DE2712855A1 - Gelenk-endoprothese - Google Patents

Gelenk-endoprothese

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenk-Endoprothese, insbesondere Hüftgelenkprothese, bei der ein Gelenkkörper durch Klemmkräfte auf einem Zapfen festgehalten ist.
Aus der DT-OS 24 51 275 ist eine Gelenk-Endoprothese dieser Gattung bekannt, bei der ein Zapfen als integrales Teil eines in den Femur einsetzbaren Schafts aus einer Metallegierung ausgebildet ist. Der Zapfen ist konisch mit einem Verjüngungsverhältnis zwischen 1:10 und 1:20 ausgeführt und in einer entsprechend konischen Bohrung eines kugelförmigen Gelenkkörpers aus gesinterter Oxidkeramik selbsthemmend angeordnet. Damit soll einerseits eine feste Verbingung zwischen Gelenkkörper und Zapfen erreicht, andererseits aber die Gefahr vermieden werden, daß der Gelenkkörper bei hohen Belastungen zerspringt. Es hat sich indessen herausgestellt, daß dieses zweifache Ziel allenfalls unter besonders günstigen Bedingungen erreichbar ist und nur dann, wenn sowohl der konische Zapfen wie das komplementäre Loch im Gelenkkörper mit hächster Genauigkeit bearbeitet sind.
/ms der DT-OS 2 3 18 4 59 ist eine Gelenk-Endoprothese bekannt, hei dar ein kugelförmiger Gelenkkörper ein solbstschneidendes
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Innengewinde aufweist, mit dem er auf einen zylindrischen Zapfen aufgeschraubt ist, der aus dem Schenkelkopf eines Oberschenkelknochens herausgearbeitet ist. Dadurch ist der Gelenkkörper zwar formschlüssig gegen* axiales Abziehen vom Zapfen gesichert; einem unbeabsichtigten Abschrauben des Gelenkkörpers vom Zapfen wirken indessen nur Klemmkräfte entgegen, deren Wirkung nicht genügend zuverlässig ist. Man könnte zwar den Gelenkkörper auf dem Zapfen zusätzlich durch eine radiale Schraube sichern, doch würde die dafür erforderliche Bohrung den Gelenkkörper und den Zapfen in unter Umständen unzulässiger Weise schwächen.
Entsprechendes gilt für eine andere, aus der DT-OS 23 40 734 bekannte Gelenk-Endoprothese, bei der ein mit Außengewinde versehener Zapfen an einem in den Femur einsetzbaren Schaft ausgebildet und auf den Zapfen ein kugelförmiger Gelenkkörper aus gesinterter Oxidkeramik aufgeschraubt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenk-Endoprothese der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß die Verbindung zwischen dem Gelenkkörper und dem Zapfen einerseits hinreichend fest ist, andererseits aber die Gefahr vermeidet, daß der Gelenkkörper bei hohen Belastungen zerspringt.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmkräfte durch einen in Gegenwart von Flüssigkeit quellfähigen Spreizkörper erzeugt sind, der zusätzlich zu dem Zapfen im Gelenkkörper aufgenommen ist.
Die Erfindung ist bei zylindrischen Zapfen mit kreisförmiger oder nicht-kreisförmiger, beispielsweise elliptischer Basisfläche, und bei prismatischen Zapfen ebenso anwendbar wie bei kegelstumpfförmigen Zapfen mit kreisförmiger oder nicht-kreisförmiger Grundfläche und bei pyramidenstumpfförmigen Zapfen. In jedem Fall läßt sich erreichen, daß der Spreizkörper nach dem Implantieren der Prothese stets hinreichend mit Gewebsflüssigkeit versorgt wird, um im gewünschten Maß zu quellen und anschließend seinen gequollenen Zustand beizubehalten. Größe und Richtung der beim Quellen entstehenden Spreiz- oder Klemmkräfte lassen sich durch die Dimensio-
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nierung des Spreizkörpers in gewünschter Weise festlegen. Für die Erfindung ist es nicht entscheidend, ob der Zapfen ein Fortsatz eines in einen Knochen einsetzbaren Schafts ist oder ob der Zapfen selbst als Gelenkkörper ausgebildet ist. So ist als Zapfen im Sinne der Erfindung auch ein Prothesenteil zu verstehen, das, wie beispielsweise aus der DT-OS 23 18 459 bekannt, eine teilweise zapfenförmig ausgebildete Außenseite aufweist und mit dieser in einen Beckenknochen eingebettet ist und eine sphärische Innenfläche aufweist, die eine Gelenkpfanne bildet.
Unabhängig davon, welche Gestaltung und Funktion der Zapfen im einzelnen aufweist, kann der Spreizkörper hülsenförmig gestaltet und rings um den Zapfen angeordnet sein. Dann übt der Spreizkörper im gequollenen Zustand im wesentlichn radiale Kräfte auf den Zapfen einerseits und auf den ihn umgebenden Gelenkkörper andererseits aus. In diesem Fall ist es nicht nötig, daß Zapfen und Gelenkkörper einander unmittelbar berühren; dies kann zur Vermeidung elektrolytischer Spannungskorrosion wesentlich sein, wenn Zapfen und Gelenkkörper aus Metall bestehen.
Die hülsenförmige Gestaltung des Spreizkörpers kann dadurch weitergebildet sein, daß der Spreizkörper durch sein Quellen formschlüssig in Unebenheiten der Mantelfläche des Zapfens und/oder der Innenwand des Gelenkkörpers verankert ist. Die Unebenheiten können beispielsweise von ringförmigen und/oder achsparallelen Nuten in den einander gegenüberliegenden Wänden des Zapfens und des Gelenkkörpers gebildet sein, wie sie aus der DT-OS 21 34 318 bekannt sind, wo sie die Aufgabe haben, Kitt oder Leim aufzunehmen.
Wenn der Zapfen mit einem Außengewinde und der Gelenkkörper mit einem Innengewinde versehen ist, kann eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen, hülsenförmigen Spreizkörpers darin bestehen, daß der Spreizkörper schon vor dem Quellen ein Innengewinde aufweist, mit dem er auf den Zapfen aufgeschraubt ist, und ein Außengewinde, mit dem er in den Gelenkkörper eingeschraubt ist. Dadurch bildet der Spreizkörper schon vor dem Quellen eine in axialer Richtung formschlüssige Verbindung zwischen Zapfen und
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Gelenkkörper; zusätzlich verhindern die durch das Quellen des Spreizkörpers entstehenden radialen Klemm- oder Spreizkräfte eine Relativdrehung zwischen Zapfen und Gelenkkörper zuverlässig. Es ist selbstverständlich möglich, durch Unebenheiten der oben beschriebenen Art, beispielsweise achsparallele Nuten im Zapfen und/oder Gelenkkörper zusätzlich dafür zu sorgen, daß durch Quellen des Spreizkörpers eine formschlüssige Verdrehsicherung entsteht.
Auch ist es möglich, daß die innere und äußere Mantelfläche des hülsenförmigen Spreizkörpers sich zum Ende des Zapfens hin erweitern und an komplementären Flächen des Zapfens und des Gelenkkörpers anliegen. Diese Ausführungsform setzt voraus, daß der Spreizkörper bei der Montage hinreichend verformbar ist.
Eine zweckmäßige Alternative zur Anordnung des Spreizkörpers rings um den Zapfen besteht darin, daß der Zapfen entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 24 46 478.8 eine von seinem Ende ausgehende Ausnehmung aufweist, die den Spreizkörper aufnimmt. In diesem Fall erzeugt der Spreizkörper beim Quellen ebenfalls radiale Kräfte, doch wirken diese nur nach außen, so daß sie den im Querschnitt ringförmigen Zapfen weiten und gegen den Gelenkkörper drücken.
Ein Ausweichen des quellenden Spreizkörpers in axialer Richtung kann auf verschiedene Weise verhindert werden, beispielsweise durch eine nach innen gerichtete Umbördelung des Zapfens an dessen Ende. Auch kann der Zapfen an seiner Innenseite mit Unebenheiten, beispielsweise ringförmigen Nuten versehen sein, in denen der Spreizkörper sich beim Quellen formschlüssig verankert, wie dies oben im Zusammenhang mit der hülsenförmigen Gestaltung des Spreizkörpers beschrieben ist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Spreizkörper sich zum Ende des Zapfens hin verjüngt und die Ausnehmung des Zapfens eine komplementäre Form hat.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn der in einer Ausnehmung des Zapfens aufgenommene Spreizkörper mindestens einen Kanal aufweist, der einen Flüssigkeitsvorrat am Boden der Ausnehmung des
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Zapfens mit dem.vom Boden entfernten Ende des Spreizkörpers verbindet.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann der Spreizkörper schon vor dem Quellen einen von der Kreisform abweichenden, der Querschnittsform des Zapfens und/oder des Gelenkkörpers angepaßten Querschnitt haben.
Der Spreizkörper kann zumindest teilweise aus Polyamid bestehen. Auch andere organische Kunststoffe mit ausreichendem Quellvermögen sind für den Spreizkörper geeignet.
Der Spreizkörper kann aber auch zumindest teilweise aus quellfähigem anorganischen Werkstoff bestehen. Beispielsweise sind anorganische Werkstoffe bekannt, die durch kristalline Anlagerung von Wasser quellfähig sind.
Unabhängig davon, ob er im wesentlichen aus organischem oder anorganischem Werkstoff besteht, kann der Spreizkörper in Längsrichtung des Zapfens verlaufende, das Quellen in dieser Richtung behindernde Fasereinlagen enthalten. Damit wird eriächt, daß der Spreizkörper im wesentlichen nur radial quillt.
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Ausführungsboispiele mit weiteren Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Axialschnittzeichnungen von Hüftgelenkprothesen beschrieben.
Jede der in Fig.1 bis 4 dargestellten Hüftgelenkprothesen weist einen Schaft K) aus einer Metallegierung auf, der sich bis zu einem an ihm ausgebildeten Bund 11 in einen Schenkelknochen eintreiben läßt. Oberhalb des Bundes 11 ist ein mit dem Schaft einstückiger Zapfen 12 vorgesehen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.1 weist der Zapfen 12 in seinem oberen Bereich eine kegelstumpfförmige Außenfläche 14a und eine von seinem Ende ausgehende Ausnehmung 16 auf. Die Ausnehmung 16 ist in ihrem oberen Bereich ebenfalls kegelstumpfförmig mit gleicher Verjüngungsrichtung, jedoch etwas kleinerem Kegelwinkel wie die Außenfläche 14a gestaltet und hat einen mit verhältnismäßig großem Radius ausgerundeten Boden 18. Auf dem Zapfen 12 ist ein aus hochreinem Aluminiumoxid bestehender, kugelförmiger Gelenkkörper 20 mit Preßsitz befestigt. Der Gelenkkörper 20 weist zu diesem Zweck ein radiales Loch 2 2a auf, das sich mit gleichem Kegelwinkel wie die Außenfläche 14a verjüngt und in seinem inneren Endbereich eine Erweiterung 24 aufweist. Die Ausnehmung 16 ist zum großen Teil von einem Spreizkörper 30aausgefüllt, der aus einem in Gegenwart von Flüssigkeit quellfähigen Werkstoff besteht und einen axialen Kanal 31 von verhältnismäßig geringem Durchmesser aufweist. Der Kanal 31 sorgt dafür, daß Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorrat 33 am Boden 18 der Ausnehmung 16 alle Bereiche des Spreizkörpers 30a erreichen kann, so daß dieser gleichmäßig quillt und dementsprechend auf seiner gesamten Länge einen im wesentlichen gleich großen Druck auf die Innenwand des Zapfens 12 ausübt. Die kegelstumpfförmige Außenfläche 14a des Zapfens 12 wird dadurch fest gegen die Wand des Lochs 22a gedrückt; daraus ergibt sich eine feste reibschlüssige Verbindung zwischen Zapfen und Gelenkkörper.
Bei der in Fig.2 dargestellten Hüftgelenkprothese ist im oberen Bereich des Zapfens 12 ein Außengewinde 14b ausgebildet und auf dieses ist ein hülsenförmiger Spreizkörper 30b aus ebenfalls in Gegenwart von Flüssigkeit quellfähigem. Werkstoff aufge-
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schraubt. Auf den Spreizkörper 30b ist ein kugelförmiger Gelenkkörper 20 aufgeschraubt, der zu diesem Zweck ein Gewindeloch 22b aufweist.
Bei der in Fig.3 dargestellten Hüftgelenkprothese weist der Zapfen 12 in seinem oberen Bereich eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 14c auf, die mit Längs- und Quernuten versehen und von einem hülsenförmigen Spreizkörper 30c aus in Gegenwart von Flüssigkeit quellfähigem Werkstoff umschlossen ist. Auf den Spreizkörper 30c ist ein kugelförmiger Gelenkkörper 20 aufgesteckt, der zu diesem Zweck ein im wesentlichen zylindrisches, jedoch ebenfalls mit Längs- und Quernuten versehenes Loch22b aufweist. Durch Quellen ist der Spreizkörper 30c in die genannten Nuten eingedrungen.
Bei der in Fig.4 dargestellten Hüftgelenkprothese weist der Zapfen 12 eine kegelstumpfförmige Außenfläche 14d auf, die im Gegensatz zu Fig.1 ihren größten Durchmesser am Ende des Zapfens hat und von einem hülsenförmigen Spreizkörper 30d umschlossen ist. Auf den Spreizkörper 3Od ist ein Gelenkkörper 20 aufgesteckt, der ein radiales, sich nach innen kegelstumpfförmig erweiterndes Loch 22d aufweist. Der Spreizkörper 3Od füllt den Ringraum zwischen der Außenfläche 14d des Zapfens 12 und der Wand des Lochs 22d im Gelenkkörper 20 vollständig aus; dementsprechend verjüngen sich seine Innen- und Außenfläche kegelstumpfförmig vom Ende des Zapfens 12 weg.
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Claims (12)

Ansprüche
1. Gelenk-Endoprothese, insbesondere Hüftcjelenkprothese, bei der ein Gelenkkörper durch Klemmkräfte auf einem Zapfen festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Klemmkräfte durch einen in Gegenwart von Flüssigkeit quellfähigen Spreizkörper (30a;30b;30c;3Od) erzeugt sind, der zusätzlich zu dem Zapfen (12) im Gelenkkörper (20) aufgenommen ist.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (30b;30c;3Od) hülsenförmig gestaltet und rings um den Zapfen (12) angeordnet ist.
3. Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (30b;30c;3Od) durch sein Quellen formschlüssig in Unebenheiten der Mantelfläche des Zapfens (12) und/oder der Innenwand des Gelenkkörpers (20) verankert ist.
4. Prothese nach Anspruch 2 oder 3, bei weLcher der Zapfen mit einem Außengewinde und der Gelenkkörper mit einem Innengewinde versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Spreizkörper (30b) schon vor dem Quellen ein Innengewinde aufweist, mit dem er auf den Zapfen (12) aufgeschraubt ist, und ein Außengewinde, mit dem er in den Gelenkkörper (20) eingeschraubt ist.
5. Prothese nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die innere und äußere Mantelfläche des hülsenförmigen Spreizkörpers (3Od) sich zum Ende des Zapfens
(12) hin erweitern und an komplementären Flächen des Zapfens und des Gelenkkörpers (20) anliegen.
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6. Prothese nach Anspruch 1, deren Zapfen (12) eine von seinem Ende ausgehende Ausnehmung (16) aufweist, die den Spreizkörper (30a) aufnimmt.
7. Prothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Spreizkörper (30a) sich zum Ende des Zapfens (12) hin verjüngt und die Ausnehmung (16) des Zapfens eine komplementäre Form hat.
8. Prothese nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (30a) mindestens einen Kanal (31) aufweist, der einen Flüssigkeitsvorrat (33) am Boden (18) der Ausnehmung (16) des Zapfens (12) mit dem vom Boden entfernten Ende des Spreizkörpers verbindet.
9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (30a;30b;30c;3Od) schon vor dem Quellen einen von der Kreisform abweichenden, der Querschnittsform des Zapfens (12) und/oder des Gelenkkörpers (20) angepaßten Querschnitt hat.
10. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (30a;30b;30c; 30d) zumindest teilweise als Polyamid besteht.
11. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e ken η ze lehnet , daß der Spreizkörper (30a;30b;30c;30d) zumindest teilweise aus quellfähigem anorganischem Werkstoff besteht.
12. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (30a;30b;30c;30d) in Längsrichtung des Zapfens (12) verlaufende, das Quellen in dieser Richtung behindernde Fasereinlagen enthält.
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