DE2914454A1 - Artificial limb joint component - has spherical portion with widening sleeve accommodating stem protruding from bone - Google Patents

Artificial limb joint component - has spherical portion with widening sleeve accommodating stem protruding from bone

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Abstract

The artificial limb-joint component is particularly for a hip. It has a stem fitting in a recess in the bone and a spherical portion at the other end engaging in a cup-shaped socket. The spherical portion (4a) has a sleeve (6) on the side towards the stem (1a) and which widens towards the latter, its end face bearing against that on the bone (K) round the recess. The end portion (1a") of the stem protruding from the bone fits inside a recess in the sleeve concentric to the outside of the latter.

Description

Künstliches Gelenkteil Artificial joint part

Die Erfindung bezieht sich auf ein künstliches Gelenkteil, insbesondere für ein Hüftgelenk, wobei das Gelenkteil an seinem einen Ende einen dornartigen Schaft und am anderen Ende eine Kugel aufweist. Der Schaft wird in einer ausgearbeiteten Höhlung des Röhrenknochens abgestützt, während die Kugel als eigentliches sphärisches Gelenkteil mit einer Kugelpfanne artikuliert.The invention relates to an artificial joint part, in particular for a hip joint, the joint part having a spike-like shape at one end Has a shaft and a ball at the other end. The shaft is worked out in a Cavity of the long bone is supported, while the sphere is actually spherical Joint part articulated with a ball socket.

Derartige Implantate werden herkömmlich vorwiegend aus Metall gefertigt mit artikulierender Kunststoff-Pfanne oder aber mit aufzusteckender Keramik-Kugel gegen Metall- oder Kunststoff-Pfanne.Such implants are conventionally mainly made of metal with an articulating plastic pan or with a ceramic ball to be attached against metal or plastic pan.

Abbildung 1 zeigt ein solches herkömmliches Gelenkteil schematisch. Wesentliche Merkmale sind: K = Knochenhöhle 1 = Schaft 2 = Abstützplatte 3 = Hals, konisch 4 = Kugel, aufgesetzt 5 = Kugelpfanne Die Einleitung der zu übertragenden Kräfte erfolgt von der Pfanne aus durch den Kugelmittelpunkt Der Angriffswinkel der Resultierenden beträgt etwa 500 ztw Längsachse des Schaftes. Hierbei treten sowohl reine -xialkräfte, die sich über die Abstützplatte dem Knochen mi@@eilen, wie auch Momente, die den verankerten Schaft auf Biegung und Verdrehung belasten, auf: Nachteile der Konstruktion von Bild 1 sind vor allem: Hohe Flächenpressung und Keilwirkung an der Konusverbindung kann zum Bruch dem Keramikkugel führen.Figure 1 shows such a conventional joint part schematically. The main features are: K = bone cavity 1 = shaft 2 = buttress plate 3 = neck, conical 4 = ball, attached 5 = ball socket The introduction of the Forces occurs from the socket through the center of the sphere The angle of attack the resultant is about 500 ztw longitudinal axis of the shaft. Step here both pure axial forces rushing to the bone mi @@ via the support plate, as well as moments that load the anchored shaft in terms of bending and twisting, on: The main disadvantages of the construction in Fig. 1 are: High surface pressure and wedge action on the cone connection can break the ceramic ball.

Der Metallschaft als homogener werkstoff mit hohem E-Modul erreicht weder eine optir:#ierte Kraftübertragung in den Knochen noch die teige Langzeit stabilität bei sich teilweise lösender Einbettung (verlängerung der Hebellänge zur Einspannstelle). The metal shaft is achieved as a homogeneous material with a high modulus of elasticity neither an optimal power transmission in the bones nor the dough long-term stability when the embedding is partially detached (extension of the lever length for Clamping point).

Spitzenbelastung auf Knochenpartien bei voller Kräftewirkung führen zu Knochenabbau. Lead peak load on bone parts with full force effect to bone loss.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksames künstliches Gelenkteil der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, welches die geschilderten Nachteile vermeidet, und bei welchem insbesondere die Flächenpressung derart verringert ist, daß einerseits die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer des Gelenks vergrößert wird und andererseits ein verbesserter Regenerationsprozeß des Knochens ermöglicht wird.The present invention is based on the object of a simple and to create effective artificial joint part of the type described above, which avoids the disadvantages described, and in which in particular the Surface pressure is reduced so that on the one hand the functionality and Life of the joint is increased and on the other hand an improved regeneration process of the bone is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das kugelförmige Teil an seiner dem Schaft zugewandten Seite eine Hülse aufweist, welche sich vom kugelförmigen Teil aus in Richtung auf den Schaft umfangsmäßig aufweitet und mit ihrer vom kugelförmigen Teil entfernten endständigen Stirnfläche an der die Knochen-Aushöhlung umgebenden Stirnfläche des Knochens abstützbar ist, und wobei die Hülse eine zu ihrem Außenumfang im wesentlichen konzentrische Hülsen-Aushöhlung besitzt, in welcher der aus dem Knochen herausragende Endabschnitt des Schaftes sich abstützt.This object is achieved according to the invention in that the spherical Part has a sleeve on its side facing the shaft, which extends from the spherical part from circumferentially widening in the direction of the shaft and with their end face remote from the spherical part on which the bone cavity surrounding end face of the bone can be supported, and wherein the sleeve is a its outer circumference has essentially concentric sleeve cavity in which the end section of the shaft protruding from the bone is supported.

Das erfindungsgemäße künstliche Gelenkteil löst die gestellte Aufgabe mit besonders einfachen Mitteln. Infolge der vorstehend beschriebenen Ausbildung des erfindungsgemäßen Gelenkteils erfolgt, wie leicht einzusehen, die Übertragung der axialen Kräfte zwischen dem einen Schaftteil-Abschnitt und dem diesen umgebenden Knochen, ferner zwischen dem aus dem Knochen herausragenden Schaftteil-Abschnitt und der Hülse, sowie außerdem zwischen der endständigen Stirnfläche der Hülse und der Stirnfläche des Knochens. Biegemomente werden auf der sehr langen Fläche des erfindungsgemäß mit zwei Abschnitten ausgebildeten Schaftteils übertragen. Da die Gesamtheit der gegenseitigen Abstützflächen beim erfindungsgemäßen künstlichen Gelenkteil wesentlich größer ist als die der tragenden Flächen bei dem bekannten Gelenkteil, ergeben sich beim künstlichen Gelenkteil nach der Erfindung merklich verringerte Flächenpressungen. Insbesondere kann durch die Erfindung die Flächenpressung auf ein Maß reduziert werden, wie es notwendig ist, um den Knochen dazu anzuregen, um das künstliche Gelenkteil, und zwar um dessen Schaftteil gut nerumzuwachsen.The artificial joint part according to the invention solves the problem with particularly simple means. As a result of the training described above of the joint part according to the invention takes place, as is easy to see, the transfer the axial forces between the one shaft part section and the one surrounding it Bone, further between that from the bone protruding shaft section and the sleeve, and also between the end face of the sleeve and the frontal surface of the bone. Bending moments are generated on the very long surface of the transferred according to the invention formed with two sections shaft part. Since the Totality of the mutual support surfaces in the artificial joint part according to the invention is much larger than that of the supporting surfaces in the known joint part, result in the artificial joint part according to the invention noticeably reduced Surface pressures. In particular, the invention can increase the surface pressure be reduced to the extent necessary to stimulate the bone to the artificial joint part, namely in order to grow the shaft part well.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind der Außenumfang und die Aushöhlung der Hülse sowie der in der Hülsen-Aushöhlung abgestützte Endabschnitt des Schaftteils jeweils im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet. Eine derartige Formgebung ermöglicht auf besonders einfache Weise eine gleichmäßige Übertragung der auftretenden Kräfte zwischen den einzelnen Teilen des künstlichen Gelenkteils sowie auch zum Knochen Vorteilhafterweise ist im kugelförmigen Teil eine zu dessen Außenfläche konzentrische kugelförmige Aushöhlung angeordnet, in welche die Hülsen-Aushöhlung übergeht. Durch die kugelförmige Aushöhlung wird der kugelförmige Teil ohne irgendeine Herabsetzung seiner Beanspruchbarkeit leichter. Ferner kann infolge dieses Erfindungsmerkmals der aus dem Knochen herausragende Schaftteil-Abschnitt grundsätzlich mit seinem Ende noch in die kugelförmige Aushöhlung hineinragen, so daß eine etwaige Überlänge dieses Schaftteil-Abschnitts nichts ausmacht.According to a further embodiment of the invention, the outer circumference and the cavity of the sleeve and the end portion supported in the sleeve cavity of the shaft part each formed essentially in the shape of a truncated cone. Such a one Shaping enables a uniform transfer in a particularly simple manner the forces occurring between the individual parts of the artificial joint part as well as to the bone. Advantageously, there is one to it in the spherical part Outer surface arranged concentric spherical cavity in which the sleeve cavity transforms. Due to the spherical Hollow out becomes spherical Part lighter without any degradation in its strength. Furthermore can As a result of this feature of the invention, the shaft part section protruding from the bone basically with its end still protrude into the spherical cavity, see above that a possible excess length of this shaft part section does not matter.

Zweckmäßigerweise ist in der Wandung des kugelförmigen Teils eine diese bis zur kugelförmigen Aushöhlung durchsetzende Bohrung geringen Durchmessers vorgesehen. Diese Bohrung kann zur Entlüftung der kugelförmigen Aushöhlung dienen. Es können auch mehrere solcher Bohrungen vorgesehen werden, um die Schmierwirkung des Gelenkes zu verbessern.Expediently, one is in the wall of the spherical part this small-diameter bore penetrating to the spherical cavity intended. This hole can be used to vent the spherical cavity. Several such bores can also be provided in order to improve the lubricating effect to improve the joint.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnungsfigur 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese Zeichnungsfigur enthält einen Längsschnitt durch einen Hüftknochen mit einem in bzw. an diesem abgestützten erfindungsgemäßen künstlichen Gelenkteil.The invention is explained below with reference to one in the drawing figure 2 schematically illustrated embodiment explained in more detail. This drawing figure contains a longitudinal section through a hip bone with a supported in or on this Artificial joint part according to the invention.

Das dargestellte künstliche Gelenkteil weist an seinem einen Ende ein in einer entsprechenden Aushöhlung des Knochens K abgestütztes dornartiges Schaftteil 1a auf. Von dem Schaft 1a befindet sich ein Schaftteil-Abschnitt 1a' vollkommen in der Aushöhlung des Knochens K, während ein weiterer Schaftteil-Abschnitt 1a'' aus dem Knochen K herausragt.The illustrated artificial joint part has at one end a thorn-like shaft part supported in a corresponding cavity in the bone K 1a on. A shaft part section 1a 'is located entirely of the shaft 1a in the cavity of the bone K, while another shaft part section 1a '' protrudes from the bone K.

An seinem anderen Ende weist das künstliche Gelenkteil ein in einer Kugelpfanne aufnehmbares kugelförmiges Teil 4a auf.At its other end, the artificial joint part has one in one Ball socket absorbable spherical part 4a.

Das kugelförmige Teil 4a besitzt an seiner dem Schaftteil 1a zugewandten Seite eine Hülse 6, welche sich vom kugelförmigen Teil 4a aus in Richtung auf den Schaftteil 1a umfangsmäßig aufweitet. Die Hülse 6 ist mit ihrer vom kugelförmigen Teil 4a entfernten endständigen Stirnfläche an der die Knochen-Aushöhlung umgebenden Stirnfläche des Knochens K abgestützt.The spherical part 4a has on its shaft part 1a facing Side a sleeve 6, which extends from the spherical part 4a in the direction of the Shank part 1a expands circumferentially. The sleeve 6 is spherical with her Part 4a remote end face on the surrounding bone cavity Front surface of the bone K supported.

Ferner weist die Hülse 6 eine zu ihrem Außenumfang im wesentlichen konzentrische Hülsen-Aushöhlung auf, in welcher der Schaftteil-Abschnitt la" abgestützt ist.Furthermore, the sleeve 6 has a substantially to its outer circumference concentric sleeve cavity in which the shaft part section la ″ is supported is.

Die axiale Länge des in der Hülsen-Aushöhlung abgestützten Schaftteil-Abschnitts la" beträgt etwa ein Drittel der axialen Länge des in der Knochen-Aushöhlung abgestützten Schaftteil-Abschnitts 1a'. Der Außenumfang und die Aushöhlung der Hülse 6 sowie der in der Hülsen-Aushöhlung abgestützte Schaftteil-Abschnitt 1a'' sind im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet.The axial length of the shaft part section supported in the sleeve cavity la "is about a third of the axial length of that supported in the bone cavity Shank part section 1a '. The outer circumference and the cavity of the sleeve 6 as well the shaft part section 1a ″ supported in the sleeve cavity are essentially frustoconical.

Im kugelförmigen Teil 4a ist eine zu dessen Außenfläche konzentrische kugelförmige Aushöhlung 7 angeordnet, in welche die Hülsen-Aushöhlung für den Schaftteil-Abschnitt 1a'' übergeht. Der Schaftteil-Abschnitt 1a" kann, wie deutlich in der Zeichnung ersichtlich, somit um eine gewisse Länge in die kugelförmige Aushöhlung 7 hineingreifen.In the spherical part 4a there is one concentric to its outer surface spherical cavity 7 arranged, in which the sleeve cavity for the shaft part section 1a '' passes over. The shaft part section 1a ″ can, as clearly shown in the drawing can be seen, thus reaching into the spherical cavity 7 by a certain length.

In der Wandung des kugelförmigen Teils 4a ist eine diese bis zur kugelförmigen Aushöhlung 7 durchsetzende Bohrung 8 geringen Durchmessers vorgesehen, welche zur Entlüftung der kugelförmigen Aushöhlung 7 dienen kann. Auf den Umfang der im wesentlichen kugelförmigen Aushöhlung 7 können mehrere solcher Bohrungen vorgesehen sein, die den Austausch von Körperflüssigkeit zwischen der Umgebung des Gelenkes und der Aushöhlung 7 begünstigen, womit aie Schmierwirkung im Bereich zwichen Kugel 4c und deren Pfanne verbessert wird, insbesondere auch dadurch, daß die Kugel von der Pfanne leicht abheben kann und die schmierende Körperflüssigkeit weniger aus dem Bereich zwischen Pfanne und Kugel herausgequetscht wird.In the wall of the spherical part 4a there is one up to the spherical part Hollow 7 penetrating bore 8 small diameter provided, which for Ventilation of the spherical cavity 7 can serve. To the extent of the essentially spherical cavity 7, several such bores can be provided, the the exchange of body fluid between the area around the joint and the cavity 7 favor, with which aie lubricating effect in the area between ball 4c and its socket is improved, in particular by the fact that the ball is easily removed from the socket can lift off and the lubricating body fluid less from the area between The pan and ball are squeezed out.

Im gewählten Ausführungsbeispiel besteht das Schaftteil 1a aus verpreßten und miteinander verklebten Kohlenstoff-Fasern, während das die Hülse 6 aufweisende kugelförmige Teil 4a aus Keramikmaterial besteht. Es ist jedoch grundsätzlich auch eine andere Werkstoffauswahl möglich. Um die Verbindung zwischen der Hülse 6 und dem Schaftteil 1a' verdrehsicher zu machen, haben beide einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken.In the selected embodiment, the shaft part 1a consists of pressed and carbon fibers bonded together, while the sleeve 6 having spherical part 4a is made of ceramic material. However, it is basically too another choice of material is possible. To the connection between the sleeve 6 and To make the shaft part 1a 'secure against rotation, both have a rectangular cross-section with rounded corners.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung ist, wie bereits ein überschlägiger Blick auf die Zeichnungsfigur 2 ergibt, das erfindungsgemäße künstliche Gelenkteil einfach und kompakt ausgebildet und weist besonders große gegenseitige Abstützflächen zur Übertragung der verschiedenen auftretenden Beanspruchungen auf. Hierdurch ergeben sich gegenüber den bekannten künstlichen Gelenkteilen merklich verringerte Flächenpressungen, und der Knochen wird dazu angeregt, um das Schaftteil gut herumzuwachsen.Due to the training described above, as already a rough look at Figure 2 shows the inventive artificial joint part simple and compact and has particularly large mutual support surfaces for transferring the various occurring Stresses on. This results in comparison to the known artificial Joint parts noticeably reduced surface pressure, and the bone is stimulated to to grow well around the shaft part.

Claims (7)

Patentansprüche Künstliches Gelenkteil, insbesondere für ein Hüftgelenk, wobei das Gelenkteil an seinem einen Ende einen in einer Knochen-Aushöhlung abstützbaren dornartigen Schaft und an seinem anderen Ende ein in einer Kugelpfanne aufnehmbares kugelförmiges Teil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Teil (4a) an seiner dem Fußteil ila) zugewandten Seite eine Hülse (6) aufweist, welche sich vom kugelförmigen Teil (4a) aus in Richtung auf den Schaft (ia) umfangsmäßig aufweitet und mit ihrer vom kugelförmigen Teil (4a) entfernten endständigen Stirnfläche an der die Knochen-Aushöhlung umgebenden Stirnfläche des Knochens (K) abstützbar ist, und wobei die Hülse (6) eine zu ihrem Außenumfang im wesentlichen konzentrische Hülsen-Aushöhlung besitzt, in welcher der Schaft aus dem Knochen (K) herausragender Endabschnitt (in'') des Schaftteils (la) abstützbar ist. Artificial joint part, in particular for a hip joint, wherein the joint part at its one end can be supported in a bone cavity thorn-like shaft and at its other end one that can be accommodated in a ball socket having spherical part, characterized in that the spherical part (4a) on its side facing the foot part ila) has a sleeve (6) which is located expands circumferentially from the spherical part (4a) in the direction of the shaft (ia) and with its end face remote from the spherical part (4a) the end face of the bone (K) surrounding the bone cavity can be supported, and wherein the sleeve (6) is substantially concentric with its outer circumference Sleeve cavity in which the shaft protrudes from the bone (K) End portion (in ″) of the shaft part (la) can be supported. 2. Künstliches Gelenkteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des in der Hülsen-Aushöhlung abgestützten Schaftteil-Abschnitts (ja") wenigstens ein Viertel, vorzugsweise ein Drittel, der axialen Länge des in der Knochen-Aushöhlung abgestützten Schaftteil-Abschnitts (ja') beträgt.2. Artificial joint part according to claim 1, characterized in that that the axial length of the shaft part section supported in the sleeve cavity (yes ") at least a quarter, preferably a third, of the axial length of the in the shaft part section supported by the bone cavity (yes'). 3. Künstliches Gelenkteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang und die Aushöhlung der Hülse (6) sowie der in der Hülsen-Aushöhlung abgestützte Endabschnitt (dazu) des Schaftteils (ia) jeweils im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet sind.3. Artificial joint part according to claim 1 or 2, characterized in that that the outer circumference and the cavity of the sleeve (6) and that in the sleeve cavity supported end section (for this purpose) of the shaft part (ia) in each case essentially frustoconical are trained. 4. Künstliches Gelenkteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im kugelförmigen Teil l4a) eine zu dessen Außenfläche zumindest etwa konzentrische kugelförmige Aushöhlung (7) angeordnet ist, in welche die Hülsen-Aushöhlung übergeht.4. Artificial joint part according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that in the spherical part l4a) one to the outer surface of at least approximately concentric spherical cavity (7) is arranged, in which the sleeve cavity transforms. 5. Künstliches Gelenkteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des kugelförmigen Teils (4a) eine diese bis zur kugelförmigen Aushöhlung (7) durchsetzende Bohrung (8) bzw. mehrere solcher Bohrungen geringen Durchmessers vorgesehen ist bzw. sind 5. Artificial joint part according to claim 4, characterized in that that in the wall of the spherical part (4a) one of these up to the spherical Hollow (7) penetrating hole (8) or several such holes are small Diameter is provided or are 6. Künstliches Gelenkteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Hülse (6) aufweisende kugelförmige Teil (4a) aus Keramikmaterial und das Schaftteil (la) aus verklebten und verpreßten Kohlestoff-Fasern besteht.6. Artificial joint part according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sleeve (6) having spherical part (4a) made of ceramic material and the shaft part (la) glued and compressed carbon fibers. 7. Künstliches Gelenkteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Aushöhlung (7) der Hülse (6) und des in dieser sitzenden Schaftteil-Abschnitts (ja") rechteckig ist.7. Artificial joint part according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the cross section of the cavity (7) of the sleeve (6) and the in this seated shaft part section (yes ") is rectangular.
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