DE3505997A1

DE3505997A1 - Schaft fuer eine hueftgelenksprothese

Info

Publication number: DE3505997A1
Application number: DE19853505997
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr.med. 6800 Mannheim Griss
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1985-02-21
Publication date: 1985-11-21
Also published as: CH663149A5; AT391264B; DE3505997C2; ATA61285A

Description

Schaft für eine Hüftgelenksprothese
Die Erfindung betrifft einen sich vom distalen Ende allseitig konisch erweiternden blattartigen Schaft für eine Hüftgelenksprothese, der mindestens im proximalen Bereich seiner nach anterior bzw. posterior gerichteten Blattseiten mit Längsrippen versehen ist, wobei auf der lateralen Schmalseite des Schaftes im proximalen Bereich der ertikal zwischen dem proximal höchsten und dem distal tiefsten Punkt der reinen, ohne Prothesenhals gemessenen Schafthöhe ein Trochanterflügel vorgesehen ist, von dem eine Schulter zum Prothesenhals führt.
Schäft der vorstehend genannten Art sind beispie#weise -bekannt aus der DE-OS 32 16 539; sie sind zur zementfreien Verankerung von Endoprothesen in Röhrenknochen, insbesondere von Hüftgelenkendoprothesen, bestimmt. Für eine zementfreie Verankerung ist man bestrebt, die Fixierung des Schaftes im Knochen möglichst im proximalen Bereich vorzunehmen. Bekanntlich treten dabei vor allem zwei Belastungsformen auf: Eine Biegebelastung infolge des - von der auf den Prothesenkopf wirkenden Gewidhtsbelastung ausgeübten - Momentes und eine Torsionsbelastung, die im wesentlichen durch die beim Bewegen des Gelenkes auftretenden Kräfte verursacht ist. Bei Be- und Entlastungen verursacht das Biegemoment unter anderem an der Grenzfläche zwischen Knochen und Schaftkr2ifterdie im proximalen Bereich bei Belastungen im wesentlichen nach medial und bei Entlastungen - wegen einer Entspannung der bei Belastungen auftretenden elastischen Verformungen des Schaftes - nach lateral gerichtet sind.
Die Torsionskräfte wirken auf den Schaft im wesentlichen als Kräftepaar bezüglich einer in einer anterior/posterior verlaufenden Mittelebene liegenden "Drehachse".
Bekanntlich ist es notwendig, im Kraftfluss zwischen Prothese und Knochen lokale Belastungsspitzen zu vermeiden, die zu örtlichem Knochenabbau führen können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für den Uebergang vor allem der Biege- und Torsionsbelastung vom Schaft auf den Femurknochen eine möglichst gleichmässige Verteilung über den Schaftumfang zu erzielen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kernquerschnitt und die Umhüllende des Schaftes im proximalen Bereich eine linsenähnliche Scheibenform besitzen, in die der Trochanterflügel und der Uebergang in den Prothesenhals stufenlos integriert sind.
Die Form des neuen Schaftes ergibt im Querschnitt einen relativ schlanken Doppelkeil, dessen Symmetrie bezüglich der anterior/posterior verlaufenden "Mittelebene" sowohl für Be- als auch bei Entlastungen infolge des Biegemornentes einen relativ gleichmässig verteilten Kraftfluss über seine relativ breiten Flanken ermöglicht. Ebenso ist der Uebergang der Trosionsbelastung auf eine erhebliche Breite verteilt. Die grossflächige Verteilung für beide Kräfte wird dabei durch die Rippenstruktur gefördert und verbessert. Durch den stufenlost Uebergang der Querschnittsform des Schaftes sowohl am Prothesenhals als auch am Trochanterflügel werden Unstetigkeiten, an denen Belastungsspitzen auftreten können, in Umfangsrichtung des Schaftes weitgehend vermieden.
Experimentell hat es sich als nützlich erwiesen, wenn auf der Höhe des medialen Uebergangs in den Prothesenhals die grosse Achse der Scheibenform der Umhüllenden die 2- bis 3-fache, insbesondere die 2,5-fache, Länge ihrer kleinen Achse besitzt.
Weiterhin ist es zweckmässig, wenn der Radius der Scheibenform für die Umhüllende kleiner ist als derjenige für die Scheibenform des Kernquerschnitts, wobei der Radius der Umhüllung mit Vorteil höchstens 60 % des Kernradius beträgt. Durch unterschiedliche Radien von Umhüllung und Kern ist es möglich, die Rippenhöhe an die unterschiedlichen Möglichkeiten für eine Verdichtung des spongiosen Gewebes anzupassen, in das die Rippen ohne vorheriges Ausfräsen ihrer Form eingetrieben werden.
Wie eingangs erwähnt, erfolgt die Fixierung des Schaftes im proximalen Bereich; der distale Teil dient dann lediglich noch für eine laterale Abstützung, ohne dass dabei ein Verkeilen oder eine Klemmwirkung unterhalb des proximalen Bereichs auftritt. Wegen des relativ langen Hebelarms der "hoch" über dem distalen Schaftteil angreifenden Belastung ist es günstig, wenn der distale Schaftteil eine hohe Biegesteife besitzt. Eine solche lässt sich mit einfachen Mitteln - bei gleichzeitiger Sicherstellung, dass der distale Schaftteil sich nicht im Knochen verkeilt - erreichen, wenn man die Rippenstruktur der Blattseiten vom medialen Uebergang in den Prothesenhals aus in einem bogenförmigen Absatz, der etwa ab 1/3 der - vom distalen Ende aus gemessenen - Schafthöhe nach distal parallel zur Längsache des Schaftes verläuft, in ein Blatt verringerter Dicke übergeht. Als besonders wirksam hat es sich herausgestellt, wenn im distalen Bereich die Breite des Blattes verringerter Dicke mehr als 50 % der gesamten Querschnittsbreite auf der jeweiligen Schafthöhe ist.
Als Materialien für den neuen Schaft sind alle in der Implantat-Technik üblichen Stoffe geeignet; in erster Linie besteht der Schaft jedoch aus Metall (z.B. Titan) oder einer der in der Implantat-Technik üblichen Metall-Legierungen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Geradschaft in einer Aufsicht auf eine seiner Blattseiten; Fig. 2 ist der Schaft nach Fig. 1 von links gesehen; Fig. 3 gibt den Schnitt III-III von Fig. 1 und Fig. 5 wieder; Fig. 4 ist der Schnitt IV-IV von Fig. 1, während Fig. 5 schliesslich in gleicher Darstellung wie Fig. 1 den proximalen Bereich eines gekrümmten "Normal"-Schaftes darstellt.
Bei der Konstruktion nach Fig. 1 - 4 handelt es sich um einen sogenannten Geradschaft, der sich von seinem distalen Ende 9 aus in Richtung seiner Längsachse 1 konisch erweitert, wobei seine laterale Schmalseite 2 bei etwa der Hälfte der vertikal zwischen dem proximal höchsten und dem distal tiefsten Punkt der reinen, ohne Prothesenhals gemessenen H Schafthöhe/in einem zunächst nach auswärts gekrümmten Bogen in einen Trochanterflügel 6 übergeht, der am proximalen Schaftende über eine mindestens nahezu horizontale Schulter 3 zum Uebergang in den Prothesenhals 4 verläuft.
Der sich erweiternde Konus der medialen Schmalseite geht in einen Kreisbogen über, der im medialen Uebergang 7 zum Prothesenhals 4 endet; dieser trägt seinerseits einen konischen Zapfen 13 für die Aufnahme des nicht gezeigten Gelenkkopfes.
Die - bei eingesetzter Prothese mit ihren Flächennormalen nach anterior bzw. posterior weisenden - die Schmalseiten 2 und 5 verbindenden Blattseiten des Schaftes sind im proximalen Schaftbereich mit Längsrippen 8 bedeckt.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat der Schaft nach Fig. 1 erfindungsgemäss - und ebenso derjenige nach Fig. 5 -im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse 1 die Form einer bikonvexen Linse, wobei die Linsenform sowohl für den Schaftkern 11 als auch für die die Kämme der Rippen 8 tangierende Umhüllende 12 vorhanden ist. Auf der Höhe des medialen Uebergangs 7 zum Prothesenhals 4 hat die grosse Achse 14 der "Linse" für die Umhüllende 12 etwa die 2,5-fache Länge ihrer kleinen Achse 15. Dieses Verhältnis hat sich aus der Praxis heraus als besonders zweckmässig und in vielen Fällen an die Knochenverhältnisse zwischen Kortikalis und Spongiosa in dem zugehörigen Bereich des Femurknochens erwiesen.
Der die Linsenkrümmung erzeugende Radius beträgte dabei für die Umhüllende 12 höchstens das 0,6-fache des entsprechenden Radius für die Kernlinse. Durch diese Massnahme können die Form des Kerns 11, der in eine operativ geschaffene Ausnehmung im Knochen eingesetzt wird, und die Rippenhöhe der Rippen 8, die in die Spongiosa eingetrieben werden - ohne dass für sie zuvor eine Ausnehmung operativ erzeugt wird -, an die vorhandene Spongiosadicke und die vorhandenen Möglichkeiten ihrer Verdichtung angepasst werden.
Die Rippen 8 enden im medialen Schaftbereich distal in einem stufenförmigen Absatz 16, der im Bogen der medialen Schmalseite 5 - etwa auf 3/4 der Schafthöhe - entspringt und mit stetiger Krümmung in eine Parallele zur Längsachse 1 - etwa bei 1/3 der Schafthöhe gemessen vom distalen Ende -einmündet. Im medial von diesem Absatz gelegenen Bereich der Blattseiten entsteht auf diese Weise ein Blatt 17 verringerter Dicke mit glatter Oberfläche. Dadurch besitzt der Schaft in diesem Bereich einen T-förmigen Querschnitt, durch den ein relativ grosser Verformungswiderstand bei Biegebelastungen erreicht wird.
Die Querschnittsform der Rippen 8 kann beliebig sein, d.h. die Rippen 8 müssen nicht notwendigerweise die in Fig. 3 dargestellte Rechteckform mit abgerundeten Enden haben, sondern können auch in ihrer Grundform beispielsweise dreieckig, oval oder sägezahnförmiq sein, wobei im letzten Fall die steile Flanke des Sägezahnes nach medial oder nach lateral weisen kann.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Sich vom distalen Ende allseitig konisch erweiternder blattartiger Schaft für eine Hüftgelenksprothese, der mindestens im proximalen Bereich seiner nach anterior bzw. posterior gerichteten Blattseiten mit Längsrippen versehen ist, wobei auf der lateralen Schmalseite des Schaftes im proximalen Bereich der vertikal zwischen dem proximal höchsten und den distal tiefsten Punkt der reinen, ohne Prothesenhals gemessenen Schafthöhe ein Trochanterflügel vorgesehen ist, von dem eine Schulter zum Prothesenhals führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernquerschnitt (11) und die Umhüllende (12) des Schaftes im proximalen Bereich eine linsenähnliche Scheibenform besitzen, in die der Trochanterflügel (6) und der Uebergang in den Prothesenhals (4) stufenlos integriert sind.
2. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Scheibenform für die Umhüllende (12) kleiner ist als derjenige für die Scheibenform des Kernguerschnittes (11).
3. Schaft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Scheibenform der Umhüllenden (12) höchstens das 0,6-fache des Radius der Scheibenform des Rernquerschnittes (11) beträgt.
4. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Höhe des medialen Uebergangs (7) in den Prothesenhals (4) die grosse Achse (14) der Scheibenform der Umhüllenden (12) die 2- bis 3-fache, insbesondere die 2,5-fache Länge ihrer kleinen Achse (15) besitzt.
5. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenstruktur (8) der Blattseiten vom medialen Uebergang (7) in den Prothesenhals (4) aus in einem bogenförmigen Absatz (6), der etwa ab 1/3 der - vom distalen Ende aus gemessenen - Schafthöhe nach distal parallel zur Längsachse (1) des Schaftes verläuft, in ein Blatt (17) verringerter Dicke übergeht.
6. Schaft nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im distalen Bereich die Breite des Blattes (17) verringerter Dicke mehr als 50 % der gesamten Querschnittsbreite auf der jeweiligen Schafthöhe ist.