DE2728690C3

DE2728690C3 - Gelenkimplantat

Info

Publication number: DE2728690C3
Application number: DE2728690A
Authority: DE
Inventors: Otto Winterthur Frey (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1977-06-25
Publication date: 1980-03-13
Also published as: GB1579510A; FR2395013B1; FR2395013A1; NL7806644A; JPS5410598A; AT352869B; NL173355B; DE2728690A1; CH615585A5; US4183104A; NL173355C; ATA268978A; DE2728690B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenkimplantat, bei dem zwei in einen Knochen einsetzbare Verankerungsteile über ein Gelenk miteinander verbunden sind, und bei dem die Verbindung des Gelenkes mit mindestens einem der Verankerungsteile als Steckverbindung ausgebildet ist.

Bei natürlichen Gelenken, insbesondere solchen, die — wie Ellenbogen- und Fingergelenke — scharniergelenkähnlich aufgebaut sind, kann die »momentane« physiologische Drehachse in gewissem Umfang relativ zu den das Gelenk verbindenden Knochen wandern und sich jeweils so einstellen, wie es für die Kraftwirkungen auf Muskeln und Bänder optimal ist Bei bisherigen Implantaten der eingangs genannten Art (CH-PS 5 41 963) ist dagegen nach dem Einsetzen der Verankerungsteile in den Knochen die Drehachse starr fixiert Jede Abweichung dieser Fixierung von der Lage der natürlichen Achse ergibt eine unnatürliche Belastung der Muskeln und Bänder; nicht physiologisch richtig verlaufende Kraftrichtungen belasten darüber hinaus die Verankerungen in den Knochen und führen mit der Zeit zu deren Lockerungen. Weiterhin kann diese bekannte Prothese etwaigen Zugbelastungen in ihrer Längsrichtung nicht nachgeben.

Um die »Einstelk-Möglichkeiten für die Drehachse eines Implantates zu erhöhen, wäre es denkbar, die Steckverbindung bzw. -Verbindungen zwischen den Verankerungsteilen und dem Gelenk mit großem Spiel zu versehen. Eine derartige Konstruktion ergäbe jedoch erhebliche, ebenfalls unphysiologische Verdrehungsmöglichkeiten in Richtung der Längsachse der Steckverbindung sowie Verschiebungsmöglichkeiten senkrecht zu dieser Achse, die unerwünschte Scherbelastungen für die Bänder bewirkten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine physiologisch möglichst weitgehend richtige Einsteilmöglichkeit für die Drehachse zu schaffen, wobei bei relativ kleinen Verdrehungsmöglichkeiten um die in Richtung der Verankerung verlaufende Längsachse und bei relativ geringem Spiel relativ große Kipp- oder Pendelbewegungen in der Steckverbindung des Implantats möglich sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steckverbindung einerseits aus einem mit Spiel in eine Einstecköffnung einsteckbaren Zapfen besteht, der durch in mindestens zwei nicht miteinander fluchtenden Richtungen unterschiedlich lange Form seines Querschnitts in der öffnung rotationsfrei gehalten ist, das andererseits die Einstecköffnung in einem kurzen Teilbereich ihrer Länge einen an die Form des Zapfens angepaßten engen Querschnitt aufweist, und daß sich, beidseits an diesen Bereich, der Querschnitt allseitig konisch erweitert

Die Querschnittsform des Zapfens und der Einstecköffnung schränken die Verdrehungsmöglichkeit der neuartigen Steckverbindung um ihre Längsachse sehr weitgehend ein; der kurze Teilbereich der Einstecköffnung stellt eine Führung für den auch in Längsrichtung nachgiebigen Zapfen dar, während die konischen Erweiterungen Kipp- oder Pendelbewegungen des Zapfens um diesen Teilbereich ermöglichen. Auf diese Weise sind eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten für die verschiedenen Teile des Implantats relativ zueinander gewährleistet, obwohl infolge der Führung des Zapfens in dem engen Querschnitt der Einstecköffnung nur ein geringes Spiel für die Zapfenachse und damit für die Relativstellung des Gelenkteils zu den Verankerungsteilen bzw. des einen Verankerungsteils zum anderen, mit dem Gelenkteil drehbar verbundenen Verankerungsteil vorhanden ist.

Eine sichere Führung des Zapfens in der Einstecköffnung auch noch bei seinem teilweisen Herausgleiten unter Zugbelastung kann erreicht werden, wenn die axiale Länge des eingesteckten Zapfens den einsteckseitigen axialen Abstand des engen Querschnitts der Einstecköffnung überragt. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Einstecköffnung in einem Zwischenstück angeordnet ist, das seinerseits im Paß-Sitz in das Gelenk

oder den Verankerungsteil eingesetzt ist, wobei zusätzlich das Zwischenstück aus einem Material bestehen kann, das elastischer ist als diejenigen für den Zapfen, das Gelenk und die Verankerunesteile. Schließlich ist es zweckmäßig, die Eindringtiefe des Zapfens in die Einstecköffnung durch einen Anschlag zu begrenzen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 i.eigt in einer Seitenansicht ein Ellenbogengelenk, bei dem die neuartige Steckverbindung auseinandergezogen dargestellt ist;

F i g. 2 gibt in grö3erem Maßstab einen Schnitt durch die Einstecköffnung und den eingesteckten Zpafen nach ι F i g. 1 wieder;

F i g. 3 ist der Schnitt HI-III von F i g. 2;

Fig.4 schließlich ist eine Teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines vergrößert dargestellten Fingergelenks, bei dem das Gelenk mit beiden j Verankerungsteilen über die neuartige Steckverbindung verbunden ist.

Das Gelenkimplantat nach F i g. 1 für ein Ellenbogen-Gelenk setzt sich zusammen aus einem ersten, im Oberarmknochen zu verankernden Verankerungsteil t, dessen distales Ende als gabelartiges Scharnierteil ausgebildet ist, was nicht ausdrücklich gezeigt ist. In dieses Scharnierteil greift in bekannter Weise ein Gelenk 2 ein, das durch eine Drehachse 3 drehbar gehalten ist. Das Gelenk 2 besteht aus zwei mit ihren Längsachsen senkrecht aufeinander stehenden, räumlich gegeneinander versetzten, zu einem Stück vereinigten Hohlkörpern. Der eine Hohlkörper nimmt die Drehachse 3 auf und hat daher eine entsprechende kreisförmige Bohrung 4, während der Hohlraum 6 des anderen Teilkörpers des Gelenkes 2 im Schnitt die Form eines an den Schmalseiten abgerundeten Rechtecks hat. In ihn wird im Paßsitz ein Zwischenstück 7 eingesetzt, dessen äußere Begrenzung, die der Form des Hohlraumes 6 entspricht, F i g. 3 zeigt. Ein flanschartiger Rand 5 verhindert ein zu tiefes Einsetzen des Zwischenstücks 7 in den Hohlraum 6 des Gelenkes 2.

Im Zwischenstück 7 ist eine Einstecköffnung 8 für einen Zapfen 9 vorgesehen, der seinerseits auf dem proximalen Ende eines in der Speiche verankerbaren, distalen Verankerungsteils 10 sitzt. Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, hat der Zapfen 9 im Querschnitt ebenfalls die Form eines abgerundeten Rechtecks, so daß er rotationssymmetriefrei, d. h. nach seiner Montage in der öffnung 8 gegen unbeabsichtigte Drehung um seine Längsachse gesichert ist.

Vom Schaft des Verankerungsteils 10 ist der Zapfen 9 durch einen Flansch 11 getrennt, der zum einen die Eindringtiefe des Zapfens 9 in die öffnung 8 durch eine Anschlagfläche 12 und zum anderen die Eindringtiefe des Verankerungsteils 10 in die Speiche durch eine Anschlagfläche 13 begrenzt.

Die Verankerungsteile 1 und 10 und das Gelenk 2 sind beispielsweise aus einem für die Implantat-Technik gebräuchlichen, metallischen Werkstoff gefertigt, während in Verbindung mit diesen Metallteilen das Zwischenstück 7 mit Vc.ieil aus — ebenfalls in der Implantat-Technik viii verwendeten - hochmolekularem Polyäthylen oder einem anderen geeigneten Kunststoff besteht; es ist jedoch auch möglich, alle Teile des Gelenkimplantats ganz oder teilweise aus Biokeramik zu fertigen. Bestehen alle Teile des Gelenk-Implantats aus einem einzigen Werkstoff, so ist es möglich, die Einstecköffnung 8 direkt in das Gelenk 2 hineinzuarbeiten.

Die Form der Einstecköffnung 8 zeigt Fig.2. In einem Bereich a, der in seiner Längsausdehnung höchstens ¹U der Länge c/des Zapfens 9 erreichen soll, ist die Form der Einstecköffnung 8 eng, aber mit Spiel an die Form des Zapfens 9 angepaßt. An diesen Bereich a, d_er _ _wie F i g. 2 zeigt — bei der Ausführungsform nach Fig. 1—3 etwa in der Mitte der Einstecköffnung 8 angeordnet ist, schließen sich, nach beiden Seiten sich allseitig konisch erweiternde Bereiche b und c an, so daß der im Bereich a bei einer Bewegung geführte Zapfen 9 Kipp- und Pendelbewegungen um diesen Bereich als »Drehpunkt« ausführen kann. Dabei ist es unter Umständen zweckmäßig, wenn dieser »Drehpunkt« bei den verschiedenen Gelenken relativ zu der Drehachse des Gelenkes eine unterschiedliche Lage hat, was sich in gewissem Umfang durch unterschiedliche Abstände des Bereiches a vom einsteckseitigen Ende der Einstecköffnung erreichen läßt

Der Abstand b bis zum Bereich a vom einsteckseitigen Ende der Einstecköffnung 8 und die Länge des Zapfens 9 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei vollständig eingestecktem Zapfen 9 der Bereich a höchstens etwa im mittleren Bereich der Zapfenhöhe liegt; damit wird erreicht, daß ein durch Zugbelastung teilweise aus der Einstecköffnung 8 herausgleitender Zapfen 9 im Bereich a noch in ausreichendem Maße geführt ist.

Bei dem stark vergrößerten Fingergelenk nach F i g. 4 sitzen gleich ausgebildete Verankerungsteile 21 und 21' in je einem nur schematisch angedeuteten Fingerknochen 20 und 20'. In beide Verankerungsteile 21 und 2Γ ist je über die neuartige Steckverbindung lösbar ein zweiteiliges Gelenk eingesteckt, dessen beide Gelenkteile 22 und 22' über eine Drehachse 23 drehbar miteinander verbunden sind. Zur Verankerung in den Verankerungsteilen 21 und 21' weisen beide Gelenkteile 22 und 22' daher je einen Zapfen 29 und 29' auf, der in eine Einstecköffnung 28 bzw. 28' von Zwischenkörpern 27 bzw. 27' eingreift. Die Zwischenkörper 27 und 27' sind wiederum in Hohlräume in den Verankerungsteilen 21 und 21' eingepaßt.

Flanschartige Ränder 25 und 25' der Zwischenstücke 27 und 27' und Anschlagflächen 32 und 32' in den Gelenkteilen 22 und 22' verhindern ein zu tiefes Einsetzen der Zwischenkörper 27 und 27' in die Hohlräume bzw. begrenzen die Eindringtiefe der Zaofen 29 und 29' in den Einstecköffnungen 28 und 28'.

In Abwandlung zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Bereiche a der engen Querschnitte der Einstecköffnungen 28 und 28' nahe den einsteckseitigen Enden dieser Einstecköffnungen angeordnet, wodurch der Bereich b zu einer trompetenartigen, relativ stark gekrümmten Erweiterung entartet, während der Bereich c etwa die in Fig.2 vergrößert gezeigte Form beibehält. Mit der abgewandelten Ausführungsform der Erfindung läßt sich die Baulänge der Steckverbindung wirksam verkürzen; es ergibt sich aber herstellungsmäi Big ein etwas höherer Aufwand.

Die für das beschriebene Fingergelenk verwendeten Materialien entsprechen denjenigen, die im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel erwähnt worden sind.

Die Formgebung der Einstecköffnung 8, 28 bzw. 28' . kann in beiden Fällen beispielsweise durch eine materialabhebende Bearbeitung mit Hilfe eines Fräsers aus dem vollen Material heraus erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gelenkimplantat, bei dem zwei in einen Knochen einsetzbare Verankerungsteile über ein Gelenk miteinander verbunden sind, und bei dem die Verbindung des Gelenkes mit mindestens einem der Verankerungsteile als Steckverbindung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung einerseits aus einem mit Spiel in eine Einstecköffnung einsteckbaren Zapfen (9, 29, 29') besteht, der durch in mindestens zwei nicht miteinander fluchtenden Richtungen unterschiedlich lange Form seines Querschnitts in der öffnung (8,28, 28') rotationsfrei gehalten ist, daß andererseits die Einstecköffnung (8, 28, 28') in einem kurzen Teilbereich (a) ihrer Länge einen an die Form des Zapfens (9, 29, 29') angepaßten engen Querschnitt aufweist, und daß sich, beidseits an diesen Bereich (a% der Querschnitt allseitig konisch erweitert

2. Gelenkimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (d) des eingesteckten Zapfens (9, 29, 29') den einsteckseitigen axialen Abstand (b) des engen Querschnitts (a) der Einstecköffnung (8,28,28') überragt.

3. Gelenkimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecköffnung (8, 28, 28') in einem Zwischenstück (7, 27, 27') angeordnet ist, das seinerseits im Paß-Sitz in das Gelenk (2) oder den Verankerungsteil (21,21') eingesetzt ist

4. Gelenkimplantat nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des Zapfens (9,29,29') in die Einstecköffnung (8,28,28') durch einen Anschlag (12,32,32') begrenzt ist.

5. Gelenkimplantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (7, 27, 27') aus einem Material besteht, das elastischer ist als das Material für den Zapfen (9, 29, 29'), für das Gelenk (2, 22, 22') und für die Verankerungsteile (1, 10, 21, 21').

6. Gelenkimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk scharnierartig ausgebildet ist.

7. Gelenkimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der enge Querschnitt (a) nahezu in der Mitte der axialen Länge der Einstecköffnung (8, 28, 28') angeordnet ist, und daß sich diese nach beiden Seiten symmetrisch erweitert.

8. Gelenkimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der enge Querschnitt (a) in der Einstecköffnung (8, 28, 28') nahe dem einsteckseitigen Ende angeordnet ist, und sich die Einstecköffnung (8, 28, 28') nach beiden Seiten verschieden stark erweitert.