DE60313902T2

DE60313902T2 - Anpassbare Prothese für lange Knochen

Info

Publication number: DE60313902T2
Application number: DE60313902T
Authority: DE
Inventors: James R. Winona Lake Rogers; Joel C. Pierceton Rhoades; Troy D. Pierceton Martin
Original assignee: DePuy Orthopaedics Inc
Current assignee: DePuy Orthopaedics Inc
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: AU2003200141A1; EP1332732A3; JP4282999B2; JP2003245293A; US20030139818A1; US6663670B2; EP1332732B1; ATE362738T1; DE60313902D1; EP1332732A2; AU2003200141B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine orthopädische Prothese. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Prothese zur Wiederherstellung der Funktionalität einer Extremität, beispielsweise eines Armes eines Patienten. Die Erfindung ist besonders für den Ersatz eines Röhrenknochens des Patienten geeignet.
Die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts erlebte eine Zunahme der Anzahl der Komponenten des menschlichen Skelettes, die durch eine künstliche Prothese ersetzt werden können. Im Lauf der Jahre haben sich diese Prothesen von einem lediglich physikalischen Ersatz eines Knochens bzw. eines Gelenks hin zu einer ausgeklügelteren voll funktionalen Prothese entwickelt. Beispielsweise sind Prothesen für den Ersatz des Schultergelenks oder des Ellenbogengelenks gut bekannt. Eine modulare Schulterprothese mit einer Ausführung nach US-5314479 lässt sich in die bestehende Cavitas glenoidalis scapulae der Schulter eines Patienten integrieren. Die Prothese umfasst einen unteren Schaft, der konfiguriert ist, um in den vorhandenen Oberarmknochen des Patienten eingebettet zu werden. US-6290725 beschreibt eine modulare Ellenbogenprothese, die Schäfte zur Implantation in den intramedullären Kanal des Oberarm- und Ellenknochens aufweist. Ähnliche Gelenkprothesen gibt es für den Ersatz des Hüft-, Knie- und Fußgelenks.
Während es viele Vorrichtungen für den Ersatz eines beschädigten oder defekten Gelenks gibt, ist die Substitution eines Knochens, und insbesondere eines Röhrenknochens, weit problematischer. Obwohl Zehen-/Fingergliederprothesen zunehmend erfolgreich sind, konnten die Röhrenknochen nicht so einfach durch eine Prothese ersetzt werden, insbesondere, um die Funktionalität der Gliedmaße eines Patienten aufrechtzuerhalten.
Der Austausch von Röhrenknochen geht mit vielen unterschiedlichen Problemen einher. Möglicherweise die größte Schwierigkeit ist die extreme Last tragende Natur der Röhrenknochen. Ein Lösungsansatz für dieses Problem war die Supplementierung des Knochens selbst, anstelle eines Austausches. Beispielsweise, wie gezeigt in US-4384373 , verläuft eine künstliche Femurdiaphyse durch eine Längsbohrung im Femur. Die künstliche Diaphyse wird an einem Ende von einer künstlichen Kniekomponente und an ihrem gegenüber liegenden Ende von einer künstlichen Hüftkomponente begrenzt. Diese Prothese von US-4384373 erhält den vorhandenen Knochen und verlässt sich auf diesen Knochen für einen gewissen Grad an Belastungsfähigkeit.
Ein weiteres Problem in Verbindung mit einer Röhrenknochenprothese ist die Variabilität der Länge eines bestimmten Röhrenknochens zwischen Patienten. Oberschenkel-, Schienbein-, Speiche- und Oberarmknochen variieren in der Länge so, wie sich die Patienten in Bezug auf ihre Körpergröße unterscheiden. Das oben erwähnte Patent '373 beschäftigte sich mit dieser Variation, indem eine Bewegungsschraube und ein mit einem Gewinde ausgestattetes externes Hülsenmerkmal zum Einstellen des Gesamtabstandes zwischen den Hüft- und den Kniegelenkkomponenten der Prothese bereit gestellt sind. Es sind viele ähnliche Ansätze für Gelenkprothesen implementiert worden. Bei diesen Prothesen wird das Gelenk an einem vorhandenen Röhrenknochen fixiert, beispielsweise durch Implantation eines Schaftes in den intramedullären Kanal des Knochens. Dokumente, die unterschiedliche einstellbare Längenmerkmale beschreiben, umfassen US-4502160 , US-4892546 , US-5358524 , US-5387239 und US-5906644 . Diese einstellbaren Längenmerkmale reichen von der in US-4502160 beschriebenen Anordnung aus Kegelrad und externer Schlüsselanordnung bis hin zum Morse-Konus-Druckverschlussmerkmal der in US-5906644 beschriebenen Vorrichtung.
Ein all diesen früheren anpassbaren Längenmerkmalen gemeinsames Problem ist, dass die Länge der Prothese in situ nicht verändert werden kann. In anderen Worten ist die erforderliche Länge der Prothese bei jeder früheren Prothese im Voraus festgelegt, und die Prothese wird vor der Implantation in den Patienten eingestellt. Bei einem typischen chirurgischen Eingriff wird die betroffenen Gliedmaße geröntgt, um die gewünschte Länge für die Prothese zu ermitteln. In manchen Fällen schleichen sich aber bestimmte Fehler ein, egal wie genau die Röntgenaufnahme und die resultierenden Messungen sind, welche eine genaue Messung der Länge des Röhrenknochens erschweren. Beispielsweise ist es häufig besonders schwierig, eine genaue Röntgenaufnahme des Oberarmknochens bzw. des Numerus eines Patienten zu erhalten. In einem typischen Szenario kann der Knochen aufgrund des Vorhandenseins von Muskel- und Fettgewebe um den Knochen und anderen biomechanischen Störungen nicht vollständig parallel zur Röntgenplatte ausgerichtet werden. Der Oberarmknochen ist daher häufig relativ zur Röntgenaufnahmeplatte nicht parallel ausgerichtet, und meistens von der Röntgenplatte aus leicht nach außen gewinkelt. Wegen dieses Parallaxenfehlers ist es praktisch unmöglich, die Länge des Oberarmknochens genau zu bestimmen.
Eine ungenaue Messung der Röhrenknochenprothese führt natürlich zu einer falschen Länge der Gliedmaße. Diese falsch angepasste Länge kann motorische und muskuläre Schwierigkeiten verursachen. Darüber hinaus kann eine falsche Prothesenlänge die Straffheit des die Prothese umgebenden Gewebes beeinflussen. Ist die Länge zu kurz, ist das umgebende Gewebe unnötigerweise locker. Ist die Prothese zu lang, ist das Gewebe zu straff, falls die Prothese überhaupt implantiert werden kann.
DE-A-3605630 beschreibt eine Endoprothese mit proximalen und distalen Verbindungsteilen mit einem schaftförmigen Teil dazwischen. Die Enden des schaftförmigen Teils sind mit Schraubgewinden ausgestattet, die Schraubverbindungen mit entsprechenden Gegengewinden an den proximalen und distalen Verbindungsteilen ausbilden. Eine verkeilende Anordnung wird verwendet, um die Teile gegen relatives Verdrehen zu sperren.
WO-A-01/70145 beschreibt eine Vorrichtung für eine spirale Fixierung, umfassend einen mehrteiligen Kern und obere und untere Plattformelemente. Eine koaxiale Verbindung zwischen den Teilen des Kerns wird durch Einsetzen eines Endes eines inneren Kernteils in eine Bohrung in einem äußeren Kernteil erreicht und durch Drücken des äußeren Kernteils mithilfe einer Gewindemutter, so dass es in die Außenfläche des inneren Kernteils greift.
Obwohl die obigen Prothesenvorrichtungen Patienten mit Knochen- oder Gelenkerkrankungen seit langem helfen, bleiben mehrere Erfordernisse unerfüllt. Ein Erfordernis ist eine wachstumsfähige Knochenprothese bzw. ein wachstumsfähiger Knochenersatz. Ein anderes Erfordernis ist eine Prothese mit einstellbarer Länge, die leichte und einfache Anpassungen in situ zulässt, nachdem die Prothese in den Patienten implantiert worden ist.
Um diese Erfordernisse zu erfüllen, zieht die vorliegende Erfindung eine einstellbare Röhrenknochenprothese in Betracht, die im Patienten leicht einstellbar ist, um Abweichungen der Messung eines zu ersetzenden Röhrenknochens auszugleichen. Die erfindungsgemäße Prothese umfasst eine erste gestreckte Komponente mit einem ersten Ende, das konfiguriert ist, um in eine erste Gelenkprothese, wie beispielsweise ein Ellenbogengelenk, zu greifen, und einem gegenüber liegenden Ende mit einem ersten Gelenkteil. Eine zweite gestreckte Komponente ist bereit gestellt, die ein zweites Ende aufweist, welches konfiguriert ist, um in eine zweite Gelenkprothese, wie beispielsweise ein Schultergelenk, zu greifen, und einem gegenüber liegenden Ende mit einem zweiten Gelenkteil. Die beiden Gelenkteile können ein stellbar miteinander verbunden werden, so dass die kombinierte Länge der ersten und zweiten Komponente einstellbar ist, die näherungsweise der Länge des zu ersetzenden Röhrenknochens entspricht.
Die vorliegende Erfindung zieht eine einstellbare Prothese in Betracht, welche die Einstellung der Länge der Prothese in situ gestattet, wobei die Prothese am meisten bevorzugt Anwendung für den Austausch bzw. Ersatz eines Röhrenknochens eines Patienten wie beispielsweise des Oberarmknochens findet. Die Einstellbarkeit der vorliegenden Erfindung kann jedoch bei anderen Prothesen implementiert werden, wie beispielsweise bei Gelenkprothesen. In einem Aspekt der Erfindung verwendet die einstellbare Prothese eine mit einem Gewinde versehene Hülse und eine abgeschrägte Mutter, um einen Spanneingriff zwischen Gelenkkomponenten der Prothese bereitzustellen.
In einem Merkmal der Erfindung weist der erste Gelenkteil einen gestreckten Schaft auf, während der zweite Gelenkteil eine Hülse mit einer mit einem Gewinde versehenen äußeren Oberfläche und einer inneren Oberfläche aufweist, die für einen Spanneingriff des Schaftes darin angeordnet sind. Die Prothese weist des Weiteren eine Stellmutter mit einer abgeschrägten mit einem Gewinde versehenen inneren Oberfläche auf, die für einen Gewindeeingriff mit der mit einem Gewinde versehenen äußeren Fläche der Hülse konfiguriert ist. Mit diesem Merkmal drückt ein Schrauben der Mutter auf die Hülse die Hülse gegen den gestreckten Schaft darin zusammen, um die relative Achsen- und Rotationsposition der beiden Komponenten zu fixieren.
Erfindungsgemäß weist das zweite Gelenkteil auch eine Blindbohrung auf, die so bemessen ist, dass sie mit der inneren Oberfläche der Hülse zusammenhängt. Die Blindbohrung ist so bemessen, dass der gestreckte Schaft darin eine eng verlaufende Passung hat, so dass der Schaft relativ zu der Bohrung frei gedreht oder versetzt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen können Schaft und Bohrung eine verflochtene Oberfläche zwischen sich definieren. Die verflochtene Oberfläche kann für eine indexierte Drehung oder Translation des Schafts relativ zu der Bohrung konfiguriert sein. Alternativ kann die verflochtene Oberfläche konfiguriert sein, um die relative Drehung oder Translation zwischen den Komponenten zu verhindern oder einzuschränken. In einer spezifischen Ausführungsform weist die verflochtene Oberfläche eine Reihe von axialen Rippen auf dem Schaft und der Bohrung auf.
Die innere Fläche der Hülse und die äußere Fläche des Schaftes können zusammen eine Flächenbehandlung aufweisen, die konfiguriert ist, um die Druckfixierung bzw. das Eingreifen der Hülse um den Schaft zu verstärken. Dieses Oberflächenmerkmal kann die Form einer verflochtenen Oberfläche zwischen den Komponenten oder die Form von deformierbaren Vorsprüngen aufweisen.
Die Erfindung stellt eine Prothese bereit, die als Röhrenknochenersatz adaptiert werden kann. Eine weitere Aufgabe liegt in Merkmalen der Erfindung, die ein einfaches Einstellen der Länge der Prothese in dem Patienten gestatten.
Ein Vorteil der Erfindung ist in der Fähigkeit, eine Längeneinstellung zuzulassen und einen starken Eingriff in die Prothese mit einstellbarer Länge zu erreichen, verwirklicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Komponenten leicht für viele Skelettstrukturen und als Ersatz einer Reihe von Röhrenknochen adaptieren lassen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Komponenten der Prothese je nach Anatomie des Patienten aus einer Auswahl von Komponenten beliebig kombiniert werden können.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Folgendes dargestellt ist:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer einstellbaren Röhrenknochenprothese nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Aufriss der in 1 gezeigten Prothese.
3 ist eine vergrößerte und perspektivische Ansicht einer Hülse und einer Stellmutter der in 1 und 2 gezeigten Prothese.
4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Endteils eines unteren Gelenkteils der in 1 und 2 gezeigten Prothese.
5 ist eine Seitenansicht im Querschnitt der Gelenkkomponenten und der Stellmutter, bevor sie ineinander eingreifen.
Indem nun auf 1 und 2 Bezug genommen wird, ist eine einstellbare Prothese 10 dargestellt, die ein unteres Gelenkteil 12 aufweist, das für einen einstellbaren Gelenkeingriff mit einem oberen Gelenkteil 14 konfiguriert ist. Nach den veranschaulichten bevorzugten Ausführungsformen ist die Prothese 10 als Oberarmknochenprothese (Humerusprothese) bestimmt. Die beiden Gelenkteile 12 und 14 sind daher bestimmt, um dem Oberarmknochen des Patienten zu entsprechen. Für die Zwecke der folgenden Beschreibung kann das untere Gelenkteil als die Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 bezeichnet werden, während der obere Teil als die Oberarmknochen-Schulterkomponente 14 bezeichnet werden kann. Es versteht sich natürlich, dass das obere und der untere Teil je nach Art der Prothese modifiziert werden können. Beispielsweise kann die Prothese für den Ersatz eines anderen Röhrenknochens bereitgestellt werden. Entsprechend können eines oder beide Teile 12 und 14 für den Eingriff in einen vorhandenen Knochen modifiziert werden. Beispielsweise kann die Prothese 10 als Ersatz für den mittleren Teil eines Röhrenknochens implementiert werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform weist die Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 ein Ellenbogengelenkelement 18 auf, das am freien Ende der Komponente geformt ist. Entsprechend weist die Oberarmknochen-Schulterkomponente 14 ein Schultergelenkelement 20 auf, das an ihrem freien Ende geformt ist. In einer spezifischen Ausführungsform kann das Ellenbogengelenkelement 18 einen Teil des in US-6290725 beschriebenen modularen Ellenbogens bilden. Entsprechend kann das Schultergelenkelement 20 wie in US-5314479 gezeigt konfiguriert sein.
Wie in 1 gezeigt, weist die Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 ein unteres gestrecktes Element 25 auf, während die Oberarmknochen-Schulterkomponente 14 ein oberes gestrecktes Element 27 aufweist. Das obere Element definiert eine Blindbohrung 30, die sich in ein Ende davon erstreckt (d. h. das Ende gegenüber dem Schultergelenkelement 20). Das untere gestreckte Element 25 definiert einen gestreckten Schaft 32, der so bemessen ist, dass er eine eng verlaufende Passung in der Bohrung 30 hat. Der Schaft 32 ist an dem Ende des Elementes 25 gegenüber dem Ellenbogengelenkelement 18 definiert.
Nach einem wichtigen Aspekt der Erfindung definiert das obere gestreckte Element 25 des Weiteren ein Hülsenteil 35, das in das Ende des gestreckten Elementes 27 an der Blindbohrung 30 integriert ist. Wie in 3 gezeigt, ist das Hülsenteil 35 von einer Zahl von Hülsenfingern 37 definiert, die durch Schlitze 38 getrennt sind. Die Finger 37 definieren eine Bohrung 39, die im Wesentlichen mit der Blindbohrung 30 in dem oberen gestreckten Element 27 zusammenhängt. Vorzugsweise sind die Bohrung 39 und die Blindbohrung 30 jeweils mit demselben Durchmesser und am meisten bevorzugt in einem gemeinsamen Bohr- und Aufweitungs-Betrieb gebildet.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist eine Stellmutter 16 über dem Hülsenteil 35 angelegt. Insbesondere definiert das Hülsenteil 35 eine Reihe von äußeren Gewinden 41 entlang seiner äußeren Oberfläche, die sich über einen wesentlichen Teil der Länge des Hülsenteils 35 erstrecken. Die Stellmutter 16 umfasst das Einpassen innerer Gewinde 44, die für einen Gewindeeingriff mit den äußeren Gewinden 41 des Hülsenteils konfiguriert sind.
Nach der vorliegenden Erfindung bietet die Kombination der Stellmutter 16, des Hülsenteils 35 und des Schaftes 32 des unteren gestreckten Elements 25 einen Spanneingriff bzw. eine Sperre zwischen den unteren und oberen Gelenkkomponenten 12 und 14. Insbesondere wird die innere Oberfläche 58 (5) des Hülsenteils 35 durch einen Gewindeeingriff der Stellmutter 16 auf die äußeren Gewinde 41 des Hülsenteils 41 gegen die äußere Oberfläche des Schaftes 32 gedrückt. Um diese Spann-Sperrfunktion zu erreichen, ist es erforderlich, dass das Hülsenteil 35 radial komprimierbar ist, um zu versuchen, den Durchmesser der Bohrung 39 auf eine Abmessung zu verringern, die geringer ist als der Außendurchmesser des Schaftes 32. In der bevorzugten Ausführungsform wird diese Verringerung erreicht, indem aus der Stellmutter 16 eine abgeschrägte Mutter wird. Insbesondere ist die innere Bohrung der Mutter 16 von einem größeren Durchmesser an dem Ende, das zum Hülsenteil 35 zeigt, zu einem kleineren Durchmesser an dem Ende, das zur Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 zeigt, abgeschrägt. Am meisten bevorzugt ist der Teil der abgeschrägten Bohrung 45 mit kleinerem Durchmesser in der Stellmutter 16 klein genug, um eine Passung der Grenzfläche zwischen dem Hülsenteil 35 und dem Schaft 32 zu schaffen. Auf diese Weise kann sich das Ausmaß der Druckfixierungskraft danach richten, wie weit die Stellmutter 16 über das Hülsenteil 35 geschraubt ist.
Nach der bevorzugten Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass das Hülsenteil 35 äußere Gewinde aufweist, die der Länge des Hülsenteils entlang über eine ausreichende Strecke verlaufen, um die Länge der inneren Gewinde der Stellmutter 16 anzunehmen. Mit diesem Ansatz kann das Hülsenteil vollständig hinter der Stellmutter 16 versteckt werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Weichgewebeverletzung zu verringern, nachdem die Prothesen in den Patienten implantiert worden sind.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist die innere Bohrung 45 der Mutter abgeschrägt. In alternativen Ausführungsformen kann die äußere mit einem Gewinde versehene Oberfläche 41 des Hülsenteils 35 abgeschrägt sein, wobei die inneren Gewinde 44 der Stellmutter 16 einen konstanten Durchmesser aufweisen. Entsprechend kann die innere Bohrung 39 des Hülsenteils abgeschrägt sein, wobei der Außendurchmesser des Hülsenteils und der Innendurchmesser der Stellmutter konstant bleiben. In jeder dieser Konfigurationen übt das Schrauben der Stellmutter 16 auf das Hülsenteil 35 einen radial nach innen gerichteten Kompressionsdruck bzw. eine radial nach innen gerichtete Kompressionskraft auf den Schaft 32 aus, wodurch die beiden Gelenkkomponenten 12 und 14 zusammengeklemmt werden. In einer spezifischen Ausführungsform kann es sich bei dem implementierten Winkel um einen Morse-Winkel von etwa 1 bis 3° handeln. Sowohl die Stellmutter 16 als auch das Hülsenteil 35 können denselben Morse-Winkel verwenden, um die Fixierung zwischen der Stellmutter und dem Hülsenteil zu verstärken.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaft 32 so bemessen, dass er eine eng verlaufende Passung sowohl bei Drehung als auch bei einer Translation relativ zu der Blindbohrung 30 und der Hülsenbohrung 39 aufweist. In anderen Worten kann sich die Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 in den bevorzugten Ausführungsformen relativ zu der Oberarmknochen-Schulterkomponente 14 sowohl in einer Winkel- als auch in der Dehnrichtung artikulieren. Auf diese Weise kann die Länge der Prothese 10 eingestellt werden, um der Länge des ursprünglichen Knochens des Patienten näherungsweise zu entsprechen, und die Winkelausrichtung zwischen den Gelenkelementen 18 und 20 kann eingestellt werden, indem der Schaft 32 relativ zu der Blindbohrung 30 gedreht wird. In einer spezifischen Ausführungsform kann die eng verlaufende Passung zwischen dem Schaft und der Bohrung radial etwa 0,10 Zoll (2,5 mm) betragen.
Um die Festlegung der Winkelausrichtung zwischen den beiden Komponenten 12 und 14 zu unterstützen, kann eine Verflechtung von Rippen 51 auf dem Schaft 32 und Rippen 52 auf der Blindbohrung 30 implementiert werden (3–5). Vorzugsweise stehen die Rippen 51 und 52 in dieser Ausführungsform kaum über ihre entsprechenden Oberflächen hinaus. Auf diese Weise behindern die verflochtenen Rippen 51 und 52 die relative Drehung zwischen der Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 und der Oberarmknochen-Schulterkomponente 14 nicht. Stattdessen bieten die Rippen 51, 52 in regelmäßigen Abständen der gewinkelten Bewegung einen leichten Widerstand und können sogar ein Klickgeräusch erzeugen, das einen bestimmten indexierten Drehwinkel anzeigt. Beispielsweise können die verflochtenen Rippen 51 in 10°-Abständen um den Durchmesser des Schaftes 32 angelegt sein. Auf einer der beiden Komponenten kann eine einzelne Rippe implementiert sein, insbesondere, wenn nur eine akustische Anzeige erforderlich ist. Alternativ kann auf einem Element relativ zum anderen eine höhere Anzahl von Rippen implementiert sein. Vorzugsweise können die Rippen 51, 52 eine Höhe aufweisen, die etwas größer ist als die Hälfte der radialen verlaufenden Passung, beispielsweise 0,06 Zoll (1,5 mm) in einer spezifischen Ausführungsform.
In bestimmten Fällen ist eine relative Drehung zwischen den beiden Komponenten 12 und 14 nicht wünschenswert und sogar schädlich. In Ausführungsformen der Prothese dieser Art können die verflochtenen Rippen 51 und 52 in Bezug auf die entsprechenden Elemente 32, 30 weiter hervorstehen. In anderen Worten können die Rippen 51 und 52 konfiguriert sein, dass keine Drehung zwischen den beiden Komponenten möglich ist. In manchen Ausführungsformen kann für die Rippen 51 und 52 eine Konfiguration mit ineinander greifenden Rippen implementiert werden. Bei dieser Konfiguration kann die Blindbohrung 30 entweder mit gestreckten Kanälen oder hervorstehenden Rippen ausgestattet sein, während der Schaft 32 komplementär mit hervorstehenden Rippen oder Kanälen konfiguriert ist. Sobald daher der Schaft 32 in die Blindbohrung 30 verläuft, ist die Winkelposition zwischen den Komponenten 12 und 14 fixiert, unabhängig von der Position der Stellmutter 16 auf dem Hülsenteil 35. In alternativen Ausführungsformen können die Formen der Bohrung und des Schaftes nicht-zirkuläre komplementäre Formen sein, beispielsweise oval oder quadratisch, um eine relative Drehung zu verhindern.
Auf ähnliche Weise können auf den Gelenkkomponenten umlaufende Rippen bereitgestellt sein, um eine indexierte Längeneinstellung zu ermöglichen. Die Rippen 51 auf dem Schaft 32 können daher in im Voraus festgelegten axialen Abständen um den Schaft herum verlaufen. Die Rippe 52 in der Blindbohrung 30 kann modifiziert sein, um eine einzelne Rippe oder Auskragung an der Eingangsöffnung der Bohrung zu sein, die minimalen Widerstand gegen eine Penetration des Schaftes 32 in die Bohrung 30 bietet. Wiederum können die modifizierten Rippen ein akustisches Klickgeräusch liefern, um die indexierten Längenpositionen der Oberarmknochenkomponenten 12, 14 anzuzeigen.
Als eine weitere Möglichkeit können der Schaft und die Bohrung mit einem Haltemerkmal ausgestattet sein, das dabei hilft, die Komponenten vor der Implantation in den Patienten zusammenzuhalten. Dieses Haltemerkmal kann eine umlaufende Rippe an dem Ende des Schaftes und eine korrespondierende umlaufende Rippe an dein Ende der Bohrung sein, wo die beiden Rippen eine Eingriffspassung aufweisen. Der Eingriff wird überwunden, wenn der Schaft anfangs in die Bohrung gedrückt wird, und ist ausreichend, um den Schaft an Ort und Stelle zu halten, wenn er einer normalen Manipulation unterzogen wird.
Der Schaft 32 kann ein Oberflächenmerkmal 55 aufweisen, das konfiguriert ist, um die Druckfixierung und den Griff des Hülsenteils 35 auf dem Schaft 32 zu verstärken. Ein ähnliches Oberflächenmerkmal kann auf der inneren Oberfläche 58 des Hülsenteils 35 implementiert sein. Es kommen verschiedene Oberflächenbehandlungen in Betracht, vorausgesetzt, dass die Behandlungen die Druckfixierung zwischen den Komponenten verstärken bzw. erhöhen, wenn die Stellmutter 16 vollständig auf das Hülsenteil 35 geschraubt ist. Beispielsweise kann das Oberflächenmerkmal 55 ein Rändelmuster, umlaufende und/oder längs verlaufende Rippen oder deformierbare Vorsprünge aufweisen. Eine ähnliche Behandlung kann auf der inneren Oberfläche 58 des Hülsenteils 35 bereitgestellt sein.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung sowie aus der Betrachtung von 1 und 2 sowie der auseinander gezogenen Ansicht in 5 zu verstehen ist, kann die einstellbare Prothese 10 einfach eingestellt werden, wenn sich die Prothese in dem Patienten befindet. Zur Ausführung von Einstellungen ist es lediglich erforderlich, die Stellmutter 16 relativ zu dem Hülsenteil 35 nicht festgezogen zu lassen. Die Gesamtlänge der Prothese 10 lässt sich einstellen, indem verändert wird, wie weit der Schaft 32 in die Blindbohrung 30 hinein verläuft. Die kombinierte Gesamtlänge der Oberarmknochenkomponenten 12 und 14 kann daher in dem Patienten spezifisch kalibriert werden, um eine Prothesenlänge zu gewährleisten, die für den jeweiligen Patienten anatomisch korrekt ist. Darüber hinaus lässt sich die Winkelposition zwischen den beiden Gelenkelementen 18 und 20 einstellen.
Sobald sich die Komponenten an ihren verordneten Positionen befinden, kann die Stellmutter 16 auf die Hülsenteile 35 geschraubt werden. Vorzugsweise ist die Stellmutter 16 konfiguriert, um in einen Mutterschlüssel zu greifen, indem eine äußere Mutterschlüsseloberfläche 46 vorhanden ist. In einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die äußere Mutterschlüsseloberfläche 46 nur gerundete Kanten 47 auf, um das Risiko eines Traumas des umliegenden Weichgewebes zu verringern. Wie in 3 gezeigt, kann die Mutterschlüsseloberfläche 46 konfiguriert sein, um sich einem Inbusschlüssel anzupassen. Natürlich können andere Mutterschlüsseloberflächenkonfigurationen bereit gestellt sein, um in verschiedene Mutterschlüssel zu greifen.
Es ist bevorzugt, dass die Grobheit des Eingriffs von Gewinde 41 und 44 kalibriert ist, damit keine übermäßige Drehung der Stellmutter 16 erforderlich ist, um eine solide Fixierung zu erreichen. Andererseits ist auch eine gewisse Feinheit der Gewinde wünschenswert, um die Fixierung zwischen den Komponenten zu verstärken und die Wahrscheinlichkeit zu mindern, dass die Stellmutter 16 von dem Hülsenteil 35 geschraubt wird. Als weitere Absicherung gegen dieses unerwünschte Ereignis kann ein biokompatibler Kleber zwischen der Stellmutter 16 und der Hülse 35 verwendet werden. Darüber hinaus kann ein Morse-Konus-Merkmal zwischen den Stell- und/oder Gelenkkomponenten eingebaut werden. Als weitere Alternative kann die Stellmutter 16 durch eine zusätzliche Stellmutter ergänzt werden, die gegen die Stellmutter 16 geschraubt wird, um deren Gegenrotation zu verhindern.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist aus der Durchsicht von 2 und 5 zu verstehen. Speziell weist das Oberarmknochen-Schulterteil 14 und insbesondere sein oberes gestrecktes Element 27, einen bestimmten Außendurchmesser auf. Vorzugsweise entspricht der Außendurchmesser näherungsweise dem Durchmesser des ersetzten Röhrenknochens. Darüber hinaus macht dieses obere gestreckte Element 27 den Großteil der Gesamtlänge der Prothese 10 aus. Zur Erhaltung der Gesamtkontinuität der Prothese kann die Stellmutter 16 eine äußere Abmessung aufweisen, die nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser des gestreckten Elementes 27 und ist tatsächlich vorzugsweise kleiner im Durchmesser als dieses Teil. Entsprechend kann das gestreckte Element 25 der Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 einen Außendurchmesser aufweisen, der geringer als der Außendurchmesser des oberen gestreckten Elementes 27 ist oder diesem entspricht. Auf diese Weise ist das Gesamtprofil der Prothese 10 glatt und stellt eine so geringe Störung für das umliegende Gewebe des Patienten dar wie notwendig ist.
Am meisten bevorzugt sind die Komponenten 12 und 14 und Stellmutter 16 als ein biokompatibles metallisches Material wie beispielsweise Titan geformt. Es ist auch bevorzugt, dass das Material röntgendicht ist, so dass die fortgesetzte Brauchbarkeit der Prothese auf späteren Röntgenbildern beurteilt werden kann. In einer spezifischen Ausführungsform, in welcher die Prothese 10 als Ersatz des Oberarmknochens bestimmt ist, kann die Oberarmknochen-Schulterkomponente 14 einen Außendurchmesser von etwa 0,75 Zoll (20 mm) und eine Länge von etwa 4,25 Zoll (110 mm) von der Basis des Schultergelenkelementes 20 bis zur Basis des Hülsenteils 35 aufweisen. Das Hülsenteil 35 kann sich etwa 1,0 Zoll (25 mm) von dem Ende des oberen gestreckten Elementes 27 erstrecken und einen Außendurchmesser von etwa 0,5 Zoll (13 mm) und einen Bohrungsdurchmesser von etwa 0,4 Zoll (10 mm) aufweisen.
Die Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 und insbesondere das untere Element 25 können von dem Ellenbogengelenkelement 18 bis zur Basis des Schaftes 32 eine Länge von etwa 2,1 Zoll (53 mm) mit einem Durchmesser von 0,55 Zoll (14 mm) aufweisen. Der Durchmesser des Schaftes 32 ist etwas geringer als der Durchmesser der Bohrung 39, und der Schaft hat vom Ende des unteren gestreckten Elementes 25 eine Länge von etwa 1,5 Zoll (38 mm). Die Stellmutter 16 kann eine Länge von etwa 0,95 Zoll (24 mm) haben.
Es sollte sich verstehen, dass das wichtige Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht nur in situ-Einstellungen der Prothese gestattet, wenn diese absichtlich implantiert wird, sondern dass dasselbe Merkmal spätere Einstellungen der Länge und/oder Ausrichtung der Prothese erlaubt. Wenn daher ein gewisses Maß an Verrutschung im Lauf der Zeit oder aufgrund einer traumatischen Belastung stattfindet, kann die Stellmutter 16 gelockert werden, was die Neueinstellung der oberen und unteren Komponenten 25 und 27 erlaubt. Es ist auch zu verstehen, dass es der modulare Aspekt der Prothese 10 erlaubt, dass viele der anderen Komponenten 12 und 14 ersetzt werden können. Wenn beispielsweise ein neues Ellenbogengelenk entwickelt wird, das ein anderes Ellenbogengelenkelement erfordert, kann die Oberarmknochen-Ellenbogenkomponente 12 durch die neu entworfene Komponente ersetzt werden. Dieselbe Fähigkeit ist während der ersten Operation von Vorteil, da sie eine beliebige Kombination und Zusammenfügen verschiedener Schulter- und Ellenbogenkomponenten je nach der Anatomie des Patienten erlaubt.
Es ist möglich, dass beide gestreckten Elemente 25 und 27 im Inneren des intramedullären Kanals eines erhaltenen Knochens eines Patienten eingreifen. Ein Ende der Prothese kann daher in ein Knochensegment greifen, während das andere Ende in ein Gelenkelement greift. Entsprechend können beide Enden in ein Knochensegment greifen, wobei die Prothese einen Ersatz für den mittleren Teil eines vorhandenen Knochens darstellt. Wie oben angegeben, betrifft die veranschaulichte Ausführungsform einen Ersatz für den Oberarmknochen, während sich die Prinzipien der Erfindung auch auf andere Knochen anwenden lassen, insbesondere auf menschliche Röhrenknochen wie den Oberschenkelknochen, den Schienbeinknochen, das Wadenbein, die Elle und die Speiche.
Die Blindbohrung 30 und der Schaft 32 sind oben als in das obere Element 27 bzw. in das untere Element 25 integriert beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die Bohrung und der Schaft auf das gegenüber liegende Element vertauscht werden können.

Claims

Eine einstellbare Röhrenknochenprothese (10), umfassend: eine erste gestreckte Komponente (25) mit einem freien Ende und einem gegenüberliegenden Ende mit einem gestreckten Schaft (32); und eine zweite gestreckte Komponente (27) mit einem freien Ende und einem gegenüberliegenden Ende mit einem Gelenkteil (14), das eine darin ausgebildete Bohrung (30) aufweist, die so bemessen ist, daß der gestreckte Schaft darin eine eng verlaufende Passung hat und dadurch einstellbar verbunden werden kann, so daß durch die erste und die zweite Komponente eine einstellbare Länge festgelegt wird, die der Länge eines Röhrenknochens näherungsweise entspricht; dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkteil eine Hülse (35) mit einer mit einem Gewinde versehenen äußeren Oberfläche (41) und einer inneren Oberfläche (58) aufweist, die für einen Spanneingriff mit dem gestreckten Schaft vorbereitet ist, wenn die Hülse gegen den Schaft zusammengedrückt wird, wobei die Prothese eine Mutter (16) aufweist, die eine mit Gewinde versehene innere Oberfläche (45) für einen Gewindeeingriff mit der äußeren Oberfläche der Hülse aufweist, wobei durch zumindest eine von der Hülse und der Mutter eine abgeschrägte Oberfläche definiert ist, die so angeordnet ist, daß ein Schrauben der Mutter auf die Hülse die Hülse gegen den gestreckten Schaft zusammendrückt; und dadurch, daß durch die einander gegenüberliegenden Oberflächen des gestreckten Schafts und der Bohrung eine verflochtene Grenzfläche (51, 52) zwischen denselben definiert ist, die für eine indexierte Drehung des Schafts im Verhältnis zur Bohrung konfiguriert ist.
Einstellbare Röhrenknochenprothese nach Anspruch 1, bei der die mit einem Gewinde versehene innere Oberfläche (45) der Mutter (16) die abgeschrägte Oberfläche bereitstellt.
Einstellbare Röhrenknochenprothese nach Anspruch 1, bei der durch zumindest einen von dem gestreckten Schaft (32) und der inneren Oberfläche der Hülse (35) ein Oberflächenmerkmal (55) definiert ist, das dafür konfiguriert ist, den Spanneingriff zwischen denselben zu verstärken.
Einstellbare Röhrenknochenprothese nach Anspruch 3, bei der der gestreckte Schaft (32) und die innere Oberfläche der Hülse (35) eine verflochtene Oberfläche (55) zwischen sich definieren.
Einstellbare Röhrenknochenprothese nach Anspruch 1, bei der die äußere Abmessung der Mutter (16) nicht größer ist als ungefähr der größte äußere Durchmesser der ersten Komponente (25) und der zweiten Komponente (27).
Einstellbare Röhrenknochenprothese nach Anspruch 1, bei der die erste Komponente (25) einen gestreckten Körper (12) zwischen dem freien Ende und dem Schaft (32) definiert, wobei der Körper eine äußere Abmessung definiert, die größer ist als eine äußere Abmessung des Schafts.
Einstellbare Röhrenknochenprothese nach Anspruch 1, bei der die Mutter (16) eine äußere Oberfläche (47), die für einen Eingriff mit einem Mutterschlüssel konfiguriert ist, und vorzugsweise nur abgerundete Kanten (47) aufweist.