich einer Korrektur erforderlich sein sollte. Aus der oben erwähnten Winkelbeziehung zwischen den Oberschenkelabschnitten mit zunehmend langen Hälsen ergibt sich schließlich eine anatomische Verträglichkeit bei einer verbesserten Oberschenkelunterstützung. Weitere Vorteile ergeben sich aus der obigen Beschreibung. '

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-JM-

Leerse ite

Claims (10)

1. 2605305

   Patentanwalt Diplom-Physiker Reinfräed FrEiir. v.

   D-35OO Kassel Brüder-Grimm-Platz 4 Telefon (0561) 1 5335

   D 4805

   RICHARDS MANUFACTURING COMPANY, INC, Memphis, Tennessee, USA

   Patentansprüche

   (ii Künstliches Hüftgelenk, bestehend aus einem Hüftabschnitt mit einer Pfanne und einem Oberschenkelabschnitt mit einem bewegbar in der Pfanne gelagerten Kopf und einem in den Oberschenkel einzupflanzenden , ein proximales und ein distales Ende aufweisenden Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (21) eine ununterbrochene! Außenfläche besitzt, vom proximalen bis zum distalen Ende hin kontinuierlich abgeschrägt ist und zwischen dem Kopf (17) und seinem proximnlen Ende (25) einen an diesen beiden starr befestigten Hals (19) aufweist, ""■-"■'■■..
2. 2. Künstliches Hüftgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (21) einen ovalen Querschnitt besitzt, wobei im eiiv,: pflanzten Zustand des Schafts (21) der größere Durchmesser in einer Medial/Läteral-Ebene und der kleinere Durchmesser in einer Anterior/ Posterior-Ebene angeordnet ist, und daß der Schaft (21) sowohl in der Medial/Lateral-Richtung als auch in der Anterior/Posterior-Richtung abgeschrägt ist.
3. 3. Künstliches Hüftgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Halses (19) in der Anterior/Posterior-Dimension schmaler als in der Medial/Läteral-Dimension ist.

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4. 4. Künstliches Hüftgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Schafts (21) glatt und gerundet ist.
5. 5. Künstliches Hüftgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüftabschnitt (15) einen im wesentlichen halbkugelförmigen Körper (55) aufweist, dessen Innenfläche die Pfanne (31) bildet und dessen Außenfläche (57) derart von der Innenfläche beabstandet ist, daß der Körper (55) eine konstante Dicke aufweist, und daß an der Außenfläche (57) mit Abstand mehrere nach außen ragende Ringe (59) zur Bildung von Aufnahmerillen (61) für Zement (C) vorgesehen sind.
6. 6. Künstliches Hüftgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (17) an seinem mit dem Hals (19) verbundenen Ende im wesentlichen eben ist, daß im Hüftabschnitt (15) eine zur Pfanne (31) führende EingangsÖffnung (63) vorgesehen ist, die von einem ringförmigen, mit dem Körper (55) aus einem Stück bestehenden und in einer ringförmigen Fläche (67) endenden Abschnitt (65) up/jcben ist, und daß das ebene Ende (33) des Kopfs (17) in eine Stellung bewegbar ist, in der es im wesentlichen bündig mit der ringförmigen Fläche (67) angeordnet ist.
7. 7. Künstliches Hüftgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (19) an der Verbindungsteile mit dem proximalen Ende (25) des Schafts (21) eine Schulter (23) bildet.
8. 8. Künstliches Hüftgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeidnet, daß der Hüftabschnitt (15) aus Kunststoff besteht.
9. 9. Hüftabschnitt für ein künstliches Hüftgelenk, gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale der Ansprüche 5 und 7.
10. 10. Oberschenkelabschnitt für ein künstliches Hüftgelenk, gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 und 6.

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