DE60022584T2 - Prothesenbausatz für ein Schultergelenk - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von orthopädischen Implantaten, insbesondere Schulterprothesen.
  • Es ist bekannt, dass man für eine Nachbildung des Schultergelenkes verschiedene Arten von Prothesen benutzen kann, die im Wesentlichen ein zum Oberarm gehörendes Element und ein glenoidales Element oder Gelenkpfannenelement, oder beispielsweise bei einem Bruch, einfach ein zum Oberarm gehörendes Element besitzen.
  • Ausgehend von dieser Grundkonzeption unterscheidet man im Wesentlichen zwei wichtige Arten von orthopädischen Implantaten.
  • Bei der ersten Art wird das zum Oberarm gehörende Element im Rückenmarkskanal des Humerus befestigt und kann entweder direkt mit der anatomischen Gelenkpfanne oder mit dem zum Oberarm gehörenden Element zusammenwirken, das im Bereich der Gelenkpfanne des Schulterblattes befestigt ist.
  • Um eine perfekte Kongruenz Humerus/Gelenkpfanne zu erhalten, wird das Gelenkprinzip bei der zweiten Art in dem Sinne umgekehrt, dass der Gelenkkopf als solcher im Bereich der Gelenkpfanne befestigt wird, und mit einer zusätzlichen Schale zusammenwirkt, die das zum Oberarm gehörende Element aufweist.
  • Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf einen Prothesenbausatz für ein Schultergelenk gemäß der zweiten Lösung, bei der der Gelenkkopf, der im allgemeinen die Form eines konvexen, halbkugelförmigen Teils besitzt, mit der anatomischen Gelenkpfanne verbunden ist. Diese Art von Gelenk geht beispielsweise aus der Beschreibung des Patentes FR 2.618.065 hervor. In diesem Patent besteht das Gelenkpfannenelement oder glenoidale Element aus einem vertieften Teil mit einer Öffnung, die sich über ungefähr zwei Drittel einer Kugel erstreckt, und die in die Gelenkpfanne des Schulterblattes eingreifen und in ihr befestigt werden soll. Insbesondere das runde Teil besitzt eine kreisförmige Öffnung, während die Gelenkpfanne des Schulterblattes so vorbereitet ist, dass sie einen Einbauzylinder bildet, in den die kreisförmige Öffnung eingreift. Das zum Oberarm gehörende Element besteht aus einer kugelförmigen Schale, die denselben Durchmesser besitzt wie die Kugelkappe und das Gelenkpfannenelement oder glenoidale Element, und es ist mit einem Verankerungsstab verbunden, der in die zum Oberarm gehörende Diaphyse eingreift.
  • Diese Lösung kann verbessert werden. Nach dem Einsetzen des glenoidalen Elementes oder Gelenkpfannenelementes besteht nämlich die Gefahr des Anstoßens and die Osteophyten der Säule des Schulterblattes. Daraus kann sich eine Begrenzung der Amplitude der Adduktionsbewegungen ergeben, was wiederum zu einem Verschleiß der Säule führen kann. Angesichts der Form des glenoidalen Elementes oder Gelenkpfannenelementes und seiner symmetrischen Befestigungsart an der Gelenkpfanne, tritt die Gefahr des Anstoßens unter der Schulterspitze auf, so dass die Abduktionsbewegungen begrenzt werden.
  • Eine Befestigung durch Einfügen oder Versenken, wie sie in dem oben genannten Patent beschrieben wird, oder noch komplexer, durch Befestigen eines Metallplättchens an der Gelenkpfanne mittels Schraube, wobei die Gelenkpfanne dann durch eine Verschraubung oder einen selbstsichernden Keil verbunden wird, führt zu Belastungen, die langfristig zu einer Dekonstruktion bzw. zu einem Abbau führen.
  • Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile auf einfache, sichere, wirksame und rationelle Art und Weise zu beseitigen.
  • Das Problem, das mit der Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, einen möglichst umfassenden Kontakt des Gelenkkopfes in Form eines konvexen, halbkugelförmigen Teils mit der anatomischen Gelenkpfanne zu erreichen, so dass man in den Bewegungen "Ellenbogen zum Körper", d.h. in den Abduktionsbewegungen, nicht eingeschränkt ist, wobei man gleichzeitig einen großen Freiraum unter der Schulterspitze zur Verfügung hat, um das Adduktionsmoment zwischen dem Befestigungspunkt des Deltoideus und dem Angriffspunkt der Kräfte auf die Gelenkpfanne zu erhöhen.
  • Um ein solches Problem zu lösen, wurde ein Prothesenbausatz konzipiert und bereitgestellt, wobei der Drehpunkt des Gelenkkopfes in Bezug auf die Mittelebene und den Mittelpunkt der anatomischen Gelenkpfanne nach unten verschoben ist, um den Gelenkkopf entsprechend abzusenken, der auf der Seite des externen Pfeilers des Schulterblattes eine Verlängerung besitzt, welche die Drehamplitude für die Adduktion erhöhen kann, indem der Angriffspunkt der Kräfte nach oben verschoben wird, um den Hebelarm zwischen dem Angriffspunkt des Deltoideus, der die Abduktionsbewegung erzeugt, und dem genannten Punkt zu erhöhen, und die Schulterspitze freigegeben wird.
  • Um das gestellte Problem zu lösen, nämlich die Drehung des zum Oberarm gehörenden Elementes gegenüber dem glenoidalen Element oder Gelenkpfannenelement zu gewährleisten,
    begrenzt der Gelenkkopf entweder eine konvexe Auflagefläche in Form einer massiven Halbkugel mit konstantem Radius, die von der Verlängerung aus gebildet wird,
    oder der Prothesengelenkkopf begrenzt eine konvexe Auflagefläche in Form einer massiven Halbkugel mit, von der Verlängerung aus, allmählich abnehmendem Radius;
    oder eine Kombination aus beidem, um die Bearbeitung zu vereinfachen.
  • Um das gestellte Problem zu lösen, nämlich die Befestigung des Gelenkkopfes an der anatomischen Gelenkpfanne zu verbessern, ist ihre innere Auflagefläche auf der Prothesengelenkpfanne leicht konvex, um sich bestmöglichst an die konkave Prothesenform der Gelenkpfanne anzuschmiegen.
  • Um das gestellte Problem zu lösen, nämlich die Abduktionsbewegung zu erhöhen, wird der Drehmittelpunkt des Kopfes gegenüber dem Mittelpunkt der anatomischen Gelenkpfanne abgesenkt.
  • In dem Fall, wo das glenoidale Element oder Gelenkpfannenelement ohne Zement befestigt wird, wirkt die Auflagefläche des Gelenkkopfes auf der anatomischen Gelenkpfanne mit einem unabhängigen Trag- bzw. Stützelement oder einer Platte zusammen, welche Anordnungen zur Befestigung an der anatomischen Gelenkpfanne besitzt.
  • Die Erfindung wird nachstehend mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine perspektivische Ansicht des Gelenkkopfes, der im Bereich der Gelenkpfanne befestigt werden soll;
  • 2 eine Vorderansicht des Gelenkkopfes, dessen Auflagefläche und Gleitfläche auf dem zum Oberarm gehörenden Element durch Radien zunehmender Länge in Form einer Kreisevolvente erzeugt wird;
  • 2b eine Ansicht ähnlich 2 mit einer bevorzugten Ausführungsart im Bereich der Auflagefläche auf der anatomischen Gelenkpfanne;
  • 3 eine Ansicht ähnlich 2b mit einer anderen Ausführungsart des Gelenkkopfes;
  • 4 die Befestigung des Prothesenbausatzes;
  • 5 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsart des Gelenkkopfes vor der Montage im Falle einer Befestigung ohne Zement mittels einer unabhängigen Halterung;
  • 6 die Montage der Halterung im Bereich des Gelenkkopfes;
  • 7 die Befestigung des Prothesenbausatzes im Falle einer Befestigung des Gelenkkopfes mittels einer unabhängigen Halterung, in der die 5 und 6 zusammengefügt sind;
  • 8 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsart des Gelenkkopfes, insbesondere im Falle einer Befestigung mittels eines unabhängigen Trag- bzw. Stützelementes, wobei die verschiedenen Bestandteile vor der Montage dargestellt sind;
  • 9 eine perspektivische Ansicht entsprechend 8 nach der Montage der verschiedenen Bestandteile;
  • 10 einen Längsschnitt entsprechend 9.
  • Es wird nochmals daran erinnert, dass der Prothesenbausatz für ein Schultergelenk ein glenoidales oder Gelenkpfannenelement in Form eines halbkugelförmigen, konvexen Gelenkkopfes (1) besitzt, der im Bereich der Gelenkpfanne (G) des Schulterblattes, das in 4 schematisch dargestellt ist, befestigt werden soll. Der konvexe Kopf (1) des glenoidalen Elementes oder Gelenkpfannenelementes wirkt mit einer Auflagefläche und Gleitfläche (2) zusammen, die, direkt oder angesetzt, ein zum Oberarm gehörendes Element (3) aufweist, das mittels einem beliebigen, bekannten und für die zum Oberarm gehörende Diaphyse geeigneten, Element befestigt werden soll.
  • Der Gelenkkopf (1) des glenoidalen Elementes oder Gelenkpfannenelementes besitzt eine Auflagefläche (1a), die direkt oder aufgesetzt mit der glenoidalen Schale oder Gelenkpfannenschale zusammenwirken kann. Gegenüberliegend besitzt der Gelenkkopf (1) eine konvexe Auflagefläche (1b), welche auf der Seite des äußeren Pfeilers des Schulterblattes eine Verlängerung (1c) aufweist, welche die Drehamplitude erhöhen kann. Diese Verlängerung (1c) ist senkrecht mit der Auflagefläche (1a) verbunden und dient als Anti-Rotations- und Anti-Elevationselement, indem sie mit der Knochenschale in dem Pfeiler des Schulterblattes zusammenwirkt.
  • Der Drehpunkt des Gelenkkopfes (1) wird in Bezug auf die Mittelebene und in Bezug auf den Mittelpunkt der anatomischen Gelenkpfanne nach unten verschoben, um den Gelenkkopf entsprechend abzusenken.
  • Wichtig ist, dass der Gelenkkopf (1) einen Verankerungsstab (4) besitzt, der senkrecht zu der Fläche (1a) und außermittig zur Auflage- und Gleitfläche (1b) gebildet wird, wobei er in der Mitte der anatomischen Gelenkpfanne, dem Zentrum des Angriffs der Kräfte, nach oben in Punkt (01) verschoben wird, um den Drehpunkt (02) der Gelenkpfanne (1) entsprechend abzusenken. Der Wert der Exzentrizität wird anatomisch bestimmt, um eine kugelförmige Kontaktfläche mit der Schale erhalten zu können, wobei der entsprechende Bereich des zum Oberarm gehörenden Elementes ungefähr 210° und einen Drehpunkt an der Oberfläche der anatomischen Gelenkpfanne aufweist, der sich genau im Spinning Point befindet, d.h unten, in der unteren, späteren Skala, wenn man die Gelenkpfanne in Skalenpunkte zerlegt. Diese Exzentrizität ermöglicht es darüberhinaus, den Abduktor-Hebelarm des Deltoideus zu vergrößern, und den Raum unter dem Akromion freizumachen, um bei angehobenem Arm Konflikte mit den Osteophyten zu vermeiden.
  • Man wird auch beobachten, dass der Verlängerungsabschnitt (1c) der konvexen Fläche um 180° aus der Ebene hervorsteht und es damit dem Patienten ermöglicht, die Position "Ellenbogen zum Körper" einzunehmen und somit jegliche Dekoadaptation des Implantates durch Konflikte mit den Osteophyten des Pfeilers zu vermeiden. Daraus ergibt sich ein Versatzgewinn von mehreren Millimetern am Anfang der Abduktionsbewegung und somit eine Erhöhung des Abduktionsmomentes.
  • Die Verankerungsstange oder der Verankerungsstift (4) greift in die schwammige Masse der Gelenkpfanne ein und dient im Augenblick der maximalen Kräfte, die durch die Abduktionsbewegungen des Humerus erzeugt werden, als Stabilisierungskegel.
  • Ausgehend von dieser Grundkonzeption kann die konvexe Auflage- und Gleitfläche aus einer massiven Halbkugel mit konstantem Radius bestehen, welche von der Randleiste (1c) (4 und 7) aus gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsart kann die konvexe Auflagefläche (1b) auch in Form einer massiven Halbkugel mit, von der Verlängerung (1c) (3) aus, abnehmendem Radius ausgeführt werden.
  • Um eine Bearbeitung zu vereinfachen, wird durch die Tatsache, dass man die Schale an dem Kopf sich um den Punkt (02) drehen lässt, aber mit einem Angriffspunkt der aus der Adduktion resultierenden Kräfte in (01), ein mechanisches System erzeugt, bei dem der Hebelarm entsprechend der Adduktion des Gliedes zunimmt.
  • Die Auflagefläche (1a) des Gelenkkopfes (1), der mit der Gelenkpfanne (G1) zusammenwirkt, kann eben oder bevorzugterweise auch konvex sein, wobei sie in beiden Ebenen gewölbt ist, so dass sie mit der anatomisch konkaven Gelenkpfanne eine perfekte Kongruenz bildet. Wenn er so ausgeführt wird, kann der glenoidale Gelenkkopf, wie zuvor angegeben, mittels orthopädischem Zement im Bereich der Gelenkpfanne befestigt werden.
  • Bei einer Befestigung ohne Zement wirkt der glenoidale Gelenkkopf (1) mit einem unabhängigen Trag- bzw. Stützelement (5) zusammen, das Anordnungen zur Befestigung in der Gelenkpfanne aufweist. Es können mehrere Ausführungsarten ins Auge gefasst werden.
  • In der Ausführungsart der 5, 6 und 7 besitzt das Element (5) zwei, im rechten Winkel zueinander angeordnete, Schenkel (5a und 5b) unterschiedlicher Länge, welche in entsprechend ausgebildete, profilierte Einkerbungen (1d und 1e) eingreifen sollen, die in der Auflagefläche (1a) bzw. in der Verlängerung (1c) gebildet werden. Der Schenkel (5a), der mit dem bogenförmigen Ausschnitt (1d) zusammenwirken soll, besitzt beispielsweise Löcher (5c) für das Eingreifen von Befestigungsschrauben (6) in die Gelenkpfanne. Der Schenkel (5b) besitzt insbesondere ein Querschnittsprofil in Form eines Schwalbenschwanzes (5b1), das mit einem komplementären Profil (1e) zusammenwirken kann, das den entsprechenden bogenförmigen Ausschnitt (1e) aufweist. Zur Befestigung des unabhängingen Trag- bzw. Stützelementes (5) an seinem Schenkel (5a), wirkt der eingewinkelte Schenkel (5b) mit dem Pfeiler des Schulterblattes zusammen. Anschließend genügt es, den Prothesengelenkkopf in das unabhängige Trag- bzw. Stützelement (5) einzusetzen, wobei der Schenkel (5a) einfach in dem bogenförmigen Ausschnitt (1d) zentriert wird. Man wird feststellen, dass der Schenkel (5a) ein Loch (5d) für das Eingreifen des Stabilisierungskegels (4) des Gelenkkopfes (1) besitzt.
  • In der in den 8, 9 und 10 veranschaulichten Ausführungsart hat das Trag- bzw. Stützelement (7) die Form einer Platte mit abgeflachten Querschnitt. Diese Platte (7) befindet sich in einer komplementären Vertiefung (1f), die in der Auflagefläche (1a) des Gelenkkopfes (1) gebildet wird. Eine Schraube (8), die schräg von der Peripherie des Gelenkkopfes (1) ausgehend eingreift, sorgt für die Befestigung der Platte (7). Wie zuvor, besitzt die Platte (7) Anordnungen zur Befestigung an der Prothesengelenkpfanne. So besitzt die Platte (7), an ihrer Stirnfläche herausragend, einen geschlitzten Stopfen (7a), der mit der Prothesengelenkpfanne zusammenwirkt und eine konische Bohrung aufweist, so dass bei Einführen eines Stiftes, der sich an dem Gelenkkopf (1) befindet, eine diametrale Ausdehnung erreicht wird. Wenn der Knochen von schlechter Qualität ist, besitzt die Platte (7) auch ein Durchgangsloch (7b) für das Eingreifen einer Schraube (10), die im Bereich des korakoiden Pfeilers durchgeschraubt wird.
  • Im Wesentlichen wird das zum Oberarm gehörende Element (3) weiterhin in der bekannten Art und Weise ausgeführt. Die Auflage- und Gleitfläche (2) an dem glenoidalen Gelenkkopf kann aus einer ungefähr 6 mm starken Polyäthylenplatte hoher Dichte bestehen, und derart ausgebildet werden, dass sie einerseits mit der konvexen Fläche (1b) des Kopfes (1) und andererseits mit einer Oberarmplatte an Element (3) zusammenwirkt. Die Polyäthylenplatte kann entweder fest oder beweglich in der Oberarmplatte montiert werden.
  • Der Prothesengelenkkopf kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl M30NW oder aus keramisiertem Chrom-Kobalt hergestellt werden.
  • Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Claims (10)

  1. Prothesenbausatz für ein Schultergelenk mit einem glenoidalen Element in Form eines konvexen Gelenkkopfes (1), der halbkugelförmig ausgebildet ist, und im Bereich der Gelenkpfanne des Schulterblattes Vorrichtungen zur Befestigung aufweist, wobei der Gelenkkopf mit einer Auflagefläche und Gleitfläche (2) zusammenwirkt, die ein zum Oberarm gehörendes Element (3) darstellen, das in der zum Oberarm gehörenden Diaphyse (Mittelstück der langen Röhrenknochen) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (02 ) des Gelenkkopfes (1) in Bezug auf die Mittelebene und den Mittelpunkt der anatomischen Gelenkpfanne (01 ) nach unten verschoben ist, um den Gelenkkopf (1) entsprechend abzusenken, der auf der Seite des externen Pfeilers des Schulterblattes eine Verlängerung (1c) besitzt, welche die Drehamplitude beim Heranführen erhöhen kann, indem der Angriffspunkt (01 ) der Kräfte nach oben verschoben wird, um den Hebelarm zwischen dem Angriffspunkt des Deltoideus, der die Abduktorbewegung erzeugt, und dem Punkt (01 ) zu erhöhen, und die Schulterspitze freigegeben wird.
  2. Prothesenbausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkopf (1) eine konvexe Auflagefläche (1b) in Form einer massiven Halbkugel mit konstantem Radius und Mittelpunkt (02 ) begrenzt, die von der Verlängerung (1c) aus gebildet wird.
  3. Prothesenbausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkopf (1) eine konvexe Auflagefläche (1b) mit einem zum Oberarm gehörenden Element (3) in Form einer massiven Halbkugel mit allmählich abnehmendem Radius von der Verlängerung aus (1c) begrenzt.
  4. Prothesenbausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zur Befestigung des Gelenkkopfes (1) aus einem Verankerungsstab (4) bestehen, der senkrecht aus einer Auflagefläche (1a) der Gelenkpfanne hervorsteht, wobei der Stab (4) auf der Seite des Rabenschnabelfortsatzes des Schulterblattes nach oben verschoben wird, um im wesentlichen mit dem Mittelpunkt der anatomischen Gelenkpfanne, Punkt (01 ), übereinzustimmen.
  5. Prothesenbausatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (1a) für den Gelenkkopf (1), an der der Verankerungsstab (4) gebildet wird, leicht konvex und in Punkt (01 ) zentriert ist.
  6. Prothesenbausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (1c) des Gelenkkopfes (1) senkrecht mit der Auflagefläche (1a) verbunden ist, an der der Verankerungsstab (4) gebildet wird.
  7. Prothesenbausatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (1a) des Gelenkkopfes (1) mit der Prothesengelenkpfanne mit einem unabhängigen Trag- bzw. Stützelement oder einer Platte (5) oder (7) zusammenwirkt, welche Anordnungen zur Befestigung an der Prothesengelenkpfanne besitzt.
  8. Prothesenbausatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trag- bzw. Stützelement (5) zwei, im rechten Winkel zueinander angeordnete Schenkel (5a und 5b) unterschiedlicher Länge besitzt, welche in eine entsprechend ausgebildete, profilierte Einkerbung der Verbindung eingreifen, die in der Auflagefläche (1a) des Gelenkkopfes (1) und in der Verlängerung (1c) gebildet wird, wobei das Element (5) eine Öffnung (5d) für den Durchgang des Verankerungsstabes (4) besitzt, und der kürzere Schenkel (5b) mit dem Pfeiler des Schulterblattes zusammenwirkt, nachdem er durch Absägen entsprechend ausgebildet wurde.
  9. Prothesenbausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trag- bzw. Stützelement (7) einen abgeflachten Querschnitt besitzt und in einer entsprechend ausgebildeten Kerbe angeordnet ist, welche sich an der Auflagefläche (1a) des Gelenkkopfes befindet und dort durch eine Schraube festgehalten wird, wobei das Trag- bzw. Stützelement (7) Anordnungen zur Befestigung an der Prothesengelenkpfanne besitzt.
  10. Prothesenbausatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trag- bzw. Stützelement (7) ein Durchgangsloch für eine unabhängige Schraube bzw. für Anordnungen in Form eines dehnbaren Stopfens besitzt, der aus seiner Auflagefläche herausragt.
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