DE9017245U1

DE9017245U1 - Prothetische Lagerungsvorrichtung

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Publication number: DE9017245U1
Application number: DE9017245U
Authority: DE
Original assignee: Howmedica International Inc
Current assignee: Stryker Ireland Ltd
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1991-03-21
Anticipated expiration: 2000-12-22
Also published as: CA2033586A1; JPH0785744B2; ATE98112T1; GB9000124D0; US5108445A; DE69005090T2; PT96412A; ES2046711T3; DK0436317T3; IE64859B1; EP0436317B1; JPH04297253A; CA2033586C; PT96412B; EP0436317A1; DE69005090D1; IE904455A1

Description

Beschreibung

Die Neuerung gehört zur Gruppe der prothetischen Lagerungsvorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Lagerungsvorrichtungen dieser Art werden in verschiedenen orthopädischen Prothesen verwendet. Die vorliegende Neuerung ist speziell, wenn auch nicht ausschließlich, für den Einsatz bei prothetischen Hüftgelenkspfannen einsetzbar.

Der Einsatz prothetischer Implantate im menschlichen Körper zum Ersatz von defekten, beschädigten oder krankhaften anatomischen Gelenken des Körpers ist mittlerweile wohlbekannt. Eines der gebräuchlichsten Implantate ist das künstliche Hüftgelenk, welches die Verbindung zwischen dem Femurknochen und der Hüftgelenkspfanne des Beckens darstellt. Übliche Hüftgelenksprothesen beinhalten normalerweise einen in den Oberschenkelknochen zu integrierenden Anteil, welcher ein rundes Kopfteil aufweist, das von einer dazu komplementären Gelenkpfanne aufgenommen wird, welche Bestandteil des künstlichen Hüftgelenks ist.

Eine häufig verwendete Form der künstlichen Hüftgelenkspfanne besteht aus einer äußeren Metallhülle, welche in der Hüftgelenkspfanne befestigt ist, und einem eingefügten Lagerteil, welches normalerweise aus Kunststoff besteht und in der Metallhülle befestigt ist, so daß man eine vollständige Gelenkpfanne erhält. Es wurde vorgeschlagen, daß das eingefügte Lagerteil erst während der Operation mit der Hülle zusammengefügt wird. Die Hülle wird also fest in die Hüftgelenkspfanne eingefügt, worauf das einfügbare Lagerteil durch den Chirurgen in die Hülle eingefügt wird. Dadurch hat der Chirurg die Möglichkeit, während der Implantation die Position der Gelenkpfanne und die Funktion des künstlichen Hüftgelenks einzustellen sowie kleinere Justierungen vorzunehmen, bevor er sich zu einer endgültigen Stellung des Implantats entschließt. Dazu ist das einzufügende Lagerteil mit einer Lagerfläche ausgestattet, welche gegenüber der unteren Oberfläche des Hüllenteils leicht geneigt ist, so daß bei Rotation des einzufügenden Lagerteils bezüglich des Hüllenteils die Orientierung und Vorwärtsdrehung der Lagerfläche eingestellt werden kann. Dies

geschieht nach der Befestigung des Hüllenteils und vor der endgültigen Befestigung des einzufügenden Lagerteils in das Hüllenteil.

Es sind prothetische Hüftgelenkspfannen bekannt, welche eine Rastverriegelung zwischen der Hülle und dem Lagerteil oder andere Methoden zum Vorzusammenbauen der Lagerteile verschiedenen Innendurchmessers verwenden. Beispielsweise legt das US- Patent 4,695,282 ein künstliches Hüftgelenk offen, welches sowohl eine äußere metallische Fixierungshülle enthält als auch ein einfügbares Kunststofflagerteil, welches in seine Position eingerastet wird. Die Anordnung ist so, daß das Lagerteil in einer begrenzten Anzahl von relativen Stellungen zu der Metallhülle drehbar repositioniert werden kann. Das US-Patent 4,676,798 zeigt zudem eine Gelenkpfannenlagervorrichtung, bei der die Hülle in verschiedene Drehpositionen gebracht werden kann. Ein Nachteil dieser letzteren Konstruktion ist, daß die Anzahl der verschiedenen Stellungen begrenzt ist und daß die Konstruktion wegen der Kompliziertheit der verschiedenen Bauteile teuer in der Herstellung ist.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist der Entwurf einer prothetischen Lagervorrichtung, deren Geometrie eine exaktere Kontrolle der relativen Orientierung des äußeren Fixierungselements und des Lagerbauteils ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die in Anspruch 1 erwähnte Verwendung eines getrennten Verriegelungsmittels führt zu einer relativ einfachen Konstruktion der Vorrichtung und die, ebenfalls in Anspruch 1 genannte, Noniuseinstellung erlaubt eine exaktere Einstellung der relativen Stellungen.

In den Ansprüchen 2 bis 6 differiert die Anzahl der Positionierungspunkte auf dem Fixierungselement und dem Lagerbauteil um 1. Wenn also die Anzahl der Positionierungspunkte auf einem Bauteil N und auf dem anderen Bauteil N + 1 ist, ergibt sich eine Anzahl verschiedener relativer Orientierungen von N · (N + 1).

Obwohl die vorliegende Konstruktion im Vergleich zu bekannten Konstruktionen eine erheblich bessere Kontrolle der Orientierung der Anordnung erlaubt, ist ein bedeutend geringerer Fabrikationsaufwand erforderlich.

Die Neuerung kann in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht werden, von welchen einige im folgenden anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden sollen. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Fixierungselement in der Form einer Hülle für die Hüftgelenkspfanne, welche die vorliegende Neuerung enthält;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Hülle von Figur 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht eines mit einer Rastvorrichtung ausgestatteten Lagerbauteils zum Gebrauch in der Hülle aus Figuren 1 und 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Lagerbauteil von Figur 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Lagerbauteils und einen Querschnitt des Fixierungselements vor dem Zusammenbau;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Lagerbauteils und einen Querschnitt des Fixierungselements nach dem Zusammenbau und den zum Einbau bereiten Verriegelungsstift;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Verriegelungsstifts der vorliegenden Neuerung;

Fig. 8 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Vorrichtung zur Positionierung des Stifts aus Figur 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Positionierung des Stifts aus Figur 7;

Fig. 10 eine weitere alternative Konstruktion dieser Vorrichtung;

Fig. 11 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des rastverriegelten Lagerungsbauteils der vorliegenden Neuerung;

Fig. 12 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Hülle der vorliegenden Neuerung;

Fig. 13 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der zusammengefügten Bauteile aus Figuren 11 und 12, wobei ein spezieller Stift diese Bauteile miteinander verriegelt.

In den Figuren 1 bis 6 und im besprochenen Beispiel enthält die, durchwegs mit 100 bezeichnete, Lagervorrichtung ein, durchwegs mit 102 bezeichnetes, Fixierungselement zur Anbringung an die vorhandene Anatomie, wobei im gezeigten Beispiel die Anordnung als künstliches Hüftgelenk eingesetzt wird. Figur 1 zeigt das Fixierungselement 102 in der Form einer Hülle 1 für die Hüftgelenkspfanne, welche die Neuerung umschließt. Wie man weiß, kann die Hülle 1 aus verschiedenen geeigneten Materialen gefertigt werden, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall; außerdem kann sie eine geeignete äußere Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, mit deren Hilfe sie auf der vorhandenen Anatomie positioniert werden kann. Im Falle der Hüftgelenkspfanne weist die Hülle 1 im allgemeinen hemisphärische Form mit einer zentralen Achse 105 auf. Die Hülle 1 hat eine Rückhaltenute 2, mit der ein inneres Lagerbauteil in noch zu beschreibender Weise zurückgehalten werden kann. Wie man aus Figur 1 sieht, weist die Nute 2 vorzugsweise einen einfachen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf.

In der bevorzugten Ausführungsform sind auch vier Aussparungen 3 vorgesehen, welche die Form von halbkreisförmigen Sacklöchern aufweisen, wie man am besten in Figur 2 sieht. Diese Aussparungen erstrecken sich in eine zylindrische Verengung 4 der hemisphärischen Öffnung 4' der Hülle 1. Die innere Oberfläche der Öffnung 4' weist ein flaches Polargebiet auf, welches mit 5 bezeichnet ist. Die gestrichelte Linie 6 zeigt den Teilkreisdurchmesser der Aussparungen 3 an.

Die Figuren 3 und 4 zeigen ein inneres, im wesentlichen kreisförmiges, Lagerbauteil 7 mit einer äußeren Oberfläche, welche sich in die Öffnung 4' der Hülle 1 einfügt. Dieses Lagerteil wird mit der Hülle in bekannter Weise rastverriegelt und hat einen Außendurchmesser, welcher im wesentlichen genauso groß, aber ein bißchen kleiner, ist als der Innendurchmesser der Hülle 1. Dies erlaubt den Zusammenbau der beiden Teile auf die in Figur 5 gezeigte Weise. Das Lagerbauteil 7 wird vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus ultrahochmolekularem Polyäthylen, und ist mit einem verbiegbaren Steg 8 ausgestattet, welcher beim Einsetzen des Lagerbauteils in die Hülle elastisch verbogen wird und daraufhin in den kreisförmigen Schlitz 2 einrastet. Dies ist die Rast verriegelung, welche die Einzelteile in axialer Richtung miteinander verbindet.

Die konkave Öffnung 4' der vorderen Lagerfläche 9 greift ein in den sphärischen Kopf des im Oberschenkelknochen befestigten Prothesenteils (nicht dargestellt). Allgemein weist das Lagerbauteil 7 hemisphärisch konvexe Form sowie eine zylindrische Verengung auf. Der Zugang zu dieser Verengung ist im allgemeinen in polarer Richtung bezüglich der Anordnung. In der bevorzugten Ausführungsform ist die vordere Oberfläche 9 bezüglich der Achse 105 und der Oberfläche 104 der Hülle 1 geneigt. Als Alternative kann die Oberfläche 9 auch senkrecht auf der polaren Achse stehen, falls die Achse der Verengung und die Achse 106 zu ihr geneigt sind. Wie man in Figur 4 sieht, sind fünf Löcher 10 auf einem Teilkreisdurchmesser 11 vorgesehen, welcher identisch ist mit dem Teilkreisdurchmesser 6 der Hülle aus Figur 2. Die Löcher 10 treten an der Seite des Lagerbauteils in Form von halbzylindrischen Aussparungen 12 hervor, was in Figur 3 dargestellt ist. Die Löcher 10 befinden sich in einem Flansch 13 am äußeren Rand des Bauteils.

Die Aussparungen sind so weit wie möglich von den Lagerverschleißflächen auf dem Innendurchmesser des Kunststoffteils entfernt, wodurch sie die geringste Auswirkung auf die verfügbare Dicke des Plastikverschleißteils haben. Die Löcher sind außerdem von der äußeren Fläche 15 her angesenkt, was durch die Nummer 14 angedeutet ist.

Dies erlaubt entweder die Positionierung einer Einfügevorrichtung für den Stift (was noch beschrieben wird) oder ist hilfreich bei dessen direkter Positionierung.

Wie in Figur 4 dargestellt ist, beinhaltet die Oberfläche 9 eine Gelenkpfanne 16. Ihre Längsachse 106 kann im Winkel zur Achse 104 stehen, um eine Vorwärtsdrehung des Kopfes der Femuralprothese (nicht dargestellt) anzupassen. Die Gelenkpfanne 16 kann im wesentlichen hemisphärische Form aufweisen und sie ist gegenüber dem Flansch 13 geringfügig exzentrisch angeordnet. Die äußere Oberfläche des Lagerbauteils 17, welche sich in die innere Oberfläche der Hülle einpaßt, besitzt auch ein flaches Polargebiet, welches durch Nummer 18 dargestellt ist.

Figur 5 zeigt das Lagerbauteil kurz vor dem Einbau in die Hülle und Figur 6 zeigt beide Teile zusammengefügt. Der verbiegbare Steg 8 sitzt jetzt in der Nute 2 und verhindert die axiale Entfernung des Lagerbauteils. Es ist nun möglich, gegen den Reibungswiderstand, die Orientierung des Lagerbauteils bezüglich der Hülle 1 zu drehen. Weil die Löcher 10 und Aussparungen 12 auf demselben Teilkreisdurchmesser wie die Aussparungen 3 liegen, können die Teile in eine relative Drehstellung zueinander gebracht werden, in welcher eine der Aussparungen 12 mit einer der Aussparungen 3 fluchtet, was eine zur vollständigen Kreisform kombinierte Aussparung ergibt. Natürlich kann diese kombinierte Aussparung auch andere Formen aufweisen.

In Figur 6 ist auch die separate Positionierungsvorrichtung dargestellt, welche hier die Form eines Stifts 20 aufweist, welcher als Verriegelungsmittel wirkt und so positioniert wird, daß er sich zwischen einer ersten Position, dies ist die Aussparung 3 auf dem Fixierungselement der Hülle, und einer zweiten Position, dies sind die Löcher 10 in dem Flansch 9 und die Aussparungen 12 auf dem Lagerbauteil, erstreckt. Dazu wird der Stift 20 durch eines der Löcher 10 gesteckt, wenn dieses mit einer der Aussparungen 3 fluchtet, und dann in die kombinierte kreisförmige Aussparung, welche durch die Aussparung 3 und die Aussparung 12 gebildet wird. Die Bewegungsrichtung des Stifts 20 für diese Einfügung ist durch den Pfeil 21 dargestellt. Der Stift

20 ist so dimensioniert, daß er die kombinierte kreisförmige Aussparung voll ausfüllt und so das Lagerbauteil und die Hülle gegen relative Drehung verriegelt.

Die relativen Stellungen zwischen dem Lagerbauteil und dem Fixierungselement werden während der Operation vor dem Einfügen des Stifts 20 festgelegt. Bevorzugt hat die Hülle 1 vier Aussparungen 3 und das Lagerbauteil 7 fünf Aussparungen 12; man beachte, daß auf diese Weise eine Noniuseinstelhmg ermöglicht wird.

Figur 7 zeigt eine Ausführungsform eines Verriegelungsstifts 20, welcher zylindrisch ist und eine abgeschrägte oder abgerundete Vorderkante 22 aufweist, um ein einfaches Einfügen zu ermöglichen. Auf dem Zylindermantel ist ein verbiegbarer Steg 23 vorgesehen, welcher in ein geeignetes Gegenstück (nicht dargestellt), beispielsweise eine Nut, in den Aussparungen 12 und 3 eingreift, wodurch der Stift festgehalten und seine Bewegung nach außen unterbunden wird.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Stift zu positionieren. In Figur 8 ist die bevorzugte Einfügungsvorrichtung dargestellt, welche einen Tubus 30 enthält, in dem der Stift 20 Platz findet. Der Stift 20 wird durch den Tubus gedrückt durch einen Kolben 31, welcher von einem Bolzen 32 gegen die Kraft einer Kompressionsfeder 33 bewegt wird. Das Lagerbauteil 7 und die Hülle 1 sind im rechten Teil der Zeichnung schematisch dargestellt und man kann sehen, daß der Einfügeapparat zusammen mit dem Stift 20 auf den kombinierten Bohrungen 3 und 12 sitzt, welche verwendet werden; außerdem sieht man den Bolzen 32, wie er den Stift in seine Position schiebt. In dieser Zeichnung ist auch eine Rückhaltenut 34 dargestellt, welche den Flansch 23 festhält und so ein Lösen des Stifts 20 verhindert.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Einfügeapparats und des Stifts. In dieser Ausführungsform ist der Stift 20' mit einem Sockel 35 ausgestattet, welcher eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Spitze 36 auf dem Einfügewerkzeug 37 aufweist. Die Vorrichtung zur Aufnahme der Spitze 36 im Sockel 35 kann verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise können an den Wänden des Sockels 35 deformierbare Stege sein oder der Sockel 35 kann einen speziellen Querschnitt aufweisen, in

den sich die Spitze 36 einpaßt.

Eine weitere Alternative für das Einfügewerkzeug ist in Figur 10 dargestellt. Ein Stift 20" und ein Einfügewerkzeug 38 sind aus Kunststoff gefertigt, beispielsweise durch Spritzguß oder maschinelle Bearbeitung, und das Einfügewerkzeug ist mit dem Stift 20" durch eine Engstelle 39 verbunden. Auf diese Weise führt das Einfügewerkzeug den Stift mit und wenn der Stift 20" positioniert ist, genügt eine Drehung des Einfügewerkzeugs 38, um die Engstelle 39 zu brechen. So bleibt der Stift in seiner Position und das Einfügewerkzeug 38 kann entfernt werden. Damit dies funktioniert, muß der Stift an einer Mitrotation gehindert werden, so daß die Reibung des Stifts bei Drehung desselben größer ist als die Kraft, die nötig ist, um die Engstelle 39 zu zerbrechen. Ein geeignetes Mittel, welches die Rotation des Stifts verhindert, ist beispielsweise ein hervorstehender Längskeil 40, der sich in eine geeignete Nut (nicht dargestellt) in einer der Aussparungen 3 oder 12 oder in einem der Löcher 10 einfügt.

Der Vorteil der Vorrichtung 100 der vorliegenden Neuerung ist, daß der Chirurg das Fixierungselement implantieren und dann das Lagerbauteil innerhalb des Fixierungselements in axialer Richtung vollständig anpassen kann. Der Chirurg kann den sphärischen Kopf der Femuralkomponente in das Lagerbauteil einsetzen und das Lagerbauteil in seine optimale Position bringen. Daraufhin fügt er den Stift 20 ein, um die Teile gegeneinander zu verriegeln.

In den Figuren 11 bis 13 ist eine weitere Ausführungsform der Lagerungsvorrichtung der vorliegenden Neuerung, bezeichnet mit 100', dargestellt. Die Pfanne 100' besteht aus einem einzufügenden Lagerbauteil 7', welches mit dem einzufügenden Lagerbauteil 7 identisch ist, jedoch zusätzlich Aussparungen 12' aufweist. Zusätzlich ist eine andere Hülle 1' vorgesehen, welche bis auf die Aussparungen 3' der Hülle 1 entspricht. Die Aussparungen 3' sind so geformt, daß sie zusammen mit den Aussparungen 12' eine kombinierte Form ergeben, wie sie in Figur 13 dargestellt ist. Diese weist einen zylindrischen Anteil 110 mit einem vergrößerten Endstück 112 und

eine Schulter 114 auf. Ein weiterer Stift 20' ist vorgesehen für die Einfügung in die Aussparung, welche aus den kombinierten Aussparungen 3' und 12' gebildet wird. Der Stift 20' hat eine im wesentlichen zylindrische Gestalt 116 und ein vergrößertes Vorderende 118. Zwischen diesen beiden Abschnitten 116 und 118 des Stifts 20' befindet sich eine Schulter 120. Ein sich in Längsrichtung erstreckender Schlitz 122 unterteilt das Ende 118 und ist breit und tief genug, daß das Vorderende 118 sich nach innen verbiegen kann und durch den zylindrischen Teil 110 paßt. Wie in Figur 13 dargestellt ist, wird das Ende 118 des Stifts 20' beim Einfügen zunächst nach innen verbogen und schnappt dann im Bereich 112 der kombinierten Aussparung nach außen, so daß die Schulter 120 mit der Schulter 114 einrastet, was den Stift in seiner Position verriegelt.

Claims

Ansprüche

1. Prothetische Lagerungsvorrichtung, bestehend aus einem Fixierungselement zur Anbringung an die vorhandene Anatomie und einem im wesentlichen kugelförmigen inneren Lagerbauteil, welches sich in das genannte Fixierungsbauteil einfügt, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Positionierungsmittel vorgesehen sind, welche auf besagtes Fixierungselement und besagtes Lagerbauteil wirken, um diese mit einer NoniuseinsteUung in einer von verschiedenen möglichen relativen Drehstellungen zueinander zu positionieren.

2. Prothetische Lagerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Anzahl erster Positionierungspunkte auf einem Teilkreisdurchmesser und auf dem besagten Fixierungselement vorgesehen ist, eine Anzahl zweiter Positionierungspunkte auf dem gleichen Teilkreisdurchmesser auf besagtem Lagerbauteil vorgesehen ist, welche sich um die Zahl 1 von der auf dem Fixierungselement unterscheidet, und daß besagte Verriegelungsvorrichtung sich zwischen einem ersten Positionierungspunkt auf besagtem Element und einem zweiten Positionierungspunkt auf besagtem Lagerbauteil erstreckt.

3. Prothetische Lagerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Positionierungspunkte auf dem Teilkreisdurchmesser jeweils auf dem Element und dem Lagerbauteil im wesentlichen gleichen Abstand aufweisen.

4. Prothetische Lagerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Positionierungspunkte auf einem Kreisbogen des Teilkreisdurchmessers auf dem Element und auf dem Lagerbauteil liegen.

5. Prothetische Lagerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungspunkte Öffnungen und/oder Sockel oder Aussparungen sind und das Verriegelungsmittel ein hindurchschiebbarer Stift ist.

6. Prothetische Lagerungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierungselement die Form einer Hüftgelenkspfanne aufweist.

7. Prothese, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine prothetische Lagerungsvorrichtung, wie in einem der voranstehenden Ansprüche beschrieben, enthält.