DE69406786T2

DE69406786T2 - Hüftgelenkpfanne mit für die verschraubungvorgeschenen,aufbrechbaren sacklöchern

Info

Publication number: DE69406786T2
Application number: DE69406786T
Authority: DE
Inventors: John Miser
Original assignee: Zimmer Austin Inc
Current assignee: Zimmer Austin Inc
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2014-12-09
Also published as: ES2109806T3; EP0701420B1; WO1995015734A1; EP0701420A1; DE69406786D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen implantierbare Prothesen für den Ersatz menschlicher Gelenke und betrifft insbesondere eine Hüftgelenkpfanne für eine Hüftprothese.

Hintergrundinformationen

Eine Ganzhüftprothese enthält einen Oberschenkelteil und einen Hüftgelenkpfannenteil. Der Oberschenkelteil weist einen Schaft zur Aufnahme und Befestigung im Femoralkanal an einem zurückgeschnittenen vorderen Ende des Oberschenkels auf und hat einen kugelförmigen Kopf, der fest mit dem Schaft verbunden wird oder lösbar daran angebracht ist. Die Hüftgelenkschale weist eine äußere, im allgemeinen kugelförmige Fläche zur Aufnahme in einer geriebenen Hüftgelenkpfanne auf und hat einen inneren Lagerungshohlraum zur Aufnahme des Kopfes des Oberschenkelteils. Der Kopf bewegt sich gelenkig in Bezug auf den Lagerungshohlraum, so daß die Ganzhüftprothese einen normalen Bewegungsbereich für ein ansonsten krankes oder beschädigtes Hüftgelenk wiederherstellt.
Ein bekannter allgemeiner Aufbau für eine Hüftgelenkschale enthält eine äußere Hüftgelenkpfanne, die aus biokompatiblem Material, wie beispielsweise Titan, besteht, sowie einen Lagerungseinsatz, der aus einem biokompatiblen Kunststoff, wie beispielsweise hochdichtem Polyethylen, besteht. Die Hüftgelenkpfanne weist eine im allgemeinen halbkugelartige Schalenform auf, die durch eine im allgemeinen kugelförmige Außenfläche und eine im allgemeinen kugelförmige Innenfläche mit einer Pfannenwand zwischen der inneren und der äußeren Fläche gebildet wird. Die Innenwand bildet einen im allgemeinen halbkugelförmigen Pfannenhohlraum mit einer Öffnung zur Aufnahme des Lagerungseinsatzes. Der Lagerungseinsatz weist eine im allgemeinen kugelförmige Außenfläche auf, die so bemessen ist, daß sie in dem Pfannenhohlraum der Hüftgelenkpfanne aufgenommen und fixiert wird, und er hat einen Lagerungshohlraum, der nach außen gewandt ist und den Kopf des Oberschenkelteils aufnimmt.
Hüftgelenkpfannen dieses bekannten Aufbaus können am Knochen des Azetabulum des Patienten mit Knochenschrauben oder Knochenzement befestigt werden. Wenn Knochenschrauben gewählt werden, werden die Schrauben vor dem Einführen des Lagerungseinsatzes in die Pfanne durch Schraubenlöcher in der Hüftgelenkpfanne eingeführt. Die Pfanne kann darüberhinaus mittels einer Kombination aus Knochenschrauben und Knochenzement befestigt werden. Die Hüftgelenkpfanne ist häufig mit einer Vielzahl von Schraubenlöchern versehen, deren Anzahl über der Anzahl von Knochenschrauben liegt, die normalerweise von dem implantierenden Arzt verwendet werden, um eine Wahlmöglichkeit bezüglich der Schraubenpositionen zu bieten. So können einige der vorhandenen Schraubenlöcher genutzt werden, während andere offen bleiben, oder wenn keine Knochenschrauben eingesetzt werden, bleiben alle diese Schraubenlöcher offen.
Obwohl der Lagerungseinsatz normalerweise so ausgelegt ist, daß er nicht gelenkig in der Hüftgelenkpfanne aufgenommen wird, wird davon ausgegangen, daß dennoch ein geringfügiger Betrag von Bewegung des Lagerungseinsatzes und der Hüftgelenkpfanne zueinander unter den wechselnden Lasten auftritt, denen die Hüftgelenkschale während des Gebrauchs ausgesetzt ist. Diese geringfügige bzw. Mikrobewegung zueinander kann zum Verschleiß an der Grenzfläche zwischen dem Lagerungseinsatz und der Hüftgelenkpfanne führen, so daß Polyethylen- bzw. Metallabrieb entsteht. Es ist vermutet worden, daß dieser Abrieb aus der Hüftgelenkschale herauswandern und mit dem Knochen in Kontakt kommen kann, was möglicherweise zu Osteolyse führen kann, die letztendlich Knochenresorption und möglicherweise Lockerung der Hüftgelenkprothese zur Folge haben kann. Ein offensichtlicher Weg für die Wanderung von Abrieb aus der Hüftgelenkpfanne verläuft durch offene Schraubenlöcher hindurch.
Es wäre vorteilhaft, eine Hüftgelenkpfanne für den Einsatz mit einem Lagerungseinsatz zu schaffen, die mit Schraubenlöchern zur Aufnahme von Knochenschrauben versehen ist, wobei nicht benötigte Schraubenlöcher verschlossen wären, um Wanderung von Verschleißabrieb, der in der Hüftgelenkpfanne erzeugt wird, durch derartige nicht benötigte Schraubenlöcher zu vermeiden. Dieses und andere vorteilhafte Merkmale werden mit der vorliegenden Erfindung geschaffen.

Offenbarung der Erfindung

Es wird eine Hüftgelenkpfanne geschaffen, die, wenn gewünscht, Knochenschrauben aufnehmen kann. Es sind Schraubenlöcher vorhanden, die an sich mit einem integralen Verschluß verschlossen sind, wobei der Verschluß herausgebrochen werden kann, um das Schraubenloch zu einem Durchgangsloch zur Aufnahme einer Knochenschraube zu machen. Der Verschluß kann, wenn gewünscht, an Ort und Stelle verbleiben, wenn das Schraubenloch nicht zur Aufnahme einer Knochenschraube benötigt wird, so daß Wanderung von Verschleißabrieb aus dem Inneren der Hüftgelenkpfanne aus der Pfanne heraus durch ein offenes nicht benutztes Schraubenloch verhindert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine im allgemeinen halbkugelartige schalenförmige Pfanne mit einer Innenfläche und einer Außenfläche geschaffen, die eine Pfannenwand dazwischen bilden. Die Pfannenwand weist wenigstens ein Blindloch in der Innenfläche auf. Das Blindloch endet nahe genug an der Außenfläche der Pfanne, um einen dünnen Verschluß integral mit der Pfannenwand zu belassen, der das Blindloch abschließt und von der Außenseite der Pfanne trennt. Der Verschluß weist wenigstens einen Abschnitt auf, der so dünn ist, daß der Verschluß aus der Pfannenwand herausgebrochen werden kann, um aus dem Blindloch ein Durchgangsloch zu machen, das Verbindung von der Innenseite der Pfanne nach außen herstellt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hüftgelenkpfanne zu schaffen, die dem Arzt die Wahl läßt, Knochenschrauben zur Befestigung der Pfanne in dem Hüftgelenk zu nutzen oder nicht, wobei Schraubenlöcher verschlossen sind, die nicht zur Aufnahme einer Knochenschraube ausgewählt werden, so daß Wanderung von Verschleißabrieb aus dem Inneren der Pfanne nach außen durch offene, nicht benutzte Schraubenlöcher verhindert wird.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden Beschreibungen einer bevorzugten Ausführung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Hüftgelenkpfanne, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und teilweise als Schnitt dargestellt ist.
Fig. 2 ist eine axiale Ansicht der Hüftgelenkpfanne in Fig. 1 in den Hohlraum der Hüftgelenkpfanne hinein.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Pfannenwand der Hüftgelenkpfanne in Fig. 1, die einen Schnitt durch ein Schraubenloch zeigt.

Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung

Insbesondere in Fig 1 und 2 ist eine Hüftgelenkpfanne 10 dargestellt, die allgemein als halbkugelförmige Schale geformt ist, die durch eine äußere halbkugelförmige Fläche 2 und eine innere halbkugelförmige Fläche 14 begrenzt wird, deren Mittelpunkte auf einer gemeinsamen Achse 16 liegen. Die Innen- und die Außenfläche 12 und 14 bilden eine Pfannenwand dazwischen. Vorzugsweise ist der Mittelpunkt 20 der Innenfläche 14 axial gegenüber dem Mittelpunkt 22 der Außenfläche 12 so versetzt, daß die Pfannenwand 12 keine konstante Dicke hat. Die Pfannenwand 18 ist in der Nähe des Scheitelpunktes 24 dicker als in der Nähe des Randes 26.
Pfannenwand 18, die vorzugsweise aus massivem Titanmetall besteht, weist aufgrund von Aussparungen 30 in der Außenfläche 12 Bereiche verringerter Dicke 28 auf. Die Aussparungen 30 sind mit einer porösen Titanbeschichtung 32 bis zu einer Höhe gefüllt, die im wesentlichen mit Außenfläche 12 bündig ist. Die poröse Beschichtung 32 bildet eine Oberfläche, die die Haftung von Knochenzement an der Hüftgelenkpfanne 10 fördert, und mit der das Einwachsen von Knochen in selbige beim nicht zementierten Einsatz gefördert und zugelassen wird.
Eine ringförmige Nut 34 befindet sich in der Innenfläche 14 in der Nähe von Rand 26 und nimmt einen entsprechenden elastisch verformbaren ringförmigen Vorsprung an der Außenfläche eines Polyethylen-Lagerungseinsatzes (nicht dargestellt) auf. Die ringförmige Nut 34 dient zusammen mit dem ringförmigen Vorsprung des Polyethylen- Lagerungseinsatzes dazu, den Lagerungseinsatz axial in der Hüftgelenkpfanne 10 zu halten.
Eine Vielzahl von Einkerbungen 36 ist in Umfangsrichtung um Rand 26 herum beabstandet und nimmt einen radialen Vorsprung (nicht dargestellt) des Polyethylen- Lagerungseinsatzes auf, um den Lagerungseinsatz an Drehung zu hindern.
Eine ringförmige Nut 38 mit einer planen Abschlußwand 40 und einer ringförmigen Seitenwand 42 befindet sich in der Innenfläche 14. Die ringförmige Nut 38 dient dazu, ein Positionierwerkzeug aufzunehmen, das die Hüftgelenkpfanne 10 während des Implantierens in dem Azetabulum hält und positioniert.
Ein Kuppelloch 44 ist am Scheitelpunkt 24 in koaxialer Ausrichtung auf die Achse 16 zentriert. Kuppelloch 44 wird durch eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand 46, einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 47, der sich von der Seitenwand 46 zur Innenhalbkugelfläche 14 erstreckt, und eine plane Abschlußwand 48 begrenzt. Kuppelloch 44 erstreckt sich nicht durch die Pfannenwand 18 bis zur Außenseite der Hüftgelenkpfanne 10, sondern ist an einem Ende durch Abschlußwand 48 verschlossen und ist am anderen Ende zum Inneren der Hüftgelenkpfanne 10 hin offen. Kuppelloch 44 nimmt einen entsprechend zylindrischen Vorsprung an einem Polyethylen-Lagerungseinsatz auf, um den Einsatz gegen Verschiebung in Bezug auf die Hüftgelenkpfanne 10 zu stabilisieren. Kuppelloch 44 kann auch dazu dienen, ein Positionierwerkzeug aufzunehmen.
Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 1 und 3 wird Schraubenloch 50 beschrieben. Bei der hier dargestellten Ausführung sind vorzugsweise 2 Schraubenlöcher 50 zusätzlich zu dem Kuppelloch 44 vorhanden, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung auch zusammen mit jeder beliebigen Anzahl von Schraubenlöchern eingesetzt werden kann, die über die Hüftgelenkpfanne 10 verteilt sein können, um dem implantierenden Arzt eine Wahl bezüglich der Positionen zum Einführen einer Knochenschraube zu bieten, wobei sich versteht, daß nicht alle der vorhandenen Schraubenlöcher notwendigerweise bei einer bestimmten Implantation genutzt werden. Schraubenloch 50 wird durch eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand 52, eine kugelförmige Fläche 54, die sich von der Seitenwand 52 zur inneren Halbkugelfläche 14 erstreckt, und eine plane Abschlußwand 56 begrenzt. Fläche 54 ist zum Inneren der Hüftgelenkpfanne 10 hin konkav, und ihr Mittelpunkt 58 befindet sich radial innerhalb der Innenfläche 14. Fläche 54 ist, wie dargestellt, kugelförmig, um mit einer kugelförmigen Unterseite des Kopfes einer Knochenschraube in Kontakt zu kommen. Als Alternative dazu könnte Fläche 50 konisch aufgebaut sein, um mit einer Schraube in Kontakt zu kommen, die einen Kopf mit einer konischen Unterseite hat. Schraubenloch 50 erstreckt sich nicht durch Pfannenwand 18 hindurch bis zur Außenseite von Hüftgelenkpfanne 10, sondern ist an einem Ende durch Abschlußwand 56 verschlossen und am anderen Ende zum Inneren von Hüftgelenkpfanne 10 hin offen.
Wie am besten in Fig. 3 dargestellt, schneiden die zylindrische Seitenwand 52 und die plane Endwand 56 einander, so daß ein Blindloch mit planem Boden entsteht, das sich nahezu, jedoch nicht vollständig bis zu einer kreisförmigen Schnittlinie mit der äußeren halbkugelförmigen Fläche 12 hin erstreckt. Das bewirkt, daß der Abschnitt der Pfannenwand 18, der teilweise von Schraubenloch 50 durchdrungen wird, recht dünn ist, wobei ein dünner integraler Verschluß 62 verbleibt, der Schraubenloch 50 vollständig verschließt und das Hindurchtreten von Verschleißabrieb aus dem Inneren von Hüftgelenkpfanne 10 durch Schraubenloch 50 vollständig verhindert, solange Verschluß 62 intakt bleibt und eine Einheit mit Pfannenwand 18 bildet. Es ist anzumerken, daß Schraubenloch 50 vorteilhafterweise hergestellt wird, indem ein zylindrisches Loch mit planem Boden in Pfannenwand 18 vom Inneren der Hüftgelenkpfanne 10 her spanend erzeugt wird, wobei das zylindrische Loch einen Durchmesser hat, der der zylindrischen Seitenwand 52 entspricht, und anschließend eine kugelförmige Senkbohrung hergestellt wird, die der kugelförmigen Fläche 54 entspricht. Der ebene Boden des zylindrischen Lochs wird bis auf 0,25 mm (0,010 inch) der äußeren halbkugelförmigen Fläche 12 am Umfang 64 der planen Abschlußwand 56 spanend hergestellt. Da die äußere halbkugelförmige Fläche 12 dort kugelförmig bleibt, wo sie über dem Schraubenloch 50 liegt, ist Verschluß 62 in seiner Mitte dicker als an seinen Rändern. Daher wird ein Schraubenlochverschluß 62 gebildet, der eine Einheit mit Pfannenwand 18 bildet, an seinem Umfangskreisrand 64, der sich an der zylindrischen Seitenwand 52 von Schraubenloch 50 befindet, jedoch am dünnsten ist. Die Dicke von Verschluß 62 an seinem Kreisrand wird unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Materials, aus dem die Pfannenwand 18 besteht, so ausgewählt, daß Verschluß 62 durch Anwendung einer geeigneten Kraft, so beispielsweise mit einem Lochstempel (punch), aus Pfannenwand 18 herausgebrochen werden kann, um aus dem Blindschraubenloch 50 ein Durchgangsschraubenloch zur Aufnahme einer Knochenschraube zu machen. Da Titan das Material ist, aus dem Pfannenwand 18 besteht, ist es wünschenswert, daß die Dicke am Kreisrand von Verschluß 62 geringer ist, als 0,64 mm (0,025 inch). Vorzugsweise sollte die Dicke von Verschluß 62 am Kreisrand ungefähr 0,25 mm (0,010 inch) betragen. Wenn der Arzt sich entscheidet, ein bestimmtes Schraubenloch 50 zur Aufnahme einer Knochenschraube nicht auszuwählen, wird Verschluß 62 einfach unversehrt gelassen, so daß das Schraubenloch vollständig verschlossen ist und als möglicher Weg für die Wanderung von Abrieb aus Hüftgelenkpfanne 10 heraus ausfällt. Da Verschluß 62 in seiner Mitte dicker ist, neigt er dazu, an seinem Umfangskreisrand 64 glatt aus Pfannenwand 18 herauszubrechen und eine kreisförmige Öffnung zu hinterlassen, die mit der zylindrischen Seitenwand 52 fluchtend ist. Verschluß 62 wird auf bequeme Weise an seinem Rand dünner ausgeführt, indem der Boden des Schraubenlochs spanend flach gearbeitet wird, während die Außenfläche der Hüftgelenkpfanne kugelförmig bleibt, jedoch liegen für den Fachmann andere Formen des Schraubenlochs und der Außenfläche der Pfanne auf der Hand, die das gleiche Ergebnis zur Folge haben, nämlich, daß der Verschluß vorzugsweise an seinem Rand ausbricht.
Es versteht sich auch, daß die obenstehende Beschreibung der Ausbruchverschlüsse 62, die zu Schraubenlöchern 50 gehören, auch auf den Ausbruchverschluß zutrifft, der zu Kuppelloch 44 gehört. Darüberhinaus kann die Ausbruchverschlußanordnung, die hier beschrieben wurde, auch im Zusammenhang mit jedem beliebigen Loch in einer Hüftgelenkpfanne eingesetzt werden, bei dem die Wahl des Verschlossenbleibens oder Öffnens des Lochs wünschenswert ist, und zwar unabhängig vom Einsatzzweck des Lochs.
Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere anhand einer bevorzugten Ausführung dargestellt und beschrieben wurde, versteht sich, daß der Schutzumfang der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll. Der Schutzumfang der Erfindung wird lediglich durch die beigefügten Ansprüche definiert. Es versteht sich darüber hinaus, daß Abwandlungen der speziellen Ausführung, die hier beschrieben ist, für den Fachmann auf der Hand liegen und dennoch in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Hüftgelenkpfanne (10), die mit oder ohne Knochenschrauben eingesetzt werden kann und die umfaßt: eine im allgemeinen halbkugelartige schalenförmige Pfanne mit einer Innenfläche (14) und einer Außenfläche (12), die eine Pfannenwand dazwischen bilden, wobei die Pfannenwand (18) wenigstens ein Blindloch (50) in der Innenfläche aufweist, wobei das Blindloch (50) nahe genug an der Außenfläche der Pfanne endet, um einen dünnen Verschluß (62) zu belassen, der eine Einheit mit der Pfannenwand bildet und das Blindloch abschließt sowie von der Außenseite der Pfanne trennt, wobei der Verschluß wenigstens einen Abschnitt aufweist, der so dünn ist, daß der Verschluß aus der Pfannenwand (18) herausgebrochen werden kann, um aus dem Blindloch (50) ein Durchgangsloch zu machen, das Verbindung von der Innenseite der Pfanne nach außen herstellt.

2. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, wobei der Verschluß (62) an seinem Umfangsrand am dünnsten ist, so daß der Verschluß sauber und als Einheit an seinem Umfangsrand bricht.

3. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 2, wobei das Blindloch (50) eine flache Abschlußwand aufweist.

4. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 3, wobei die Außenfläche über dem Blindloch (50) kugelförmig ist.

5. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, wobei das Blindloch (50) so aufgebaut ist, daß es eine Knochenschraube aufnimmt, wenn der Verschluß (62) herausgebrochen wurde.

6. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, wobei der dünne Abschnitt des Verschlusses (62) weniger als 0,64 mm (0,025 Inch) dick ist.

7. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 6, wobei der dünne Abschnitt des Verschlusses (62) ungefähr 0,25 mm (0,010 Inch) dick ist.

8. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 2, wobei der Umfangsrand des Verschlusses (62) weniger als 0,64 mm (0,025 Inch) dick ist.

9. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 8, wobei der Umfangsrand des Verschlusses (62) ungefähr 0,25 mm (0,010 Inch) dick ist.

10. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, wobei das Blindloch (50) ein maschinell in der Pfannenwand (18) hergestelltes Loch ist.