DE8607873U1 - Zementfrei implantierbare Prothese mit Rasterprofilierung - Google Patents

Zementfrei implantierbare Prothese mit Rasterprofilierung

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Description

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EV 103/85
FRIED« KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
in Essen
<-^Zementfrei implantierbare Prothese mit Rasterprofilierung ~i
Die Erfindung betrifft eine implantierbare Prothese, insbesondere eine Hüftgelenksprothese, deren nach der Implantation mit Knochengewebe in Eingriff kommenden Abschnitte ihrer Außenseite mit einer von der Außenseite vorstehenden Rasterprofilierung versehen sind.
Unter einer Rasterprofilierung versteht man eine Oberflächengestaltung, deren insgesamt ein Raster bildenden einzelnen Profilelemente Abmessungen aufweisen, die im Verhältnis zu den Abmessungen des betreffenden Prothesenteils relativ klein sind.
Um einen auf Dauer sicheren Sitz des Implantats in dem vorgeraspelten Kanal des Knochens zu gewährleisten, ist in der Patentanmeldung P 32 47 726 am Beispiel einer Hüftprothese bereits eine feine Rasterprofilierung vorgeschlagen worden, deren einzelne, jeweils unmittelbar aneinander angrenzsnde Profilierungselemente pyramidenförmig ausgebildet sind. Solche Rasterprofile sollen jedoch im Hinblick auf die mit ihr zu schaffenden Widerlager zur Aufnahme bzw. Übertragung der im Gebrauch auftretenden Kräfte noch verbesserungsfähig sein, insbesondere soll das Implantat die im Gebrauch
auftretenden Beanspruchungen auf Druck, Zug sowie Torsion bei größtmöglicher Schonung des natürlichen Knochengewebes optimal aufnehmen bzw. übertragen
und insgesamt eine zwar schonende, aber innige Verbindung mit dem Knochengewebe schaffen. Hierzu ist nach dem deutschen Gebrauchsmuster G 83 18 360.4 eine Rasterprofilierung aus mit gegenseitigem Horizontal- und Vertikalabstand angeordneten noppenartigen Ansätzen von im wesentlichen konstanter Höhe vorgeschlagen worden«
Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß auch sin? Rasterung sowohl aus im wesentlichen quadratischen oder gleichschenkligen Dreiecken als auch aus den beschriebenen noppenförmigen Ansätzen nicht geeignet ist, um eine biomechanisch günstige Krafteinleitung in das Femur zu erzielen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Prothese der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die einfach in den Knochen einbringbar ist und die nach Knocheneinwuchs in die Nuten den über das Implantat laufenden Kraftfluß bereits im proximalen Teil in das Femur einleitet.
Diese Aufgabe wird durch eine zementfrei implantierbare Prothese gelöst, die eine Rasterprofilierung aufweist, die so angeordnet ist, daß sich die Seitenflächen der Noppen auf der natürlichen Bälkchenstruktur des Knochens abstützen. Jeder Knochen, so auch Gelenkknochen, weist im Inneren eine gerichtete Struktur auf. Die Richtung dieser Struktur soll im wesentlichen bestimmend für die Richtung der Rasterprofilierung sein.
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Bringt man ein solches Implantat in ein vorgefertigtes Implantatbett, an dssssn Wandung die genannte Struktur erhalten blieb, so greifen die überstehenden Implantatoberflächenteile an den Stellen der Knochenwand an, an denen sie das größte Widerlager finden.
Bevorzugt soll die Rasterprofilierung aus im wesentlichen rautenförmigen Noppen bestehen, die durch Fräsen einer von im Querschnitt vorzugsweise halbkreisförmigen Nuten der vormals glatten Impantatoberflache entstehen. Die Nutenrichtung wird vorzugsweise so gewählt, daß jeder der auf einer eine Linie bildenden Noppen in einer anderen, vom Implantatkopf aus gesehenen Ebene Kräfte aufnehmen kann bzw. sich an der Knochenwandung abstützen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung nimmt die Tiefe der Nuten bzw. die Höhe der rautenförmigen &Ngr;&ogr;&rgr;&rgr;&ohacgr;&eegr; von lateral nach medial und von proximal nach distal hin ab bzw. ist das Schaftende des Implantats noppenfrei. Eine solche Implantatgeometrie hat den Vorteil, daß die auf die Prothese einwirkenden Kräfte bereits im proximalen Teil des Femurs in den Knochen eingeleitet werden, was den natürlichen Gegebenheiten entspricht und was zur Verhinderung der Osteolyse in diesem Bereich beiträgt. Das Schaftende des Implantats dient lediglich zur Zentrierung des Implantats im Markraum.
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Hier soll praktisch keine Krafteinleitung mehr erfolgen.
Die vorzugsweise rautenförmigen Noppen sind so gerichtet, daß deren Kanten im wesentlichen unter einem Winkel von 20 bis 40° bzw. parallel zur Lateralseite des Implantats stehen. Die Noppenbreite beträgt vorzugsweise 1 bis 2 mm , die Nutenbreite 2 bis 6 mm, während deren Tiefe maximal 10 mm beträgt. Schließlich soll die Prothese in
1Ö Längs- sowie in Querrichtung eine verjüngte Querschnittsform aufweisen.
Als bevorzugtes Material bietet sich eine gegossene CoCrMo-Legierung oder jeweils geschmiedete CoCrMo-, CoNiCrMo-, Ti-, TiA16V4- oder TiA15Fe2,5-Legierung an.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
Fig. 1, 2 ein Implantat in Seitenansicht,
Fig. 3 bis 7 jeweils Querschnittsdarstellungen dieses Implantats entsprechend
Fig. 1 und
Fig. 8 und 9 Schnitte durch das Hüftgelenk mit Darstellung der Knochenstruktur.
Das in Fig. 1 bis 7 dargestellte, abgesehen von der Oberflächenstruktur im Prinzip bekannte Implantat besteht aus einem Schaft 1, einem Zwischenstück 4, und einem künstlichen annähernd halbkugelförmigen Gelenkkopf 5, der auf dem Zwischenstück 4 befestigt ist. Die Längsmittelachse 6 des Zwischenstückes 4 steht zur Längsmittelachse 7
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des Röhrenknochens, in den implantiert werden soll, in einem Winkel von ca. 45°. Der eigentliche Schaft 1 weist einen Absatz 8 auf, von dem sich die laterale Seite 3 des Implantats unter Bildung eines Winkels von 87 bis 88° zum distalen Ende hin erstreckt. Auf der gegenüberliegenden medialen Seite bildet die entsprechend vom Hals abgehende Keilfläche 9 mit der Längsmittelachse 7 einen Winkel von 20°. An diesen in der oberen (proximalen) Hälfte gelegenen Schaftkeil schließt sich eine allseitig gleichmäßig konisch verjüngende Spitze an, die am distalen Ende abgerundet ist. Das distale Schaftende ist in der Oberfläche glatt und dient lediglich der Zentrierung des Implantats. Es kann im Querschnitt sowohl rechteckig, wie in Fig. 5 bis 7 dargestellt, als auch rund ausgeführt werden.
Die in Fig. 1 bis 7 dargestellte zementfrei implantierbare Hüftprothese besitzt einen Schaft 1, der im oberen Teil an seiner gesamten mit dem Knochengewebe in Berührung kommenden Oberfläche mit einer Rasterprofilierung versahen ist. Die Rasterprofilierung besteht aus in Draufsicht rautenförmigen noppenartigen Abstäzen <?, deren Seitenflächen unter einem Winkel von 30° bzw. 0° zur Lateralseite 3 des Implantates stehen. Die Rauten der Absätze 2 weisen eine Längsdiagonale von 6 mm und eine Querdiagonale von 2 mm auf. Der spitze Rautenwinkel beträgt 30°. Im proximalen Schaftteil beträgt die Mutentiefe maximal 4 mm bei einem Rautenabstand, gemessen vom Hittelpunkt zum Mittelpunkt "1Sr nächstliegenden Raute, von 6 mm in lateral wjialer Richtung und von 10 mm in proximal-distaler Richtung; zum distäien Ende deä Schaftes 1 hin nimmt die Nutentiefe kohti-
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nuierlich ab, d.h. bei einem ca. 15 cm langen Schaft sind nur die oberen zwei Drittel mit nuten- bzw. rautenförmigen Absätzen versehen. Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die rautenförmigen Absätze 2 sowohl in Längs- wie in Querrichtung in gerader Linie reihenweise angeordnet.
Fig. 2 stellt dar, daß die genannten Rauten durch eingefräste Nuten entstehen, die unter einem Winkel von 30° zur Längsmittelachse 7 angeordnet sind.
Die in Fig. 1 eingezeichneten Querschnittsansichten sind in Fig. 3 bis 7 dargestellt. Aus diesen Abbildungen entnimmt man, daß der Schaft 1 sich nicht nur zum distalen Ende hin, sondern auch in medialer Richtung hin keilförmig verjüngt, wobei die distale Fläche 10 maximal 10,5 mm und die mediale Fläche maximal 7 mm beträgt. Diese Kanten nehmen zur Spitze hin (sie Fig. 7) bis auf 4,6 mm ab.
Wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, ist bekanntlich ist die spongiöse Innenschicht eines Knochens netzförmig aufgebaut; sie besteht aus "Bälkchen".
Diese ergeben Maschenräume, die vom Knochenmark ausgefüllt sind. Bohrt und raspelt man einen Knochenkanal, so tritt an den Kanalwänden die Bälkchenstruktur des Knochens deutlich hervor. Die Rauten 2 sind vorteilhafterweise unter Berücksichtigung der genannten Bälkchenstruktur so angeordnet, daß bei einer Implantation die noppenartigen Rauten des Implantats in die zwischen den Bälkchen liegenden Freiräume eingeschoben werden. Damit wird zweierlei erreicht: Zum einen wird die Ab
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Stützfläche für den Schaft 1 in dessen oberem (proximaleoi) Teil vergrößert, zum anderen wird durch Verzicht auf die noppenartigen Rauten und Nuten im unteren (distalen) Drittel des Implantats die Einleitung des Kraftflusses auf den praximalen Implantatteil begrenzt, so daß eine Osteolyse in diesem Bereich vermieden wird. Hierdurch schafft man ein ideales Widerlager für die über das Implantat in den Knochen eingeleitete Kräfte bei
IQ idealer Krafteinleitung.
In einer Weiterführung der Erfindung kann das Implantat im proximalen, strukturierten Teil mit einer nicht resorbierbaren, bioaktiven Schicht, wie z&ldquor; B. Hydroxilapatit, beschichtet werden. Außerdem können die Quernuten im Bereich zwischen den Noppen entweder mit einem resorbierbaren, bioaktiven Material wie z. B. Tricalciumphosphat, Colagen oder anderen derartigen Materialien oder mit einer porösen Struktur aus Metall oder Hydroxilapatii:
aufgefüllt werden. Die senkrechten Nuten sollten aber, abgesehen von einer dünnen Hydroxilapatitschicht, frei bleiben, damit die Prothese gleich nach der Implantation einen größtmöglichen Formschluß mit dem vorbereiteten Knochenbett erhält.
Die Raspeln für die Vorbereitung des Implatatbettes müssen so ausgebildet sein, daß der ursprüngliche Knochen im Bereich der parallel zur Lateralseite verlaufende Implantatnuten erhalten bleibt und die Prothese dadurch gleich eine gewisse Primärstabilitat erhält.
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Claims (10)

Ansprüche
1. Zementfrei implantierbare Prothese, insbesondere Hüftprothese, deren nach der Implantation mit Knochengewebe in Eingriff kommenden Abschnitte ihrer Ausseite mit einer von der Außenseite vorstehenden Rasterprofilierung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterprofilierung noppenartige Absätze aufweist, die nach ihrer Lage und Form bei Belastung eine Abstützung des Implantats auf der natürlichen netzartigen Bälkchenstruktur des Knochens gestatten.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rasterprofilierung aus im wesentlicher rautenförmigen Noppen besteht, die durch Fräsen von im Querschnitt vorzugsweise halbkreisförmigen Nuten der Implantatoberf.läche entstehen .
3. Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nuten bzw. Höhe der Noppen vom proximalen zum distalen und vom lateralen zum medialen Bereich abnimmt.
4. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppenbreite 1 bis 2 mm und die Nutenbreite 2 bis 6 mm beträgt.
EV 103/85
Vö/Br
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5. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutentiefe maximal 10 mm beträgt.
6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rautenkanten der Noppen im wesentlichen unter einem Winkel bzw. von 20 bis 40 bzw. im wesentlichen parallel zur Lateralseite des Implantat-- stehen.
7. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, saß das Schaftende des Implantats noppenfrei ist.
8. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus gegossenem CoCrMo1 geschmiedetem CoCrMo, geschmiedetem CoNiCrMo, geschmiedetem Ti, geschmiedetem TiA16V4 oder geschmiedetem TiA15Fe2,5 hergestellt wird.
9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie, bevorzugt im strukturierten, proximalen Teil mit einer nichtresorbierbaren, bioaktiven Schicht vorsehen ist.
10. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadudrch gekennzeichnet daß die Quernuten im Bereich zwischen den Noppen mit einem resorbierbaren, bioaktiven Material oder mit einem nichtresorbierbaren, bioaktiven, hochgradig porösen Material ausgefüllt werden.
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