DE8812289U1

DE8812289U1 - Prothese

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Publication number: DE8812289U1
Application number: DE8812289U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-01-25
Anticipated expiration: 1998-09-29

Description

Beschreibung

Die Erfindung betri-F-ft eine Prothese qmmikB de« Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Gelenkprothesen sind z.B. die zu künstlichen Hüft gelenken gehörenden Oberschenkelprothesen. Bei derartigen Prothesen wurden in letzter Zeit erhebliche Verbesserungen bei der Verankerung der Prothese in Knochenmaterial erhalten, insbesondere auch durch zementfreie Endoprothetik unter Verwendung von Verankerungsbunde tragenden Verankerungspfeilern, die zusammen mit nachwachsender Spongiosa ein mechanisch hoch belastungsfähiges Verbandmaterial bil-

15 den.

Bei derartigen Tementfrei implantierten Prothesen bilden die auftretenden Wechselbelastungen Stimuli, die die Heilung und Erneuerung der Spongiosa fördern. Sehr starke Stoßbelastungen könnten aber doch zu einer teilweisen Schädigung des nachgewachsenen Knochenmateriales führen. Bei inter Verwendung von Zement implantierten Prothesen sind Schlagbelastungen in hohem MaBe unerwünscht. Aus den genannten Gründen muS der Prothesenträger darauf achten, daS er übermäßige Belastungen vom Gelenk fernhält, z.B. nicht aus größerer Höhe auf einen harten Untergrund springt.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Prothese gemäS dem Oberbegriff des Anspruches 1 geschaffen werden, die bei im wesentlichen unveränderten Dämpferabmessungen eine Dämpfung und zeitliche Streckung von StoBbelastungen bewerkstelligt und auch in Dauerbetrieb zuverlässig arbeitet.

Dies· Aufgabe ist erfindungsgemäS gelöst durch eine Prothese gemäS Anspruch 1.

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Bei der erfindungsgemäßen Prothese ar-folgt die Stoßdämpfung einmal durch Energiedissipation in dem hohe innere Reibung aufweisenden Däinp-fermaterial, zum anderen erhalt man durch die Elastizität de« Dämpfermaterialee eine zeitlich« Strekkung der StoBbelastung. Derartige zeitlich gestreckte Stoßbelastungen stellen Stimuli dar, die das Erneuern von Spongiosa um das Verankerungsteil von Endoprothesen besonders gut fördern. Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Prothese eine ausgedehnte Dämpfermaterialschicht verwende wird, hat man eine auch gute Dämpfung für Belastungen in unter— schiedlicher Richtung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter— ansprüchen angegeben.

Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen

2 und 3 bringen eine hydrodynamische Drosselung, also eine gute Energiedissipation im Volumen der Dämpfermaterialschicht mit sich, wenn das offenporige Material mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Flüssigkeitsfüllung kann schon in der die Prothese herstellenden Fabrik erfolgen, z.B. unter Verwendung pliysiologischer Kochsalzlösung (vergl. Anspruch 6); ansonsten füllt sich das poröse Dämpfermaterial nach implantierter Prothese mit körpereigener Flüssigkeit. Dabei ist bei einer Prothese gemäß Anspruch 5 ein Austausch kleiner Flüssigkeitsvolumina mit dem Körper möglich.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 gibt

dem Träger der Prothese bei normalen Belastungen das fcefühl eines normalen Gelenkes, welches spielfrei ist.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist einerseits im Hinblick auf eine einfache Herstellung der Prothese

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von Vorteil} darüber hinaus kommt die durch eine dichte elastische Ober-Flachenhaut verschlossene Dämpfermaterialschicht der natürlichen Struktur eines echten Gelenkknochens sehr nahe.
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Gemäß Anspruch 9 lassen sich für die Dämpfermaterialschicht auch solche Kunststoffmaterialien verwenden, die von Hause aus wegen ihrer Korrosionsfestigkeit und Gewebevertraglich-

können. Hierzu gehört z.B. PTFE.

Bei einer Prothese gemäß Anspruch 10 kann man den starren Dämpferkörper ähnlich wie bei den Gelenkteilen bekannter Prothesen ausschließlich im Hinblick auf gutes Zusammenarbeiten mit dem Gegen-Gelenkteil optimieren, z.B. auf geringe Reibung. Trotzdem hat man bei kompakten Ge<?an»tabmessungen eine gute Stoßdämpfung.

Bei einer Prothese gemäß Anspruch 12 hat man eine Stoßdämpfung in erster Linie in Richtung der Achse der verschiedenen Kegel, wobei der kegelförmige Dämpferkörper im Falls sinss Hüft"slenks—Qbsf5iihenkeipro*h55i?rifeeiiee dan Standard-Befestigungszapfen für die Gelenkkugsl darstellen kann. Bei einer Prothese gemäß Anspruch 12 können somit die üblichen Standard-Gelenkkugeln unverändert Verwendung finden.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 ermöglicht es, -für die Dämpferraaterialschicht auch solche Materialien zu verwenden, die an sich im Hinblick auf ihre Korrosionsbeständigkeit oder Gewebeverträglichkeit nicht für eine Prothese geeignet wären.

Wählt man als Dämpfermaterialschicht gemäß Anspruch 14 ein Ganzmetall-feder kissen, so hat man eine hohe innere

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Reibung der Dämpfermaterialschicht bei gleichzeitig hoher Steifigkeit. Derartige Federkissen lassen sich auch in gröSeren Serien sehr gut reproduzierbar herstellen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigern

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Oberschenkelhalsprothese;

Figur 2: einen ähnlichen Schnitt durch eine abgewandelte Oberschenkelhalsprothese; und

1&Xgr; Figur 3: einen Schnitt durch eine nochmals abgewandelte Oberschenkelhalsprothese.

In Figur 1 ist der gelenkseitige Endabschnitt einer Ober— Schenkelhalsprothese wiedergegeben, während der Abschnitt zur Verankerung der Prothese im Oberschenkelknochen weggelassen ist. Zu der Prothese gehört ein insgesamt mit 10 Ha y ca i rhnatae l/unnl £Hrm i n«a fSn 1 anL· 4-a 4 1 enui A M«r» nitr- fai 1·. ——. — — _ — -..._ ·—_ ... _v?— — . w. ~.«^» » _«._&pgr; <___ _ - ~™ ^^». ■■«■. _^^_

weise wiedergegebenes Tragteil 12. Letzteres hat ein? Tragplatte 14, die nach der Implantierung das nach Abtrennen des Trochander maior freiliegende Ende des Oberschenkelknochens verschlieSt, sowie einen kegelförmigen Tragzapfen 16, der an die Tragplatte 14 angeformt oder angeschweißt ist.

Das Qelenkteil 10 hat einen kugelförmigen Kernkörper 18

aus Stahl mit einer kegelförmigen Ausnehmung 20 zur Aufnahme des Tragzapfens 16.

Auf den Kernkörper 18 ist eine auSenliegende Dämpferschicht 22 aufgebracht, die zugleich eine kugelförmige Seienkflache

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24 vorgibt.

Di· Dämpferschicht 22 iet aus offenporigem Material hergestellt und hat an der Ober-fläche eine Strömungsmitteldichte Haut, deren Außenseite die glatte Qe lenk-fläche 24 darstellt.

Die offenporige Dämpferschicht 22 ist steif, IaBt sich jedoch unter hohen Belastungen, wie sie beim Herabspringen des rrathisüinträgers auf einen härten unter yrUHu entstehen, etwas zusammendrücken. Da die Dämpferschicht 22 bei implantierter Prothese mit Flüssigkeit gefüllt ist, muß diese Flüssigkeit beim Komprimieren der Dämpferschicht 22 umver— teilt werden. Hierbei ergibt sich eine sehr starke Drosselung, da zwischen den verschiedenen Poren der Dämpferschicht

1&Xgr; 22 nur Strömungswege mit kleinem Strömungsquerschnitt bereitstehen.

Eine erste Möglichkeit der Realisierung der Dämpferschicht 22 ist bei 26 im Detail dargestellt. 20

Massive PTFE-Partikel 28 mit einem mittleren Teilchendurch-

Struktur zusammengesintert, über der Sinterschicht ist eine durchgehende Schicht 30 aus PTFE auflackiert.

Alternativ kann man gemäß der Detaildarstellung 32 ein geschäumtes Kunststoffmaterial verwenden, welches beim Schäumen in einer kalten Form automatisch eine durchgehende dichte und feste Haut 34 erhält. Der Schäumvorgang wird durch Wahl das Treibmittels, der Treibmittelkonzentration und dar Temperaturbedingungen so geführt, daß die einzelnen Poren 36 das geschäumten Matariales über kleine Kanäle 38 in Verbindung stehen.

Beide oben im einzelnen beschriebenen offenporigen Mate—

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rialien -füllen sich aufgrund das Kapillareffefctes leicht mit Flüssigkeit. Vorzugsweise wird in die Dampferschient 22 schon in der Fabrik physiologische Kochsalzlösung eingefüllt, so daß nach dem Implantieren zunächst kein nennenswerter Flüssigkeitsaustausch mit der Umgebung erfolgt, wo zunächst noch viel Blut angetroffen wird.

Man erkennt, daB die in Figur i gezeigte Prothese in unter— iiThiedlicher Richtung erfolgende radiale Belastungen und auch in unterschiedlicher Richtung erfolgende Scherbelastungen gleichermaßen dämpfen kann. Die Prothese kann sich auch in ihrer Außenform dem Gegengelenk etwas anpassen.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 2 wird dagegen eine starre und mechanisch hoch belastbare Dämpferschicht der Prothese gewünscht. Die Dämpferschicht 22 ist in ihrer radialen Abmessung vermindert und auf ihre AuSenflache ist eine starre Gelenkkugel aufgesetzt, die aus zwei Gelenkkugelteilen 40, 42 besteht. Die Gelenkkugelteile 40, 42 sind über eine Feder/Nutverbindung 44 dicht und mit ylätt uürCnQeuenüef MuSenfiätne zusäriinienpieizt. Dabei überlappt das obere Gelenkkugelteil 40 das untere Gelenkkugelteil 42, so daß die Trennlinie der Gelenkfläche in einen nur selten benutzten Winkel bereich fällt. 25

Die Kugeigelenkx.fcxj.e 40, 42 sind aus demselben Material gefertigt, welches üblicherweise für die Herstellung von Kugelgelenken von Hü-f tgelenksprothesen verwendet wird.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, haben, die Dämpferschicht 22 und die Kugelgelenkteile 40, 42 in der Nachbarschaft des Tragzapfens &Igr;&eacgr;» eine kegelförmige Ausnehmung 46, ^wcurch eine Stromungsverbindung zwischen der offenporigen Dämpfer— Schicht 22 und der Umgebung geschaffen wird. Außerdem sind so auch Relativbewegungen der starren Kugelgelenkteile

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40, 42 bezüglich des Kernkörpers 18 in vertikaler, horizontaler und Umfangs-Richtung möglich.

Bei den weiter abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 findet eine übliche massive Gelenkkugel 48 V/er— Wendung. Ein Stoßdämpfer ist in den Tragzapfen 16 eingebaut.

Der Tragzapfen 16 hat ein Außenteil 50, welches die Gestalt eines kegelstumpfförraigen Bechers hat. Der Innenfläche

des Außenteiles 50 liegt ein kegelstumpfförmiges Innenteil 52 unter Abstand gegenüLer, welches in die Tragplatte 14 eingeschraubt und dort durch eine Schweißung 54 verriegelt ist.
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Zwischen dem Außenteil 50 und dem Innenteil 52 ist ein GanzmetalIfederkissen 56 angeordnet, welches aus Federstahl hergestellt ist. Durch Schweißungen 58, 60 ist das Ganzmetall f ederkissen mit dem Innenteil 52, durch Schweißungen 62, 64 mit dem Außenteil 50 unverlierbar verbunden. Die SchweiSungen 62, 64 sind durch Fenster 66 des Außenteiles 50 vorgenommen, wobei diese Fenster vorzugsweise durch eine elastische Masse 68 verschlossen werden.

Zwischen den oberen Enden von Außenteil 50 und Ganzrnetallfederkissan 56 sowie Innenteil 52 ist ein Pufferteil 70 aus elastischem Kunststoffmaterial eingefügt. Die unteren Stirnflachen von GanzmotalIfederkissen 56 und Außenteil 50 sind durch einen elastischen Dichtring 72 abgedichtet, der zwischen dies« Teile und dia Oberseite dar Tragplatte 14 eingespannt ist. Dieser Dichtring ist verhältnismäßig weich.

Bei einer axialen Belastung des Tragzapfens 16 wird das Qanzmetallfederkiesen 56 in radialer Richtung und axialer

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Richtung belastet. Bain Verschieben der einzelnen Lagen des Gestricks dieses Federkissens entstehen hohe Reibungskräfte, durch welche Energie vernichtet wird. Auch das Pufferteil 70 trägt zur Stoßdämpfung in axialer Richtung des Tragzapfens 16 bei; durch Abstimmung der Härte des Puffertsiles 70 auf die Härte des G&nzmetallfederkissens 56 läSt sich die Härte und Däap-fungscharakteristik des in den Tragzapfen 16 integrierten StoSdämpfars au-f ein£?che Weise -für unterschiedliche Körpergewichte anpassen. Oa Ganzmetallfederkissen auch sehr hohe Anzahlen von Wechselbelastungen überstehen, selbst etaige Brüche einzelner Federdrähte, die Gesamtabniessungen des Kissens nicht beeinträchtigen, ist bei dem in Figur 3 gezeigten Stoßdämpfer auch über viele Jahrzehnte hinweg eine spielfreie und doch stoBdämpfende Verbindung zwischen Tragplatte 14 und der massiven Gelenkkugel 74 gewährleistet, welche eine Standard-Gelenkkugel sein kann, wie sie auch bei herkömmlichen Oberschenkelprothesen verwendet wird.

Claims

Anspruch·

1, Prothese mit «in·« mit einem Knochen verbindbaren OS Tragteil und einem hierauf angeordneten Gplenkteil, gekennzeichnet durch eine auf dem Tragteil (12) oder dem Gelenkteil (10) vorgesehene Schicht (22; 36) aus elastischem Dämpfermaterialmit hoher innerer Reibung.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dad das Dämpfermaterial (22) ein offenporiges gesintertes oder geschäumtes Material ist.
3. Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, IS daß die Verbindungen (38) zwischen den Poren (36) des Dämpfermaterial«s (22) kleinen Querschnitt haben.
4. Prothese nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfermaterial (22) in etwa die gleiche Steifigkeit aufweist wie die Randschicht desjenigen Teiles der Knochenoberfläche, welche das Gelenkteil (10) ersetzt.
5. Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfermaterial (22) zumindest an einer Stelle (46) mit der Umgebung in Strömungeverbindung steht.
6. Prothese nach einem der Anspruchs 2 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Dämpfermaterial

(22) mit physiologischer Kochsalzlösung getrankt ist.
7. Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfermaterialschicht (22)

in situ auf einem Kernkörper (18) erzeugt ist und durch Aufschäumen in einer Form eine strömungsmitteldirrhte? &lgr; las-

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tische Ober-flächen haut (34) erhalten hat.
8. Prothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfermaterialschicht (22) mit ihrer glatten

Oberflächenhaut (34) die Gelenkfläche (24) bildet.
9. Prothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daB auf die gesinterte Dämpfermaterialschicht (22)

eine dichte und glatte Oberflächenschicht (30) aufgebracht ist.
10. Prothese nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da8 die Dämpfermaterialschicht (22;

56) zwischen einem Kernkörper (18; 52) und einem starren Außenkörper (40, 42; 50) von Gelenk teil (10) oder Tragteil (12) angeordnet ist.
11. Prothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daS der Außenkörper (40, 42) geteilt ist und um die auf den Kernkörper (18) aufgebrachte Dämpfermaterialschichi (22) herumgelegt ist.
12. Prothese nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dafl der Innenkörper (52) kegelförmig ist und

mit dem Tragteil (12) verbunden ist, die Dämpfermaterialschicht (56) die Bestalt einer Kegelhülse hat und der AuQenkörper (50) die Gestalt eines kegelförmigen Bechers hat.
13. Prothese nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelhülsenförmige Dämpfermaterialschicht (56) beim offenen Ende des becherförmigen Außenkörpers (50) durch eins elastische Dichtung (72) abgedichtet ist.
14. Prothese nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dämpfermaterialschicht ein Ganzmetallfederkiss« (56) ist und durch Schweiüungen C5S bis 64) mit dem Innenkörper (52) und dem Außenkorper (5O) verbunden ist.