DE60111703T2

DE60111703T2 - Modulare hüftprothese

Info

Publication number: DE60111703T2
Application number: DE60111703T
Authority: DE
Inventors: Jose Fernandez; Michael Mauldin; J. Gary MILLER
Original assignee: Exactech Inc
Current assignee: Exactech Inc
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: AU4567701A; ES2240435T3; JP2003526454A; US6319286B1; EP1191906A1; WO2001067997A1; CN1366457A; AU771968B2; CA2374072C; EP1191906A4; JP3834510B2; US6911048B2; CA2374072A1; TW487568B; HK1048584B; CN1203819C; US20020038148A1; DE60111703D1; HK1048584A1; EP1191906B1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Vollhüftgelenksplastiken und insbesondere einen modularen Hüftschaft aus drei Segmenten, der eine Austauschbarkeit zwischen Komponententeilen in allen Größen erlaubt und dennoch eine überlegene Beständigkeit gegen das Lösen von Komponenten während des Einsatzes bietet.
Der modulare Entwurf ist bei Vollhüftgelenksplastiken ein entwicklungsfähiges Konzept, das in der klinischen Literatur immer häufiger zitiert wird. Die Vorteile dieser Systeme umfassen Flexibilität ab Lager für die auf den Patienten zugeschnittene proximale und distale Kanalfüllung sowie die Anpassung an schwierige Situationen bei proximalen Deformationen und Knochenverlust. Bei diesen Entwürfen bestehen jedoch Bedenken, zu denen strukturelle Beeinträchtigungen aufgrund von Spannungen und Komponentenablösungen an den Grenzen zwischen Metall und Metall gehören.
WO 95/13757 offenbart eine modulare Hüftgelenksplastik, umfassend ein proximales Segment, das einen Hals aufweist, der fest mit einer Oberschenkelknochenkopf-Komponente verbunden werden kann, wobei das proximale Segment zudem einen sich verjüngenden männlichen Abschnitt aufweist, der sich entfernt vom Hals erstreckt, ein distales Segment, das ein proximales Ende und eine distale Spitze aufweist, wobei das distale Segment einen sich verjüngenden männlichen Abschnitt in der Nähe des proximalen Endes des Segments aufweist, und ein metaphysäres Segment, das ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei das metaphysäre Segment zudem ein durch das Segment verlaufendes axiales Loch besitzt. Das axiale Loch weist erste und zweite sich verjüngende weibliche Abschnitte auf, wobei der erste sich verjüngende weibliche Abschnitt benachbart zum proximalen Ende des metaphysären Segments angeordnet und in seiner Größe derart bemessen ist, dass er fest haftend in den sich verjüngenden männlichen Abschnitt des proximalen Segments eingreifen kann, und der zweite sich verjüngende weibliche Abschnitt benachbart zum distalen Ende des metaphysären Segments angeordnet und in seiner Größe derart bemessen ist, dass er fest haftend in den sich verjüngenden männlichen Abschnitt des distalen Segments eingreifen kann.
Gemäß der Erfindung umfassen in einer derartigen modularen Hüftgelenksplastik der sich verjüngende männliche Abschnitt des distalen Segments und der zweite sich verjüngende weibliche Abschnitt des metaphysären Segments und/oder der sich verjüngende männliche Abschnitt des proximalen Segments und der erste sich verjüngende weibliche Abschnitt des metaphysären Segments jeweils einen sich konisch verjüngenden Abschnitt, der in einen allgemein parabolischen Abschnitt übergeht.
Die ineinander übergehende sich konisch verjüngende bzw. sich parabolisch verjüngende Geometrie eines jeden sich verjüngenden Abschnitts stellt eine ausreichende Berührfläche auf den Verjüngungen her und verringert die Grenzflächen-Berührspannun gen und internen Körperspannungen bei Biegebelastungen der männlichen bzw. weiblichen Verjüngungsverbindungen. Die sich konisch verjüngenden Abschnitte weisen jeweils Verjüngungswinkel im Bereich von ungefähr 1° bis ungefähr 2,5° auf, damit sie eine verbesserte Torsionsbeständigkeit an den Verjüngungsverbindungen aufweisen. Das proximale Segment kann festsitzend in das proximale Ende des metaphysären Segments eingreifen, damit die axialen Löcher ausgerichtet werden, die im proximalen und im metaphysären Segment ausgebildet sind. Das proximale Ende des distalen Segments kann festsitzend in das distale Ende des metaphysären Segments eingreifen, damit die axialen Löcher ausgerichtet werden, die im distalen und im metaphysären Segment ausgebildet sind.
Wahlweise ist das proximale Segment mit einem Durchgangsloch ausgebildet, und das distale Segment ist mit einem Gewindeloch ausgebildet, und zwar benachbart zu seinem proximalen Ende. Diese Löcher können mit dem axialen Loch des metaphysären Segments ausgerichtet werden. Eine Schraube, die in ihrer Größe so bemessen ist, dass sie durch die ausgerichteten Löcher passt, wird mit ihrem Gewinde in das Gewindeloch eingedreht, das im distalen Segment ausgebildet ist, damit der feste Sitz der Prothesenkomponenten verstärkt wird, falls dies erwünscht ist.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile: a) überlegene Beständigkeit gegen ein Lösen der Komponenten durch das Vergrößern der sich verjüngenden Berührfläche und das Verringern von Berührspannungen durch Biege- und Torsionsbelastungen an den Verjüngungsverbindungen; b) intraoperative Flexibilität durch die Modularität; c) vollständige Austauschbarkeit jedes beliebigen Segments mit jedem beliebigen anderen Segment; d) Einstellbarkeit eines jeden Segments für die Vorwärtskrümmung und Rückwärtskrümmung unabhängig von der Position der anderen Segmente, so dass ein universaler Entwurf für Anwendungen in der linken und rechten Hüfte möglich ist; e) unabhängige Wahl der Schenkellänge und des Prothesenversatzes; f) Erst- und Revisionsanwendung mit dem gleichen System; g) der Chirurg kann die Vorrichtung auf die Anatomie des Patienten maßschneidern, und dies auch im Fall einer Revisionsoperation, die zu einem Knochenverlust führen könnte; und h) der Einsatz aller Arten und Größen von Oberschenkelkopfkomponenten.
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Patentschrift aufgenommen sind und einen Teil von ihr bilden, erläutern die ausführliche Beschreibung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die Zeichnungen dienen zusammen mit der ausführlichen Beschreibung der Erklärung der Prinzipien der Erfindung. Selbstverständlich sind sowohl die Zeichnungen als auch die Beschreibung nur zu Erklärungszwecken gedacht und schränken die Erfindung nicht ein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der modularen Hüftprothese der Erfindung;
2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der proximalen Komponente der Erfindung im Querschnitt;
3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der metaphysären Komponente der Erfindung im Querschnitt;
4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der metaphysären Komponente der Erfindung entlang der Linie A-A in 3;
5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der distalen Komponente der Erfindung im Querschnitt;
6 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der distalen Komponente der Erfindung entlang der Linie B-B in 5;
7 eine Seitenansicht der verbundenen proximalen, metaphysären und distalen Komponenten einer Ausführungsform der modularen Hüftprothese der Erfindung im Querschnitt; und
8 eine Seitenansicht der proximalen, metaphysären und distalen Komponenten in 7 im Querschnitt, die die Abmessungen der Verjüngungen und Übergänge erläutert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1–8 zeigen eine erste Ausführungsform der modularen Hüftprothese der Erfindung, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist. In den verschiedenen Darstellungen werden gleiche Bezugszeichen dazu verwendet, gleiche Komponenten zu kennzeichnen. Die Hüftprothese 10, siehe 1, umfasst allgemein: a) ein proximales Segment 12; b) ein metaphysäres Segment 14; und c) ein distales Segment 16. Wahlweise kann die Schraube 18 mit einem Gewinde dazu verwendet werden, den festen Sitz der Segmente 12, 14 und 16 ineinander zu verbessern, siehe die folgende Beschreibung. In dieser Ausführungsform sind das proximale Segment 12, das metaphysäre Segment 14 und das distale Segment 16 jeweils als Einzelteil konstruiert. Dadurch können die Segmente jeweils unabhängig voneinander bemessen werden. Diese Fähigkeit der unabhängigen Bemessung der Größe verleiht der Prothese Modularität. D. h., der Chirurg kann unter sehr vielen Prothesenanordnungen wählen, um sich an praktisch jede anatomische Bedingung anzupassen, die bei der Operation auftritt. Vorteilhafterweise wird die modulare Hüftprothese 10 der Erfindung mit bekannten Knochenzement-Implantationsverfahren implantiert. Man kann sie wahlweise in einem Modus ohne Zement implantieren, wobei Applikationen mit Knochenkontaktoberflächen verwendet werden, die Fachleuten geläufig sind.
Das proximale Segment 12, siehe 2, enthält einen Hals 20, der ausgebildet ist mit: a) einem winkelig versetzten Arm 21, der in einer sich verjüngenden männlichen Säule 22 endet; b) einem Erweiterungsteil 24, das sich vom Hals 20 weg erstreckt, mit einem sich verjüngenden männlichen Abschnitt 25 versehen ist und in einem zylindrischen Nippel 26 endet; und c) einem segmentierten Loch 27, das durch den Hals 20, das Erweiterungsteil 24 und den Nippel 26 verläuft. Das proximale Segment 12 ist bevorzugt aus einer hochfesten bioverträglichen Titanlegierung aufgebaut. Das proximate Segment 12 kann jedoch auch aus anderen bioverträglichen Materialien konstruiert werden, beispielsweise Kobalt-Chrom-Legierung, rostfreiem Stahl und Verbundwerkstoffen. Die äußere Oberfläche des proximalen Segments 12 wird in der Endbearbeitung bevorzugt poliert, und zwar mit einer mittleren Oberflächenrauheit von 0,81 Mikrometer (32 Mikro-Inch) oder weniger, die durch Rauhtiefenmessung bestimmt wird. Die äußere Oberfläche kann auch mit bekannten Oberflächenbearbeitungsverfahren matt geglättet oder spanabhebend bearbeitet werden.
Die sich verjüngende Säule 22 des proximalen Segments 12 ist in ihrer Größe so bemessen, dass sie festsitzend in den sich verjüngenden komplementären weiblichen Abschnitt einer Oberschenkelkopfkomponente (nicht dargestellt) eingreift. Ein Fachmann kann sofort sehen, dass man das proximale Segment 12 so konstruieren kann, dass es zu allen Arten und Materialien von Oberschenkelkopfkomponenten passt. Im Arm 21 und der Säule 22 ist auf jeder Seite des proximalen Segments 12 eine Hinterschneidung 23 ausgebildet, die den Bewegungsbereich zwischen den Hals 20 und der Hüftgelenkskomponente (nicht dargestellt) eines Vollhüftgelenks-Ersatzsystems vergrößert und den Eingriff eines Oberschenkelkopf-Entfernungswerkzeugs (nicht dargestellt) erleichtert, falls der Oberschenkelkopf während der Reparatur oder Revision der Hüftprothese 10 vom proximalen Segment 12 abgenommen werden muss.
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst der sich verjüngende Abschnitt 25 des Erweiterungsteils 24 einen sich konisch verjüngenden männlichen Abschnitt 25a, der in einen im Allgemeinen parabolisch geformten sich verjüngenden männlich Abschnitt 25b übergeht, der einen Übergangsradius R2 von ungefähr 0,65 Zentimeter (0,25 Inch) hat (siehe 2 und 8). Die parabolische Geometrie des sich verjüngenden Abschnitts 25b verringert die Grenzflächen-Berührspannungen und inneren Körperspannungen bei Biegebelastung zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt 25 und dem komplementären sich verjüngenden weiblichen Abschnitt 33 des metaphysären Segments 14 (wird im Weiteren beschrieben). In der bevorzugten Ausführungsform weist der sich konisch verjüngende Abschnitt 25a einen Verjüngungswinkel im Bereich von ungefähr 1° bis ungefähr 2,5° auf, damit an der Verjüngungsverbindung des proximalen und des metaphysären Abschnitts eine höhere Torsionsbeständigkeit vorhanden ist. In der erläuternden Ausführungsform der Erfindung, die in 8 dargestellt ist, hat der sich konisch verjüngende Abschnitt 25a eine Länge von ungefähr 0,97 Zentimeter (0,43 Inch), und der sich parabolisch verjüngende Abschnitt 25b eine Länge von ungefähr 0,23 Zentimeter (0,09 Inch). Für diese Verjüngungslängen des Erläuterungsbeispiels beträgt das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge ungefähr 21 Prozent. In den bevorzugten Ausführungsformen sollte das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge im Bereich von ungefähr 5 Prozent bis zu ungefähr 30 Prozent liegen. Dieser Bereich stellt eine ausreichende Berührfläche der Verjüngungen sicher und erzeugt so wenig scharfe Ecken wie möglich auf dem sich parabolisch verjüngenden Abschnitt 25b, die zu hohen punktförmigen Berührspannungen an der Verjüngungsverbindung des proximalen und des metaphysären Abschnitts führen können, wenn die Prothese Biegebelastungen ausgesetzt wird. In der bevorzugten Ausführungsform weist der sich konisch verjüngende Abschnitt 25a einen Übergangsradius R1 von ungefähr 0,23 Zentimeter (0,09 Inch) auf (siehe 8). Der komplementäre sich konisch verjüngende Abschnitt 33a des sich verjüngenden weiblichen Segments 33 weist einen Übergangsradius R3 von ungefähr 0,13 Zentimeter (0,05 Inch) auf. Diese unterschiedlichen Radien erzeugen verringerte Spannungszustände an der Verjüngungsverbindung zwischen dem proximalen und dem metaphysären Segment in der Nähe des Spalts G (siehe 7), die entstehen, wenn das proximale und das metaphysäre Segment verbunden sind. Die Geometrien und Radien der sich verjüngenden Abschnitte 25 und 33 kann man vorteilhaft auch für alle Größen des proximalen Segments 12 und des metaphysären Segments 14 verwenden. Dadurch verbessert sich die Austauschbarkeit unterschiedlicher Größen und damit die Modularität zwischen den proximalen und den metaphysären Segmenten.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Nippel 26 eine Länge von ungefähr 0,46 Zentimeter (0,18 Inch), damit der Momentenarm des Erweiterungsteils 24 zunimmt (siehe 2 und 8) und dadurch beim Aufbau von Biegespannungen in der Prothese die Entlastung der Verjüngungsverbindung zwischen dem proximalen und dem metaphysären Segment unterstützt. Wie bei den obigen Verjüngungsgeometrien und Übergangsradien kann man die Länge des Nippels 26 auch für alle Größen des proximalen Segments 12 verwenden. Der Nippel 26 ist in seiner Größe kleiner bemessen als der Durchmesser der Abschnitte 32a, 32b und 32c des Durchgangslochs 32 im metaphysären Segment 14 (wird im Folgenden beschrieben). Wird beim Zusammenbau der Prothesenkomponenten (siehe 7 und die folgende Beschreibung) das Erweiterungsteil 24 des proximalen Segments 12 gleitend im Durchgangsloch 32 aufgenommen, so berührt der Nippel 26 die Seitenwand des Lochs 32 zunächst nicht. Beim Ausüben einer ausreichenden Last auf den Oberschenkelkopf der Prothese (nicht dargestellt) berührt der Nippel 26 die Seitenwand des mittleren Lochsegments 32b des Lochs 32 und überträgt dadurch einen Teil der erzeugten Biegespannung weg von der Verjüngungsverbindung zwischen dem proximalen und dem metaphysären Segment.
Das segmentierte Loch 27 des proximalen Segments 12, siehe nochmals 2, umfasst einen ersten geraden Abschnitt 27a, einen sich verjüngenden Mittenabschnitt 27b und einen zweiten geraden Abschnitt 27c. In der bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der Abschnitt 27b nach innen hin zum Lochabschnitt 27c mit einem Winkel von ungefähr 60°. Die Lochabschnitte 27a, 27b und 27c sind in ihrer Größe so bemessen, dass eine Schraube 18 durch das proximale Segment 12 verlaufen kann. Der Lochabschnitt 27a dient auch als Einsenkung für den Kopf der Schraube 18 und sollte so groß bemessen sein, dass sie leicht eine mechanische Betätigung aufnehmen kann, beispielsweise einen Schraubendreher oder ein Schrauberbit, damit man die Schraube 18 mit ihrem Gewinde in das Gewindeloch 42 einschrauben kann, das im distalen Segment 16 (im Weiteren ausführlicher beschrieben) ausgebildet ist, falls die Schraube 18 als Teil der Prothesenbaugruppe 10 verwendet wird.
Das metaphysäre Segment 14, siehe 3, besitzt ein proximales Ende 14a und ein distales Ende 14b. Es ist mit einem trapezförmigen Pyramidenstumpfabschnitt 30 versehen, an den sich in einem Stück ein konischer Abschnitt 31 anschließt. Im Querschnitt, siehe 4, zeigt das Profil einen allgemein trapezförmigen Abschnitt 36, der gegen einen allgemein kreisförmigen Abschnitt 35 versetzt ist. Wahlweise kann der Pyramidenabschnitt 30 so aufgebaut sein, dass das metaphysäre Segment 14 einen allgemein rechteckigen Querschnitt hat, der gegen einen allgemein kreisförmigen Abschnitt versetzt ist. Das metaphysäre Segment 14 ist bevorzugt aus einer hochfesten bioverträglichen Titanlegierung aufgebaut. Es kann jedoch auch aus anderen bioverträglichen Materialien konstruiert werden, beispielsweise Kobalt-Chrom-Legierung, rostfreiem Stahl und Verbundwerkstoffen.
Das metaphysäre Segment 14 enthält auch ein Loch 32, das einen proximalen Lochabschnitt 32a, einen mittleren Lochabschnitt 32b und einen distalen Lochabschnitt 32c umfasst. Das Lochsegment 32a, siehe 3 und 8, ist mit einem sich verjüngenden weiblichen Abschnitt 33 ausgeformt, der einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 33a umfasst, der in einen sich verjüngenden allgemein parabolisch geformten Abschnitt 33b übergeht. Die sich verjüngenden weiblichen Abschnitte 33a und 33b sind komplementär zu den sich verjüngenden männlichen Abschnitten 25a bzw. 25b des zylindrischen Abschnitts 24. In dieser Ausführungsform weist der sich konisch verjüngende Abschnitt 33a einen Verjüngungswinkel von ungefähr 1° bis zu ungefähr 2,5° auf. Seine Länge beträgt ungefähr 1,27 Zentimeter (0,50 Inch), und der Übergangsradius R3 (oben bereits angesprochen) ungefähr 0,13 Zentimeter (0,05 Inch). Der sich parabolisch verjüngende Abschnitt 33b hat eine Länge von ungefähr 0,23 Zentimeter (0,09 Inch) und einen Übergangsradius R4 von ungefähr 0,65 Zentimeter (0,25 Inch) (siehe 8). Für die obenstehenden Verjüngungslängen, die der Erläuterung dienen, beträgt das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge ungefähr 18 Prozent. Die sich verjüngenden Abschnitte 33a und 33b sind in ihrer Größe so bemessen, dass sie nach dem Einsetzen des zylindrischen Abschnitts 24 in das Loch 32 fest in den sich verjüngenden Abschnitten 25a bzw. 25b sitzen. Wie bei den sich verjüngenden Abschnitten 25a und 25b des zylindrischen Abschnitts 24, sollte das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge bei den sich verjüngenden Abschnitten 33a und 33b zwischen ungefähr 5 Prozent und ungefähr 30 Prozent liegen, damit verringerte Berührspannungen und internen Spannungen im Bereich der proximalen bzw. metaphysären Verjüngungsverbindung sichergestellt sind. Wie bereits oben beim proximalen Segment 12 angesprochen können die gleichen Verjüngungsgeometrien und Übergangsradien für die sich verjüngenden Abschnitte 33a und 33b für alle Größen des metaphysären Segments 14 verwendet werden, damit die proximalen und metaphysären Komponenten leichter austauschbar sind und dadurch die Modularität der Prothese 10 gefördert wird.
Das Lochsegment 32c des metaphysären Lochs 32, siehe nochmals 3 und 8, ist mit einem sich verjüngenden Abschnitt 34 ausgebildet, der einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 34a und einen sich verjüngenden allgemein parabolisch geformten Abschnitt 34b umfasst. Die sich verjüngenden Abschnitte 34a und 34b sind in ihrer Größe so bemessen, dass sie nach dem Einsetzen des proximalen Endes 16a des distalen Segments 16 in das Loch 32 des metaphysären Segments 14 (im Weiteren ausführlicher erklärt) fest auf den zugehörigen sich verjüngenden männlichen Abschnitten 43a bzw. 43b des distalen Segments 16 sitzen. In dieser Ausführungsform hat der sich konisch verjüngende Abschnitt 34a eine Länge von ungefähr 1,30 Zentimeter (0,51 Inch), einen Verjüngungswinkel im Bereich von ungefähr 1° bis zu ungefähr 2,5° und einen Übergangsradius R5 von ungefähr 1,27 Zentimeter (0,50 Inch). Der sich parabolisch verjüngende Abschnitt 34b hat eine Länge von ungefähr 0,23 Zentimeter (0,09 Inch) und einen Übergangsradius R6 von ungefähr 0,65 Zentimeter (0,25 Inch) (siehe 8). Für die obenstehenden Verjüngungslängen, die der Erläuterung dienen, beträgt das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge ungefähr 18 Prozent. Wie bei den anderen oben angesprochenen sich verjüngenden Abschnitten der Prothese 10 sollte das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge zwischen ungefähr 5 Prozent und ungefähr 30 Prozent liegen, damit eine ausreichende Verjüngungsberührfläche sichergestellt ist und hohe punktuelle Berührspannungen an der proximalen und metaphysären Verjüngungsverbindung so klein wie möglich werden. Wie bei den anderen beschriebenen sich verjüngenden Abschnitten können die gleichen Verjüngungsgeometrien und Übergangsradien der sich verjüngenden Abschnitte 34a und 34b für alle Größen des metaphysären Segments 14 verwendet werden, damit die Komponenten leichter austauschbar sind und dadurch die Modularität der Prothese 10 gefördert wird.
Die Geometrie des metaphysären Segments 14 erhöht die Torsionsfestigkeit der Komponente während des Einsatzes im Körper und liefert eine bessere Füllung des proximalen intramedullären Kanals. Die äußere Oberfläche des metaphysären Segments 14 kann in der Endbearbeitung poliert werden, und zwar mit einer mittleren Oberflächenrauheit von ungefähr 0,81 Mikrometer (32 Mikro-Inch) oder weniger, die durch Rauhtiefenmessung bestimmt wird. Die äußere Oberfläche kann auch mit bekannten Oberflächenbearbeitungsverfahren matt geglättet oder spanabhebend bearbeitet werden. In der bevorzugten Ausführungsform enthält die Außenfläche des metaphysären Segments 14 eine am Knochen anliegende Oberflächenbeschichtung, beispielsweise eine sandgestrahlte Oberfläche, eine Plasmaspritz-Beschichtung, eine Sintermetall-Perlenbeschichtung, eine Hydroxylapatit-Beschichtung oder andere bioaktive Beschichtungen, beispielsweise eine Bioglas-Keramik, entmineralisierter Knochen und Träger und Wachstumsfaktor und Träger. Das Aufbringen derartiger Beschichtungen auf metallischen Implantatoberflächen ist bekannt. Wahlweise kann man das metaphysäre Segment 14 mit einem distalen Ring 37 konstruieren. Der distale Ring 37 ist ein Bereich erhöhten Materials, das die gleiche Dicke hat wie die geringstmögliche Dicke der am Knochen anliegenden Beschichtung, die auf der Außenfläche des metaphysären Segments angebracht wird. Der distale Ring 37 erhöht die Wanddicke des konischen Abschnitts 31 des metaphysären Segments 14. Dadurch erhöht sich wiederum die Ermüdungsfestigkeit des konischen Abschnitts 31, da die Dicke der lokalen Wand größer wird und sie gegen Kerben geschützt wird, die durch den porösen Beschichtungsvorgang entstehen können. Bei den bevorzugten Ausführungsformen sollte der distale Ring 37 bei kleineren Größen des metaphysären Segments 14 verwendet werden, bei denen die Seitenwand des konischen Abschnitts 31 in der Nähe des distalen Endes 14b relativ dünn sein kann. Fachleute können die Höhe der örtlichen Spannungen auf dem konischen Abschnitt 31, bei denen der Gebrauch des distalen Rings 37 für eine bestimmte Größe des metaphysären Segments 14 erforderlich sein kann, leicht ermitteln.
Das distale Segment 16, siehe 5, ist mit einem proximalen Ende 16a und einer distalen Spitze 16b ausgebildet und enthält zahlreiche geschärfte längsgerichtete Rillen 40, die sich über einen Teil der Länge seiner Außenfläche erstrecken. Die scharfen Kanten der Rillen 40 graben sich in die kortikale Knochenwand des intramedullären Kanals ein, damit die Torsionsfestigkeit des distalen Segments 16 während des Gebrauchs der Prothese im Körper erhöht wird. Das distale Segment 16 ist wahlweise mit einem koronalen Schlitz 41 ausgebildet, der an der distalen Spitze 16b beginnt und sich über einen Teil der Länge des Segments hin zur proximalen Seite fortsetzt. Der koronale Schlitz 41 erhöht die Flexibilität des distalen Segments 16. Diese erhöhte Flexibilität verhindert die Konzentration von Spannungen an der distalen Spitze 16b bei Belastung der Prothese und erlaubt es der Prothese, sich besser an die Krümmung des intramedullären Kanals anzupassen. Für Fachleute ist ersichtlich, dass man die Länge der längsgerichteten Rillen 40 hinsichtlich des Gesamtentwurfsplans der Prothese leicht wie gewünscht einstellen kann, damit die Prothese Torsionsbelastungen leichter widerstehen kann. In der erläuternden Ausführungsform des distalen Segments 16, die in den Abbildungen dargestellt ist, beträgt die Länge der längsgerichteten Rillen 40 ungefähr 80 Prozent der Gesamtlänge des distalen Segments 16. Das gleiche Verhältnis der Rillenlänge zur Länge des distalen Segments kann man vorteilhaft für alle Größen des distalen Segments 16 verwenden. Für Fachleute ist erkennbar, dass man die Länge des koronalen Schlitzes 41 leicht so einstellen kann, dass der gewünschte Grad an Flexibilität im distalen Segment 16 entsteht ohne dass die Ermüdungsfestigkeit des distalen Segments unzuträglich beeinträchtigt wird.
In der bevorzugten Ausführungsform hat die distale Spitze 16b einen allgemein parabolischen axialen Querschnitt, der auch dazu dient, die Berührspannungen zwischen dem distalen Segment 16 und dem Knochen in der Nähe der distalen Spitze zu verringern. Das distale Segment 16, siehe 6, hat einen allgemein runden Querschnitt, kann jedoch auch mit anderen Querschnittsgeometrien konstruiert werden, beispielsweise sechseckig oder oval. Wahlweise kann man das distale Segment 16 mit längsgerichteten Kanälen anstelle der scharfen längsgerichteten Rillen ausbilden, um sowohl eine erhöhte Schaftflexibilität als auch den Eingriff des kortikalen Knochens im intramedullären Kanal zu erleichtern. Das in den Abbildungen dargestellte distale Segment 16 hat ein gerades Profil. Es kann jedoch auch gekrümmt sein, damit es besser zur natürlichen Biegung des intramedullären Kanals des Patienten passt. Das distale Segment 16 ist bevorzugt aus einer hochfesten bioverträglichen Titanlegierung aufgebaut. Es kann jedoch auch aus anderen bioverträglichen Materialien konstruiert werden, beispielsweise Kobalt-Chrom-Legierung, rostfreiem Stahl und Verbundwerkstoffen. Zudem ist das distale Segment 16 bevorzugt mit einer äußeren Oberfläche versehen, die in der Endbearbeitung poliert wird, und zwar mit einer mittleren Oberflächenrauheit von 0,81 Mikrometer (32 Mikro-Inch) oder weniger, die durch Rauhtiefenmessung bestimmt wird. Die Außenfläche des distalen Segments kann auch mit bekannten Oberflächenbearbeitungsverfahren matt geglättet oder spanabhebend endbearbeitet werden. Zum Vereinfachen der Befestigung des distalen Segments 16 an der kortikalen Knochenwand des intramedullären Kanals kann das distale Segment 16 auch ohne längsgerichteten Rillen ausgestattet werden, und statt dessen mit einer porösen am Knochen anliegenden Oberflächenbeschichtung versehen werden, beispielsweise einer sandgestrahlten Oberfläche, einer Plasmaspritz-Beschichtung, einer Sintermetall-Perlenbeschichtung, einer Hydroxylapatit-Beschichtung oder mit anderen bioaktiven Beschichtungen, beispielsweise einer Bioglas-Keramik, entmineralisiertem Knochen und Träger und Wachstumsfaktor und Träger.
Das distale Segment 16, siehe 5 und 8, ist benachbart zu seinem proximalen Ende 16a auch mit einem Gewindeloch 42 versehen. Die Größe des Gewindelochs 42 ist so bemessen, dass die Schraube 18 nach dem Einsetzen mit ihrem Gewinde in die ausgerichteten Löcher des proximalen Segments 12, des metaphysären Segments 14 und des distalen Segments 16 in das Loch eingedreht werden kann (siehe die folgende Beschreibung). Am distalen Segment 16 ist benachbart zum proximalen Ende 16a ein sich verjüngender männlicher Abschnitt 43 ausgebildet. Das sich verjüngende Segment 43 umfasst einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 43a und einen sich verjüngenden allgemein parabolisch geformten Abschnitt 43b. Die sich verjüngenden männlichen Abschnitte 43a und 43b sind in ihrer Größe so bemessen, dass sie nach dem Einsetzen des proximalen Endes 16a des distalen Segments 16 in das Loch 32 des metaphysären Segments 14 festsitzend in die zugehörigen sich verjüngenden weiblichen Abschnitte 34a bzw. 34b des metaphysären Segments 14 eingreifen. In dieser Ausführungsform hat der sich konisch verjüngende Abschnitt 43a eine Länge von ungefähr 1,22 Zentimeter (0,48 Inch), einen Verjüngungswinkel im Bereich von ungefähr 1° bis ungefähr 2,5° und einen Übergangsradius R7 von ungefähr 0,23 Zentimeter (0,09 Inch). Der sich parabolisch verjüngende Abschnitt 43b hat eine Länge von ungefähr 0,23 Zentimeter (0,09 Inch) und einen Übergangsradius R8 von ungefähr 0,65 Zentimeter (0,25 Inch) (siehe 8). Für die obigen, der Erläuterung dienenden Verjüngungslängen beträgt das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge ungefähr 19 Prozent. Das Verhältnis der parabolischen Verjüngungslänge zur konischen Verjüngungslänge sollte im Bereich von ungefähr 5 Prozent bis zu ungefähr 30 Prozent liegen, damit eine ausreichende Verjüngungsberührfläche sichergestellt ist und hohe punktuelle Berührspannungen an der metaphysären und distalen Verjüngungsverbindung so klein wie möglich werden. Wie bei den anderen sich verjüngenden Abschnitten bereits beschrieben können die gleichen Verjüngungsgeometrien und Übergangsradien für die sich verjüngenden Abschnitte 43a und 43b für alle Größen des distalen Segments 16 verwendet werden, damit die distalen und metaphysären Komponenten leichter austauschbar sind und dadurch die Modularität der Prothese 10 gefördert wird.
7 und 8 zeigen Querschnittsansichten des proximalen Segments 12, des metaphysären Segments 14 und des distalen Segments 16, damit der innere Zusammenhang zwischen diesen Komponenten beim Zusammenbau deutlicher wird. Das Erweiterungsteil 24 des proximalen Segments 12 wird wie in den Abbildungen dargestellt gleitend und exakt passend im Lochabschnitt 32a des metaphysären Segments 14 aufgenommen, wobei die sich verjüngenden Abschnitte 25a und 25b der Erweiterung 24 festsitzend in die sich verjüngenden Abschnitte 33a bzw. 33b des Lochabschnitts 32a eingreifen. In ähnlicher Weise wird das proximate Ende 16a des distalen Segments 16 gleitend und exakt passend im Lochabschnitt 32c des metaphysären Segments 14 aufgenommen, wobei die sich verjüngenden Abschnitte 43a und 43b des distalen Segments 16 festsitzend in die sich verjüngenden Abschnitte 34a bzw. 34b des Lochabschnitts 32c eingreifen. Bevor die Verjüngungen des proximalen Segments 12 und des metaphysären Segments 14 fest ineinander sitzen, wird die Winkelorientierung des Arms 21 und der Säule 22 des proximalen Segments 12 hergestellt, damit sich die Säule 22 in der gewünschten Position für die Aufnahme einer herkömmlichen Oberschenkelkopfkomponente (nicht dargestellt) befindet. Nach dem festen Eingriff der sich komplementär verjüngenden Abschnitte des proximalen, metaphysären und distalen Segments sind die Löcher 27, 32 und 42 axial ausgerichtet. Daraufhin wird die Schraube 18 durch die ausgerichteten Löcher eingeführt und mit ihrem Gewinde in den komplementären Gewindeabschnitt des Lochs 42 eingeschraubt. Die Schraube 18 besitzt einen Senkkopf 19, der in der Senkung 28 aufgenommen wird, die im Abschnitt 27a des metaphysären Lochs 27 ausgebildet ist. Die Schraube 18 wird bei Bedarf kräftig angezogen, damit sie den festen Sitz des proximalen, metaphysären und distalen Segments weiter verstärkt.
Die Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt werden, als in der ausführlichen Beschreibung der Erfindung offenbart ist, ohne den Bereich der wesentlichen Merkmale der Erfindung zu verlassen. Daher sind die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht als einschränkend aufzufassen. Der Bereich der Erfindung ist somit durch die im Folgenden angegebenen Ansprüche bezeichnet und nicht durch die obige Beschreibung der Erfindung. Alle Abwandlungen, die innerhalb des Bedeutungs- und Gleichartigkeitsbereichs des beanspruchten Gegenstands liegen, sind also in den Bereich der Ansprüche eingeschlossen.

Claims

Modulare Hüftprothese (10), umfassend: ein proximales Segment (12), wobei das proximate Segment (12) einen Hals (20) aufweist, der fest mit einer Oberschenkelknochenkopf-Komponente verbunden werden kann, und das proximale Segment (12) zudem einen sich verjüngenden männlichen Abschnitt (25) aufweist, der sich entfernt vom Hals (20) erstreckt; ein distales Segment (16), das ein proximales Ende (16a) und eine distale Spitze (16b) aufweist, wobei das distale Segment (16) einen sich verjüngenden männlichen Abschnitt (43) in der Nähe des proximalen Endes (16a) des Segments aufweist; ein metaphysäres Segment (14), das ein proximales Ende (14a) und ein distales Ende (14b) aufweist, wobei das metaphysäre Segment (14) zudem ein durch das Segment verlaufendes axiales Loch (32) aufweist, und das axiale Loch (32) erste und zweite sich verjüngende weibliche Abschnitte (33, 34) besitzt, und der erste sich verjüngende weibliche Abschnitt (33) benachbart zum proximalen Ende (14a) des metaphysären Segments (14) angeordnet und derart bemessen ist, dass er fest haftend in den sich verjüngenden männlichen Abschnitt (25) des proximalen Segments (12) eingreifen kann, und der zweite sich verjüngende weibliche Abschnitt (34) benachbart zum distalen Ende (14b) des metaphysären Segments (14) angeordnet und derart bemessen ist, dass er fest haftend in den sich verjüngenden männlichen Abschnitt (43) des distalen Segments (16) eingreifen kann, wobei entweder das distale Segment (16) oder das metaphysäre Segment (14) einen äußeren Oberflächenabschnitt aufweisen, der in den Knochen eingreift; dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende männliche Abschnitt (43) des distalen Segments (16) und der zweite sich verjüngende weibliche Abschnitt (34) des metaphysären Segments (14) und/oder der sich verjüngende männliche Abschnitt (25) des proximalen Segments (12) und der erste sich verjüngende weibliche Abschnitt (33) des metaphysären Segments (14) jeweils einen sich konisch verjüngenden Abschnitt (25a; 33a; 34a; 43a) umfassen, der in einen allgemein parabolischen Abschnitt (25b; 33b; 34b; 43b) passt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das proximale Segment (12) zudem einen in den Knochen eingreifenden äußeren Oberflächenabschnitt und ein durch das Segment verlaufendes axiales Loch (27) umfasst, und das proximale Segment (12) so in das proximate Ende (14a) des metaphysären Segments (14) eingreifen kann, dass es die axialen Löcher (27, 32) ausrichtet, die durch das proximale Segment (12) und das metaphysäre Segment (14) verlaufen, und das distale Segment (16) zudem ein axiales Gewindeloch (42) benachbart zu seinem proximalen Ende (16a) enthält, und das proximate Ende (16a) des distalen Segments (16) in das distale Ende (14b) des metaphysären Segments eingreifen kann, damit die axialen Löcher (32, 42) ausgerichtet werden, die durch das distale und das metaphysäre Segment (16, 14) verlaufend ausgebildet sind, und die modulare Hüftprothese (10) zudem eine Schraube (18) umfasst, die so bemessen ist, dass sie durch die ausgerichteten Löcher (27, 32, 42) des proximalen Segments (12), des metaphysären Segments (14) und des distalen Segments (16) verläuft und über das Gewinde in das axiale Gewindeloch (42) des distalen Segments (16) eingreift.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das distale Segment (16) einen äußeren Oberflächenabschnitt aufweist, der in den Knochen eingreift.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 3, worin die in den Knochen eingreifende Oberfläche des distalen Segments (16) längsgerichtete Rillen (40) aufweist, die sich über einen Teil seiner Länge erstrecken.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das distale Segment (16) zudem einen koronalen Schlitz (41) aufweist, der sich über einen Teil seiner Länge erstreckt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 3, worin die in den Knochen eingreifende Oberfläche des distalen Segments (16) aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: einer sandgestrahlten Oberfläche, einer Sintermetall-Perlenbeschichtung, einer Hydroxylapatit-Beschichtung, einer Plasmaspritz-Beschichtung, einer Bioglas-Keramik-Beschichtung, entmineralisiertem Knochen und Träger und Wachstumsfaktor und Träger.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das distale Segment (16) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin die distale Spitze (16b) des distalen Segments (16) einen im Allgemeinen parabolischen axialen Querschnitt hat.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das distale Segment (16) aus einem Material konstruiert ist, das ausgewählt wird aus der Gruppe mit Titanmetalllegierung, Kobalt-Chrom-Legierung und rostfreiem Stahl.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das Verhältnis der sich verjüngenden parabolischen Länge zur sich verjüngenden konischen Länge, die zum sich verjüngenden männlichen Abschnitt (43) des distalen Segments (16) und zum zweiten sich verjüngenden weiblichen Abschnitt (34) des metaphysären Segments (14) gehören, im Bereich von ungefähr 5 Prozent bis zu ungefähr 30 Prozent liegt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 10, worin der Verjüngungswinkel des sich konisch verjüngenden Abschnitts (43a) des distalen Segments (16) und des zweiten sich verjüngenden weiblichen Abschnitts (34) des metaphysären Segments (14) im Bereich von ungefähr 1° bis ungefähr 2,5° liegt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin der sich verjüngende männliche Abschnitt (25) des proximalen Segments (12) auf einem Erweiterungsteil (24) ausgebildet ist, das sich vom Hals (20) weg erstreckt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 12, worin das Erweiterungsteil (24) ein Nippelglied (26) enthält, das sich vom Erweiterungsteil weg erstreckt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das Verhältnis der sich verjüngenden parabolischen Länge zur sich verjüngenden konischen Länge, die zum sich verjüngenden männlichen Abschnitt (25) des proximalen Segments (12) und zum ersten sich verjüngenden weiblichen Abschnitt (33) des metaphysären Segments (14) gehören, im Bereich von ungefähr 5 Prozent bis zu ungefähr 30 Prozent liegt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 14, worin der Verjüngungswinkel des sich konisch verjüngenden Abschnitts (25a) des proximalen Segments (12) und des ersten sich verjüngenden weiblichen Abschnitts (33) des metaphysären Segments (14) im Bereich von ungefähr 1° bis ungefähr 2,5° liegt.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das proximale Segment (12) aus einem Material konstruiert ist, das ausgewählt wird aus der Gruppe mit Titanmetalllegierung, Kobalt-Chrom-Legierung und rostfreiem Stahl.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das metaphysäre Segment (14) eine in den Knochen eingreifende Oberfläche enthält, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: einer sandgestrahlte Oberfläche, einer Sintermetall-Perlenbeschichtung, einer Hydroxylapatit-Beschichtung, einer Plasmaspritz-Beschichtung, einer Bioglas-Keramik-Beschichtung, entmineralisiertem Knochen und Träger und Wachstumsfaktor und Träger.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das metaphysäre Segment (14) aus einem Material konstruiert ist, das ausgewählt wird aus der Gruppe mit Titanmetalllegierung, Kobalt-Chrom-Legierung und rostfreiem Stahl.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das metaphysäre Segment (14) einen trapezförmigen Pyramidenstumpfabschnitt enthält, der in einem Stück mit einem allgemein konischen Abschnitt ausgebildet ist.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 19, worin das metaphysäre Segment (14) einen Abschnitt mit allgemein trapezförmigen Querschnitt aufweist, der gegen den allgemein kreisförmigen Querschnitt versetzt ist.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 19, worin das metaphysäre Segment (14) einen äußeren Ring (37) enthält, der zumindest um einen Teil des allgemein konischen Abschnitts herum ausgebildet ist.
Modulare Hüftprothese nach Anspruch 1, worin das proximate Segment (12) in das proximate Ende (14a) des metaphysären Segments (14) eingreifen kann, damit die axialen Löcher (27, 32) ausgerichtet werden, die das proximate Segment (12) und das metaphysäre Segment (14) durchdringen, und das proximale Ende (16a) des distalen Segments (16) in das distale Ende (14b) des metaphysären Segments (14) eingreifen kann, damit die axialen Löcher (32, 42) ausgerichtet werden, die das distale Segment (16) und das metaphysäre Segment (14) durchdringen; und die modulare Hüftprothese (10) zudem eine Schraube (18) umfasst, die so bemessen ist, dass sie durch die ausgerichteten Löcher (27, 32, 42) des proximalen Segments (12), des metaphysären Segments (14) und des distalen Segments (16) verläuft und über das Gewinde in das axiale Gewindeloch (42) des distalen Segments (16) eingreift.