DE2607316C2

DE2607316C2 - Schwenkgelenk-Endoprothese

Info

Publication number: DE2607316C2
Application number: DE2607316A
Authority: DE
Inventors: Douglas George New Cansan Conn. Noiles
Original assignee: United States Surgical Corp New York NY; United States Surgical Corp
Current assignee: Joint Medical Products Corp
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-02-23
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE2607316A1; US3996624A; JPS51110897A; GB1509982A; CA1066454A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schwenkgelenkendoprothese, bestehend aus einem oberen und einem unteren Prothesenteil, die durch zwei konzentrische Lager miteinander verbunden sind, von denen ein Lager durch auf zwei im Abstand voneinander am oberen Ende des unteren Prothesenteils angeordnete Stützlager mit konkaven Gleitflächen abgestützte, konvex gekrümmte Stirnflächen des gabelförmig ausgebildeten unteren Endes des oberen Prothesenteils und das andere Lager durch zu den gekrümmten Stirnflächen konzentrische Bohrungen in dem gabelförmig ausgebildeten unteren Ende des oberen Prothesenteils, die eine in Lagerhülsen befindliche Tragachse einfassen, die in einem zwischen den Stützlagern befindlichen Arm des unteren Prothesenteils festgelegt ist, gebildet sind, wobei das gabelförmig ausgebildete Ende des oberen Prothesenteils aus verschleißfesterem Material als die Lagerhülse und die Stützlager besteht.

Bei einer aus der US-PS 38 13 700 bekannten Schwenkgelenkendoprothese dieser Art sind die Lagerhülsen drehfest in den Bohrungen des gabelförmig ausgebildeten unteren Endes des oberen Prothesenteils befestigt, so daß diese bei einem Verschwenken der Prothesenteile mit ihrer inneren Wandung reibend auf der Tragachse gleiten. Tritt ein Verschleiß einerseits zwischen den konvex gekrümmten Stirnflächen des gabelförmig ausgebildeten unteren Endes des oberen Prothesenteils und den Stützlagern mit konkaven Gleitflächen und andererseits zwischen den Lagerhülsen und der Tragachse auf, geht die gemeinsame Schwenkachse beider Lager verloren. Mit einem zunehmenden Verschleiß entfernen sich die Drehachsen der beiden Lager voneinander, so daß die Beweglichkeit der Prothesenteile relativ zueinander stark beeinträchtigt und schon nach relativ kurzer Zeit der Ersatz der Hülse und der Stützlager erforderlich wird, was nur durch einen operativen Eingriff möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitgehend verschleißfeste Schwenkgelenkendoprothese zu schaffen, deren Schwenkbarkeit auch bei auftretendem Verschleiß nicht beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schwenkgelenkendoprothese der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Lagerhülse drehfest mit dem Arm verbunden ist und die Lagerhülse und die Stützlager aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Bei der erfindungsgemäßen Schwenkgelenkendoprothese weisen die konzentrischen Lagerflächen aufgrund der Werkstoffwahl gleiche Verschleißeigenschaften auf, so daß gewährleistet ist, daß die miteinander zusammenarbeitenden Lagerflächen weitgehend gleichmäßig abgetragen werden. Selbst durch einen Verschleiß tritt keine Verletzung der gemeinsamen Achse der konzentrischen Lagerflächen auf, so daß sich die erfindungsgemäße Schwenkgelenkendoprothese durch eine lange Lebensdauer bei voller Funktionsfähigkeit auszeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben worden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Schwenkgelenkendoprothese,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Prothese nach F i g. 1 längs der Linie 2-2,

Fig.3 einen Schnitt durch die Prothese längs der Linie 3-3 in F i g. 2,

F i g. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform einer Schwenkgelenkendoprothese,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Prothese nach Fig.4 längs der Linie 5-5 und

Fig.6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Prothese.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Schwenkgelenkendoprothese dient als Knieersatz und besteht aus einem oberen Prothesenteil 12 und einem unteren Prothesenteil 22, die gelenkig miteinander verbunden sind.

Der obere Prothesenteil 12 weist einen Schaft 14 auf, der in üblicher Weise mit dem Oberschenkelknochen verbunden werden kann. Das untere Ende des oberen Prothesenteils 12 ist gabelförmig ausgebildet und weist konvex gekrümmte Stirnflächen 18a auf.

Der untere Prothesenteil 22 weist einen Tragteil 24 und einen Schaft 26 auf, der in bekannter Weise zur Befestigung an dem Schienenbein dient. Mit dem Tragteil 24 sind die Stützlager 29 mit konkaven Gleitflächen 30a verbunden. Die konkaven Gleitflächen 30a der Stützlager 29 entsprechend in ihrer Form den konvex gekrümmten Stirnflächen 18a des gabelförmig ausgebildeten unteren Endes des oberen Prothesenteils 12, so daß diese zusammen ein Lager bilden.

Das gabelförmig ausgebildete untere Ende des oberen Prothesenteils 12 ist mit Bohrungen 20 versehen, die zu dessen Stirnflächen konzentrisch sind. Die Innenwandung der Bohrungen bilden Lagerflächen i$b. Die Stützlager 29 bestehen aus einem verschleißfesten und reibungsarmen Werkstoff, beispielsweise aus der für chirurgische Implantate geeigneten Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung oder aus Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht. Die oberen und unteren Prothesenteile 12,22 bestehen aus nichtrostendem Stahl oder aus der Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung.

Wenn das Stützlager 29 und die Tragachse 43 aus einem nichtmetallischen Werkstoff bestehen, können die oberen und unteren Prothesenteile 12, 22 aus einer Titanlegierung hergestellt werden.

Auf dem Tragteil 24 des unteren Prothesenteils 22 ist zwischen den Stützlagern 29 ein aufragender Arm 36 angeordnet, der eine Bohrung 38 und eine in eine Gewindebohrung eingeschraubte Klemmschraube 41 aufweist.

Auf die querliegende Tragachse 43 ist eine Lagerhülse ι ο 42 aufgeschoben. Die Lagerhülse 42 weist einen mittlerer· Teil auf, der die Bohrung 38 in dem aufwärts gerichteten Arm 36 durchsetzt, und Endteile, die sich in die Bohrungen 20 erstrecken. Die Lagerhülse 42 ist mit dem Arm 36 drehfest verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Lagerhülse 42 eine Abflachung 42a, die an einer Abflachung 36a in der Wandung der Bohrung 38 satt anliegt. Die drehfeste Verbindung zwischen der Lagerhülse 42 und dem unteren Prothesenteil 22 kann auch auf andere Weise bewirkt werden.

Die Lagerhülse 42 kann aus jedem für chirurgische Implantate geeigneten Metall oder aus einem Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht bestehen. Auf jeden Fall muß die Lagerhülse 42 aus demselben Werkstoff bestehen wie die Stützlager 29, damit sie dieselben Verschleißeigenschaften aufweisen. Wenn die Lagerhülse 42 aus einem Werkstoff von geringer Steifheit und Festigkeit hergestellt ist, beispielsweise aus Kunststoff, kann sie durch eine Tragachse 43 hoher Festigkeit, beispielsweise aus Metall, verstärkt werden.

Zur Bildung von Axiallagerflächen können auf der Lagerhülse 42 auf beiden Seiten des Arms 36 Druckscheiben 45 angeordnet sein.

In der zweiten Ausführungsform der Schwenkgelenkendoprothese nach den Fig.4 und 5 bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Teile.

Der untere Prothesenteil 22 besitzt einen Tragteil 24 und einen Schaft 26. Der Tragteil 24 besitzt einen ebenflächigen Auflagerteil 27, in dem zwei im Querabstand voneinander angeordnete Schlitze 28 ausgebildet sind. Auf dem Auflagerteil 27 sind zwei Stützlager 30 abnehmbar montiert, die in den Schlitzen 28 in einer Preßpassung angeordnet sind und abwärts vorstehende Finger 32 aufweisen, die in Ausnehmungen 34 des Auflagerteils 27 eingreifen. Die Stützlager 30 besitzen konkave Lagerflächen 30a, d:e den konvex gekrümmten Stirnflächen 18a des unteren Endes 18 des oberen Prothesenteils 12 angepaßt sind. Die Stützlager 30 bestehen aus einem biologisch geeigneten, verschleißfesten und reibungsarmen Werkstoff, beispielsweise aus Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht. Der Tragteil 24 des unteren Prothesenteils 22 besitzt ferner einen aufwärts gerichteten Arm 36, der ein Querloch 38 und Querausnehmungen 40 aufweist.

Die querliegende Tragachse 42 besitzt einen mittleren Teil, der das Loch 38 in dem aufwärtsgerichteten Arm 36 durchsetzt, und Endteile, die sich in die Bohrungen 20 der Lagerkörper 18 erstrecken. Die Achse ist mit der Schienbeinkopfprothese 22 drehfest verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Tragachse 42 seitliche Abflachungen 42a, die an ebenen Seitenflächen 36a anliegen, welche die Bohrung 38 in dem aufwärtsgerichteten Arm 36 begrenzen. Die Endteile der Achse 42 tragen Lagerhülsen 44. Diese besitzen Querlöcher 46 für die Aufnahme der Tragachse 42 und Flansche 42a, welche eine Querbewegung der Lagerhülsen verhindern. Die Lagerhülsen 44 sitzen frei drehbar in den Bohrungen 20 der unteren Enden 18, wobei die Flansche 42a einerseits an dem aufwärts gerichteten Arm 36 und andererseits an den unteren Enden 18 angreifen. Die Lagerhülsen 44 haben ebene Seitenwandteile 44£>, welche die Bohrungen 46 begrenzen und an den Abflachungen 42a der Tragachse 42 satt anliegen.

Ein Stift 48 durchsetzt eine entsprechend bemessene Ausnehmung 50 der Tragachse 42 und Ausnehmungen 40 des aufwärtsgerichteten Arms 36. Der Stift 48 ist mit einer Schraube 52 festgelegt, die in eine mit einem Gewinde versehene Längsbohning 54 der Achse 42 eingeschraubt ist. Nach der Implantation der Prothese verhindert der Stift 48 eine Querbewegung der Tragachse 42. Die Öffnungen 20 der unteren Enden 18 sind mit Endkappen 56 verschlossen. Diese haben abgeschrägte Ränder 56a, sowie Rastelemente 566, die in entsprechende öffnungen der Lagerkörper 18 passend eingreifen. Die Endkappen 56 verhindern nach der Implantation ebenfalls eine Querbewegung der Tragachse 42, so daß man den Zapfen 48 gegebenenfalls auch weglassen kann.

Aus der F i g. 4 erkennt man, daß die Bohrung 38 und die Ausnehmungen 40 in dem aufwärtsgerichteten Arm 36 langgestreckt sein können, und zwar zum oberen Prothesenteil hin, d. h. auf jener Seite der Bohrung 38, die bei gewichtsbelasteter Prothese normalerweise nicht belastet ist. Ein derartiger freier Raum kann vorteilhaft sein, wenn das Gelenk einen besonders großen Knickbereich haben soll.

Gemäß Fig.6 kann man dem Gelenk ein Längsspiel geben, indem man die Bohrungen 20 in den unteren Enden 18 verlängert, und zwar zum unteren Prothesenteil hin, d. h. auf jener Seite der Bohrung 20, die bei gewichtsbelastetem Gelenk normalerweise nicht belastet ist. Vor der Implantation der Prothese werden die Stützlager 30 in die entsprechenden Aufnahmen gedrückt. Die Lagerhülsen 44 werden passend in die Öffnungen 20 der Lagerkörper 18 eingesetzt. Dann werden der obere Prothesenteil 12 in den Oberschenkel und der untere Prothesenteil 22 in das Schienbein implantiert, indem die Befestigungsschäfte 14 und 26 in Öffnungen eingeklebt werden, die in den entsprechenden Knochen geschaffen worden sind. Danach wird der aufwärtsgerichtete Arm 36 des Tragteils 24 des unteren Prothesenteils 22 zwischen den unteren Enden 18 so angeordnet, daß die Bohrung 38 des Arms 36 mit den Bohrungen 20 der unteren Enden 18 axial fluchtet. Jetzt wird die Tragachse 42 eingesetzt und mittels des Stiftes 48 festgelegt, der seinerseits mit der Schraube 52 festgelegt wird. Nun werden die Endkappen 56 angebracht, die ebenfalls die Tragachse 42 gegen eine Querbewegung festlegen.

In der zusammengesetzten Prothese stehen die äußeren Stirnflächen 18a der unteren Enden 18 mit den Stützlagern 30 und die Lagerhülsen 44 mit den inneren Lagerflächen 186 der unteren Enden 18 in Lagerberührung. Die beim Biegen des Knies stattfindende relative Drehbewegung findet daher an den Stirnflächen 18a und inneren Lagerflächen 186 der unteren Enden 18 statt.

In der dargestellten Ausführungsfoirm tritt ein Verschleiß an den Stützlagern 30 und den Lagerhülsen 44 auf. Dagegen tritt kein Verschleiß oder nur ein kleiner Verschleiß an den Stirnflächen 18a und inneren Lagerflächen 18f> auf, die alle an dem mechanisch einstückigen unteren Ende 18 vorgesehen sind. Infolgedessen ist die einem Verschleiß unterworfene Fläche der Lagerhülse 44 mit der inneren Lagerfläche 186

konzentrisch, die ihrerseits mit der äußeren Stirnfläche 18a konzentrisch ist, und ist die dem Verschleiß unterworfene Fläche des Stützlagers 30 mit der Stirnfläche 18a konzentrisch. Selbst nach einem Abtragen von Kunststoff-Lagermaterial in beträchtlichen Mengen an den Flächen 30a und den Lagerhülsen 44, so daß sich die Bestandteile der Prothese einander genähert haben und die Lagerhülse 44 in bezug auf die Öffnung 20 exzentrisch ist, bleiben daher die beiden Lagerflächen 186 und 18a konzentrisch und rund, weil sie an einem einzigen Element ausgebildet sind, das konzentrisch hergestellt worden ist und im Gebrauch nur einem vernachlässigbar kleinen Verschleiß unterliegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Schwenkgelenkendoprothese, bestehend aus einem oberen und einem unteren Prothesenteil, die durch zwei konzentrische Lager miteinander verbunden sind, von denen ein Lager durch auf zwei im Abstand voneinander am oberen Ende des unteren Prothesenteils angeordnete Stützlager mit konkaven Gleitflächen abgestützte, konvex gekrümmte Stirnflächen des gabelförmig ausgebildeten unteren Endes des oberen Prothesenteils und das andere Lager durch zu den gekrümmten Stirnflächen konzentrische Bohrungen in dem gabelförmig ausgebildeten unteren Ende des oberen Prothesenteils, die eine in Lagerhülsen befindliche Tragachse einfassen, die in einem zwischen den Stützlagern befindlichen Arm des unteren Prothesenteils festgelegt ist, gebildet sind, wobei das gabelförmig ausgebildete Ende des oberen Prothesenteils aus verschleißfesterem Material als die Lagerhülse und die Stützlager besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (42,44) drehfest mit dem Arm (36) verbunden ist und die Lagerhülse (42, 44) und die Stützlager (29, 30) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.

2. Schwenkgelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (44) zweiteilig ausgebildet ist.