DE69725052T2

DE69725052T2 - Verbindungsstift für mehrteiliges orthopädisches Implantat

Info

Publication number: DE69725052T2
Application number: DE69725052T
Authority: DE
Inventors: A. Fred Stamford Decarlo; Leda Penthouse Hewka; Dario Monroe Vitali
Original assignee: Joint Medical Products Corp
Current assignee: Joint Medical Products Corp
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1099355A; CA2208832C; DE69725052D1; EP0815808A2; EP0815808A3; EP0815808B1; JP4472031B2; CA2208832A1; US5755808A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen zweier Komponenten eines orthopädischen Implantats, vorzugsweise zum Verbinden konzentrischer Schalen einer implantierbaren Einrichtung oder Implantats.
Hintergrund der Erfindung
Viele implantierbare künstliche Gelenke umfassen mehrere Komponenten, die zueinander beweglich sind, um das Gelenk in einem Patienten auszurichten und einzusetzen. Diese Komponenten sind, sobald sie in einer optimalen Position eingesetzt worden sind, zueinander gesichert oder derart befestigt, daß die Komponenten sich nicht zueinander bewegen. Beispielsweise kann eine asymmetrische Einlage innerhalb oder bezüglich einer äußeren Schale drehbar sein, um die asymmetrische Einlage in eine optimale Implantierungsposition auszurichten. Die Einlage ist dann an der Gelenkpfanne oder Schale mittels eines Stifts befestigt. Üblicherweise erstreckt sich der Stift in ein Loch hinein, das von gemeinsamen oder ausgerichteten Einkerbungen oder Öffnungen der Einlage und der Schale gebildet ist. Der Stift erstreckt sich von der Einlage durch das Loch hindurch, wobei er die Gelenkpfanne verläßt, wenn er an den Hüftgelenkpfannenknochen oder an den Glenoidknochen im Azetabulum oder in der Schulter des Patienten stößt.
Derartige Stifte umfassen gewöhnlich einen Kopfabschnitt und einen wäscheklammerartigen distalen sich verjüngenden Abschnitt, um ein Einbringen in das Loch zu ermöglichen, und mit einer Feder versehen ist, so daß das wäscheklammerartige Ende dazu neigt, sich zu verbreiten oder auszudehnen, um die Flächen der gemeinsamen Öffnung der Einlage und Schale oder Gelenkpfanne in Eingriff zu bringen. Ein möglicher Nachteil, der mit einem derartigen Stifttypus verbunden ist, besteht darin, daß der Stift lang genug sein muß, so daß die Federkraft in die Komponente eingreift und sie verriegelt. Dementsprechend kann sich der Stift in das Azetabulum hinein erstrecken, und er kann sich im Gebrauch aufgrund der von dem Hüftgelenkpfannenknochen auf den federgespannten distalen Abschnitt wirkenden Kräfte lösen.
Es ist daher wünschenswert, um eine Einrichtung zum Anbringen zweier zueinander beweglicher Komponenten eines Implantats bereitzustellen, so daß das Lösen oder eine Bewegung der Komponenten zueinander verhindert wird. Es ist ebenfalls wünschenswert, eine Einrichtung zum Befestigen von konzentrischen Schalen eines Implantationssystems in einer bevorzugten ausgerichteten Position zueinander bereitzustellen.
Stifte oder Zapfen für Verriegelungskomponenten eines prothetischen Implantats sind in der EP-A-0436317 und WO 93/05728 offenbart.
ABRISS DER ERFINDUNG
Demnach sieht die Erfindung einen Befestigungsstift vor, um mehrere beweglich ineinandergreifende Komponenten eines prothetischen Implantats in einer gewählten optimalen Position festzuhalten. Der Zapfen wird vorzugsweise in einem Implantat verwendet, das zumindest eine Komponente eines Materials umfaßt, welches weicher als das Material des Zapfens ist, und eine zweite Komponente umfaßt, die an der ersten Komponente zu befestigen ist. Jede der beiden Komponenten umfaßt eine Aussparung, vorzugsweise mehrere Aussparungen, die mit der Aussparung oder den Aussparungen der anderen Komponente ausrichtbar sind, um eine oder mehrere gemeinsame, miteinander verbundene Öffnungen zu bilden.
Der Zapfen umfaßt einen Kopf, der vorzugsweise Zähne oder Einkerbungen aufweist, einen Körper, der sich von dem Kopf erstreckt und einen proximalen Abschnitt aufweist, einen mittleren abgesetzten Abschnitt und einen zylindrischen, konischen distalen Endabschnitt. Der zylindrische, konische distale Endabschnitt umfaßt einen Rand oder eine Lippe, und der proximale Abschnitt umfaßt ebenfalls einen Rand oder eine Lippe. Jeder Rand ist durch den mittleren abgesetzten Abschnitt begrenzt. Die Ränder sind angeordnet, um gegen Flächen des weichen Materials an getrennten gegenüberliegenden Positionen zu stoßen, so daß die Komponente aus weichem Material zusammen mit der anderen Komponente des Implantats in einer verriegelten Position gehalten werden. Das Zwei-Rand-Merkmal des Zapfens ermöglicht ein kompakteres Bemessen des Zapfens und stellt einen zusätzlichen Flächenbereichkontakt zwischen dem Zapfen und den damit verbundenen Elementen bereit.
Der Zapfen wird vorzugsweise mit konzentrischen Schalen eines pfannenartigen Gelenks verwendet, wie beispielsweise eines Hüft- oder Schultergelenks, wobei eine innere Schale einer äußeren Schale gegenüber um eine gemeinsame Achse drehbar ist, um die Winkelausrichtung der inneren Schale optimal zu positionieren. Das Implantat umfaßt eine äußere Metall-Gelenkpfanne und eine innere Schale aus einem biokompatiblen Polymer, wie Polyethylen. Der Zapfen ist aus Metall hergestellt, wie aus einer Titanlegierung. Die innere Schale umfaßt zwei Ansatzstücke, die sich in das durch Aussparungen in der Gelenkpfanne und in der Schale gebildete Loch erstrecken. Der Zapfen paßt, wenn er eingesetzt ist, genau in die Öffnung, und ein Rand sowie Einkerbungen am Kopf des Zapfens treffen auf die Ansatzstükke der Gelenkpfanne und verhindern die Drehung der Einlage innerhalb der Gelenkpfanne.
In einer alternativen Ausführung kann der mittlere abgesetzte Abschnitt auch Einkerbungen umfassen, um die Widerstandsfläche gegen ein Herausziehen des Zapfens zu vergrößern. Diese Flächen können eine Alternative oder ein Zusatz zu dem unteren Rand des Zapfens sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine Seitenquerschnittsansicht mit Phantomlinien des erfindungsgemäßen Zapfens dar;
2 stellt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Zapfens dar, der mit einer Hüftgelenkpfanne (in Querschnittsteilansicht) und einer Einlage für ein Hüftimplantat verwendet wird;
3 stellt eine Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Zapfens dar, der mit einer Hüftgelenkpfanne und einer Einlage verwendet wird.
4 stellt einen Zapfen und die Schale aus 3 mit dem in die Schäle eingesetzten Zapfen dar; und
5 stellt eine alternative Ausführung des Zapfens dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf die 1 bis 4 ist ein Implantat 40 und ein Zapfen 10 einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dargestellt. Der Zapfen 10 umfaßt einen Kopf 11 mit Einkerbungen 14 auf dem Außenumfang 12 des Kopfes 11. Der Zapfen 10 umfaßt weiterhin einen Zapfenabschnitt oder Körper 15, der einen proximalen Zapfenabschnitt 16 mit einer Lippe, einem Absatz oder einem Rand 17 umfaßt, der durch einen abgesetzten Abschnitt 18 in der Mitte des Körpers 15 gebildet ist. Ein konischer Abschnitt 19 erstreckt sich distal von dem mittleren abgesetzten Abschnitt 18. Der konische Abschnitt 19 umfaßt eine Lippe, einen Absatz oder einen Rand 20, der an der Stelle gebildet ist, wo sich der mittlere abgesetzte Abschnitt 18 mit dem konischen distalen Abschnitt 19 verbindet.
Der konische distale Abschnitt 19 verjüngt sich von dem Rand 20 hin zu seinem distalen Punkt 21, um das Eindringen durch die Öffnung 50, die durch die Einlage 42 und die Gelenkpfanne 41 des Implantats 40 begrenzt ist, zuzulassen. Der Zapfen 10 hat ebenfalls ein Sackloch 25, das sich proximal bis distal in den Zapfen 10 erstreckt. Die Öffnung 25 umfaßt einen Innengewindeabschnitt 26, in dem ein Insertionsinstrument 60 mit dem Gewindeende 64 zum Befestigen in dem Sackloch 25 eingeschraubt werden kann.
Das Implantat 40 umfaßt eine äußere Gelenkpfanne 41 und eine innere Einlage 42. Die Gelenkpfanne 41 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material, wie einer Titan- oder Kobaltchromlegierung, gebildet, und die Einlage 42 ist vorzugsweise aus einem biokompatiblen Polymer, wie Polyethylen, geformt.
Die Gelenkpfanne 41 umfaßt weiterhin eine Reihe von Aussparungen 44, die an verschiedenen Positionen um den Außenumfang der Gelenkpfanne 41 herum angeordnet sind. Die Einlage 42 umfaßt auch eine Reihe von Aussparungen 46, die sich um den Außenumfang der Einlage 42 erstrecken. Die Aussparungen 44, 46 können ausgerichtet sein, um Löcher 50 zu bilden, durch die ein Zapfen 10 eingeführt werden kann.
Die Gelenkpfanne 41 umfaßt auch eine Nut 48, um eine Kante 47 der Einlage 42 aufzunehmen, so daß die Einlage 42 ortsfest innerhalb der Gelenkpfanne 42 gehalten und eine Drehung der Einlage 42 um die gemeinsame Achse der Gelenkpfanne 41 und der Einlage 42 ermöglicht wird. Die äußere Gelenkpfanne 41 umfaßt weiterhin eine zweite Nut 49 über der ersten Nut 48, um untere Ansatzstücke 51 in der Einlage 42 drehend aufzunehmen, die sich über dem Außenumfang der Einlage 42 befinden. Die Gelenkpfanne 41 umfaßt Vorsprünge 52, die sich teilweise über der Nut 49 benachbart den Aussparungen 46 in der Gelenkpfanne 41 erstrecken. Die Einlage 42 wird in die Gelenkpfanne 41 durch Ausrichten der unteren Ansatzstücke 51 mit der Nut 49 eingeführt, an der Stelle, wo die Nut 49 nicht von den Vorsprüngen 52 unterbrochen ist. Einmal eingeführt, können sich die unteren Ansatzstücke 51 um den Innenumfang der Gelenkpfanne 41 innerhalb der Nut 49 drehen. Untere Ansatzstücke 51 sind den Aussparungen 46 in der Einlage 41 benachbart angeordnet, so daß, wenn die Aussparungen 46 mit den Aussparungen 44 axial ausgerichtet sind, die Vorsprünge 52 in die unteren Ansatzstücke 51 eingreifen, wobei sie verhindern, daß die Einlage 42 von der Gelenkpfanne 41 entfernt oder abgehoben wird. Die Einlage 42 umfaßt weiterhin obere Vorsprünge 53, die ebenfalls den Öffnungen oder Aussparungen 46 benachbart angeordnet sind. Die oberen Vorsprünge 53 bleiben am oberen Ende des Innenumfangs und der Vorsprünge 52 der Gelenkpfanne 41, wenn die Einlage 42 in die Gelenkpfanne 41 eingesetzt wird.
Der Zapfen 10 ist in ein Loch 50 einsetzbar, das von Aussparungen 44, 46 gebildet ist. Der Kopf 11 des Zapfens 10 ist durch die Öffnung 25 mit einem inneren Gewinde 26 versehen. Das innere Gewinde 26 wird an dem Kopf 11 mit einem Insertionsinstrument 60 angebracht, das einen Griff oder Halter 61 und ein distales Ende 62 mit einem dazu passenden Gewindeende 64 umfaßt. Das Insertionsinstrument 60 wird an dem Zapfen 10 angebracht, und der konische Punkt 19 des Zapfens 10 wird in das Loch 50 eingeführt.
Wenn der Zapfen 10 eingesetzt ist, trifft der distale Rand 20 auf das untere Ansatzstück 51 auf, während der proximale Rand 17 den Zapfen in dem Loch 50 zentriert. Die Einkerbungen 14 des Kopfes 11 befestigen oder beaufschlagen das obere Ansatzstück 53 der Einlage 41, wodurch ein Lösen des Zapfens 10 verhindert wird.
Der Außenumfang des konischen Punktes 19 und der proximale Zapfenabschnitt 16 sind in ihrer größten Ausdehnung annähernd gleich dem Innendiameter des Lochs 50, wodurch ein sattes Anliegen des Zapfens 10 innerhalb des Lochs 50 ermöglicht wird.
Im Einsatz wird die Gelenkpfanne 41 in einen Knochenhohlraum eingesetzt, wie einen Hüftgelenkpfannenknochen oder Azetabulum, und die Einlage 42 wird in die Gelenkpfanne 41 eingesetzt. Der Rand 55 der Einlage 41 hat eine variierende Winkelausrichtung um den Umfang der Einlage 42 herum. Die Einlage 42 wird durch Drehen innerhalb der Gelenkpfanne 41 so ausgerichtet, daß der Rand 55 sich in einer optimalen Position für die Implantierung befindet. Die Aussparungen 44 sind mit den Aussparungen 46 an dem nächst benachbarten Ort zu dieser optimalen Position des Rands 55 hin ausgerichtet. Zapfen 10 werden in Löcher 50 eingesetzt, die durch eine derartige Ausrichtung gebildet sind. Damit befestigen oder verriegeln sie die Einlage 42 innerhalb der Gelenkpfanne 41 in ihrer optimalen Stellung.
Bezugnehmend auf 5 ist eine alternative Ausführung eines Zapfens 110 dargestellt, der einen Kopf 111 mit Einkerbungen 114 und einen Körper 115 mit einem mittleren abgesetzten Abschnitt 118 umfaßt, der einen konischen distalen Abschnitt 119 mit dem Kopf 111 zusammenfügt oder verbindet. Der abgesetzte Abschnitt 118 umfaßt Einkerbungen 122, um die Einlage 42 mit der Gelenkpfanne 41 des Implantats in Eingriff zu bringen.

Claims

Zapfen (10) zum Befestigen mindestens zweier Komponenten (41,42) eines orthopädischen Implantats (40) mit: einem Kopfabschnitt (11); und einem Körper (15), der umfaßt: einen proximalen Abschnitt (16), der an den Kopf gekoppelt ist; einen konischen, zylindrischen, distalen Endabschnitt (19); und einen Mittelabschnitt (18), der den proximalen Abschnitt mit dem distalen Endabschnitt verbindet und eine distale Lippe oder einen distalen Rand (20) des konischen, zylindrischen, distalen Endabschnitts definiert; dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt relativ zum proximalen Abschnitt (16) und dem konischen, zylindrischen, distalen Endabschnitt (19) vertieft oder abgesetzt ist.
Zapfen nach Anspruch 1, bei dem der Außenumfang des Kopfs (11) mit Einkerbungen (14) versehen ist.
Zapfen nach Anspruch 1, bei dem der mittlere abgesetzte oder vertiefte Abschnitt (18) einen proximalen Rand (17) des proximalen Abschnitts definiert.
Zapfen nach Anspruch 1, bei dem die Außenseite des mittleren abgesetzten Abschnitts (18) mit Einkerbungen (122) versehen ist.
Orthopädisches Implantat (40) mit einer ersten Komponente (42), die aus einem ersten Material mit einer ersten Härte gebildet ist: einer zweiten Komponente (41), die mit der ersten Komponente zu verbinden ist; und einem Zapfen gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zum Befestigen der ersten und zweiten Komponente; wobei die erste Komponente (42) eine Aussparung (46) aufweist und die zweite Komponente (41) eine Aussparung (44) aufweist, wobei die Aussparungen der ersten und zweiten Komponente zum Bereitstellen einer gemeinsamen Öffnung ausrichtbar sind; wobei der Körper (15) des Zapfens einen Außendurchmesser aufweist und die gemeinsame Öffnung einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Körpers ist; wobei die erste Komponente (42) ein erstes Ansatzstück (53) und ein zweites Ansatzstück (51) aufweist, das sich in die Öffnung erstreckt; wobei der Kopf (11) mit dem ersten Ansatzstück (53) in Eingriff bringbar ist und der distale Rand des Zapfens mit dem zweiten Ansatzstück (51) in Eingriff bringbar ist, um die erste Komponente (42) an der zweiten Komponente (41) zu befestigen.
Orthopädisches Implantat nach Anspruch 5, bei dem der Zapfen (10) aus einem Material mit einer Härte gebildet ist, die größer als die erste Härte der ersten Komponente (42) ist.
Orthopädisches Implantat nach Anspruch 6, bei dem die erste Komponente (42) aus einem biokompatiblen Polymer gebildet ist.
Orthopädisches Implantat nach Anspruch 7, bei dem die zweite Komponente (41) aus einem Metall gebildet ist.
Orthopädisches Implantat nach Anspruch 5, bei dem die erste Komponente (42) eine erste Schale mit einer äußeren konvexen sphärischen Fläche aufweist; und die zweite Komponente (41) eine zweite Schale mit einer inneren konkaven sphärischen Fläche umfaßt, wobei die ersten Schale innerhalb der zweiten Schale drehbar ist, so daß die erste sphärische Fläche mit der zweiten sphärischen Fläche gelenkig verbunden ist; wobei der Zapfen (10) eine Drehung der ersten Schale bezüglich der zweiten Schale vermeidet, wenn der Zapfen in der Öffnung eingesetzt ist.
Orthopädisches Implantat nach Anspruch 9, bei dem die ersten Komponente (42) einen Einsatz umfaßt und die zweite Schale (41) eine Hüftgelenkpfanne umfaßt.