WO1986005679A1 - Adhesive-less glenoid cavity construction for surgical appliances as well as a device for implantation - Google Patents

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WO1986005679A1
WO1986005679A1 PCT/HU1985/000062 HU8500062W WO8605679A1 WO 1986005679 A1 WO1986005679 A1 WO 1986005679A1 HU 8500062 W HU8500062 W HU 8500062W WO 8605679 A1 WO8605679 A1 WO 8605679A1
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joint
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PCT/HU1985/000062
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Zoltán BADÓ
Gábor TARI
Imre JUHÁSZ
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Definitions

  • the invention relates to a joint socket construction for prostheses, in particular hip joint prostheses, which is provided with a conical socket basket made of tissue-friendly metal alloy and can be mechanically fastened in the joint pit without the use of adhesive, and a device for implantation.
  • the joints consist of two components: the spherical joint head of the neck part of the bone in question, which fits into the hollow "counterpart" of the bone, into the joint pit / joint socket /. Both articular surfaces of the joints destroyed by various causes of disease must be replaced.
  • the surgeon exposes the area of the body and first removes the head and neck part of the femur up to the intertrochanter level; then the removed bone part is replaced in the medullary cavity of the femur in this way by a biomechanically expedient prosthesis made of tissue-friendly metal, which consists of different ab variants with shapes and shapes can be optimally selected.
  • the prosthesis is fixed by means of bone cement or mechanically and then the counterpart made of tissue-friendly plastic, the artificial socket, is attached to the hollowed-out pit of the hip bone.
  • the "ball joint”, ie the hip joint prosthesis, is created by joining these two together.
  • One such solution is to cover the outer surface of the metal socket basket receiving the joint socket with more biologically tissue-friendly, so-called bioactive substances that grow together with the bone substance, so to speak, and thereby secure the mechanical attachment.
  • the pan basket is provided with an irregular, porous "bioactive" surface, which over time also grows into the high surface area used for embedding.
  • Screw threads or thread segments are formed on the outer surface of the pan basket and these are screwed into the prepared pan bed.
  • the fixing by means of a screw thread can be carried out in such a way that a thread is previously cut into the socket pit, or a version that automatically cuts the thread is used.
  • the purpose of the present invention is therefore to create a construction which is mecha-free African fastening of the socket part of the various prostheses, in particular the hip prostheses in the joint pit in such a way that the insertion is extremely simple, the connection is completely reliable and, if necessary, easily detachable.
  • the socket basket carrying the joint socket is provided with recesses in the direction of the generatrix and in the recesses L-shaped anchors are inserted about the geometric axis parallel to the tangent of the socket basket so that the shorter part of the anchor is inserted arranged at the pan basket end with the smaller diameter and formed at the outer end as a point or sharp claw, the thickness of the longer anchor part being equal to the wall thickness of the pan basket and its length being the length of the recess.
  • the side walls of the recesses can run parallel to the radius, their surface to be located at the bottom of the pan basket is arc-shaped, with an embedment channel or rib being formed on the surface to be opened to the pan basket.
  • the bedding rib or bedding channel formed on the end of the longer part of the armature opposite the claw is attached.
  • convex cylinder jacket segment on the surface of the recesses lying to the opening of the pan basket with a geometric axis line parallel to the direction of the tangent of the outer jacket surface and in the lower surface of the longer part of the Anchor is also a concave cylinder jacket segment with a geometric axis line perpendicular to the longitudinal axis of the claw.
  • the pan basket itself is also conical on the inside and a central threaded hole is provided in its base.
  • the joint socket is provided with a central threaded pin that fits into the threaded bore.
  • the / n / claw / s / located on the anchors can be polygonal and / or be provided with several pointed or with ribs and / or grooves. Its lower surface can be curved or spiral-shaped, among other things.
  • the device used to fasten the construction according to the invention consists of a shaft which is provided at one end with a thread which is inserted into the thread in the bottom of the pan basket and at the other end with a handle, on this shaft there is a one with a Screw thread inserting tubular shaft pulled up, a drive wheel being arranged on the handle-side end of the tubular shaft, on the other hand an arc-shaped or spherical surface insert being arranged on the end of the pan basket.
  • the design according to the invention enables the pan basket to be fastened more securely than all previous designs.
  • the claws deepening into the bone substance pull the socket basket into the bone pit, so to speak, in the course of their penetration, and the joint socket inserted into the basket prevents the claws from being removed.
  • the pan basket is thus perfect in the course of its use firmly embedded, loosening and falling out of it is completely impossible.
  • the pan basket can easily be lifted out of its place when the anchors are pulled back after removing the socket.
  • the anchors may contain holes or other means.
  • FIG. 1 shows the arrangement of the components of the hip joint prosthesis in the femur or hip bone
  • FIG 2 shows the section of an expedient embodiment of the pan basket according to the invention
  • Fig. 3 is a view of the pan basket shown in Fig. 2;
  • FIG. 4 shows the view of an acetabular cup
  • Figure 5 shows the section of the assembled acetabular cup structure
  • Fig. 6 is a view of the construction shown in Fig. 5;
  • FIG. 12 shows a useful embodiment of the device for inserting the pan basket, partly in section;
  • Fig.13 the sectional drawing of the head part of the device and the pan basket and 14 shows the view of the device shown in FIG. 12.
  • the hip prostheses consist of two parts: the femoral part A attached to the femur and the acetabular cup construction B inserted in the hip bone.
  • the present invention relates to the acetabular cup structure consisting of the metal acetabular cup and the acetabular cup attached therein .
  • the pan basket 1 is essentially a shell-shaped metal body which is produced from a tissue-friendly alloy.
  • the basket is conically shaped on the outside and on the inside in its base part with a central threaded bore 2. Recesses 3 running along the lateral line are provided and the anchors 4 are arranged in these.
  • the outer surface is provided with the ribs 5 in the interest of secure attachment.
  • the anchors 4 are L-shaped and consist of the shaft and the claws 7.
  • the upper surface 8 of the claw 7 has an arcuate configuration, the lower surface 9 has a spiral configuration.
  • the side walls of the recess 3 run parallel to the radial direction of the truncated cone, their upper boundary surface is designed in an arc shape such that it attaches to the upper surface 8 of the claws 7 of the armature 4.
  • the arc of the upper surface of the claws 7 and the arc of the upper surface of the recesses 3 are formed with the same radius.
  • the bedding ribs 10 are configured at the lower part of the recesses 3. The shafts of the anchors 4 rest on these, since an arcuate fillet is formed on their lower part.
  • the armatures 4 are in the basic position, i.e. the claws 7 do not extend beyond the outer surface line of the pan basket 1. In this way, the pan basket 1 can be easily inserted into the joint pit.
  • the other component of the construction is the joint socket 11, which is made of fabric-friendly, dimensionally stable and wear-resistant plastic, e.g. made of carbon fiber reinforced polyethylene RCH1000. Its outer jacket lies on the inner surface of the socket basket 1, its cavity has a spherical surface and is used to hold the other component of the prosthesis or to secure the spatial joint function.
  • the joint socket 11 is made of fabric-friendly, dimensionally stable and wear-resistant plastic, e.g. made of carbon fiber reinforced polyethylene RCH1000.
  • Its outer jacket lies on the inner surface of the socket basket 1, its cavity has a spherical surface and is used to hold the other component of the prosthesis or to secure the spatial joint function.
  • the socket 11 is provided with a threaded pin 13 which fits into the threaded hole 2 of the socket basket.
  • the screwing in and unscrewing can be carried out with the aid of the holes 14 provided at the edge of the cavity 12.
  • the pan basket 1 shown in FIGS. 2 and 3 can be seen in the state in which it is arranged fixed in the joint pit. It can be seen that in this position the shafts 6 of the anchors 4 coincide with the wall of the socket basket 1 and the claws 7 protrude over their entire length from the lateral surface and in this way hold the socket construction in place. A pivoting back or loosening of the anchor 4 is by the screwed into the pan basket 1 Ge Steering pan prevented to the full extent. In this position it can be seen that the thickness of the shafts 6 of the anchors 4 must under no circumstances exceed the wall thickness of the pan basket 1.
  • the anchor 4 shown in Fig. 7 is provided with two claws 7 to increase the security of the attachment.
  • the claw 7 of the anchor shown in Fig. 8 is provided on its lower surface 9 with a rib, on the outside of the shaft 6, however, the cavity 16 is incorporated, which facilitates the retraction of the anchor 4 when the pan basket is out for some reason the joint pit has to be removed.
  • FIG. 9 Another anchor design can be seen in FIG. 9, in this case the claw 7 is designed in a relatively wide tip and the groove 17 is provided in its upper surface 8.
  • FIG. 10 shows a pan basket 1 which is equipped with the double-clawed anchors 4 shown in FIG. 7.
  • both the socket basket and the socket 11 and the anchors 4 are also manufactured in different sizes, similar to the usual prosthesis series.
  • the different types of anchors 4 are expediently interchangeable and so the optimal variant for the given case can always be selected and, if necessary, several different claws can even be arranged in a single pan basket.
  • FIGS. 11 and 12 show the devices / tools / which can be used for inserting or assembling the joint socket construction according to the invention.
  • the joint socket 11 can be screwed into the socket basket 1 by means of the pins 18 fitting into the bores 14.
  • Fig. 12 shows the device used for inserting and fixing the socket basket in the joint pit, which contains a shaft 19, at one end of which a threaded head part is formed.
  • the threaded head part 20 fits into the threaded bore 2 of the pan basket 1.
  • the handle 21 is arranged at the other end of the shaft 19 and the screw thread 22 is formed directly in front of it.
  • the tubular shaft 23 is mounted on the shaft 19.
  • the pressure insert 24 is arranged at one end thereof and the drive wheel 25 is arranged at the other end.
  • the drive wheel 25 can rotate freely in comparison to the tubular shaft 23 and in its interior an internal thread is formed on the screw thread 22 of the shaft 19. In this way, holding the shaft 19 and turning the drive wheel 25 causes the pressure insert 24 to move in the axial direction.
  • the shaft 19 is provided with a neck part 26 in front of the threaded head part 20 and the rubber ring 27 is arranged between the neck part 26 and the threaded head part 20.
  • the joint socket construction according to the invention is inserted in the following manner:
  • the selected pan basket 1 is screwed onto the threaded head part 20 of the device and then the anchors, which have been selected for the purpose, are inserted into the recesses 3 in the manner shown in FIG. 13.
  • the pivoting of the armature 4 into the basic position enables the neck part 26 provided on the shaft 19 and the armature 4 is secured in this position by the rubber ring 26 against falling out.
  • the unit assembled in this way is fitted into the empty joint pit of the hip bone formed to size using a special tool, and when the handle 21 is held, the drive wheel 25 begins to rotate.
  • the pressure insert 24 located at the end of the tubular shaft 23 gradually swings the armature 4 outwards in the manner visible in FIG. 14.
  • the claws 7 are pressed into the medullary stock of the hip bone in such a way that their spiral lower surface 9 pulls the socket basket 1 into the joint pit, so to speak.
  • the recesses 3 or anchors 4 are arranged on the jacket of the socket basket 1 such that, with the appropriate setting, the fixation takes place in anatomically determined directions in the direction of the hip bone, the ischium and the pubic bone, that is to say in directions in which the The bone stock is relatively strong and thick.
  • the socket basket wedges alone in the joint pit.
  • the threaded head part 20 of the shaft 19 is unscrewed from the socket basket 1 and the socket 11 is screwed in place using the device / tool / shown in FIG. 11.
  • the construction according to the invention in no way excludes a common application of the other execution solutions already described above.
  • the jacket of the cup basket can be covered with a porous or bioactive material and an adhesive can also be used in the course of the implantation, although only in extreme cases It is recommended that the goal of the construction is the secure mechanical fixation.
  • the anchors used for fixation can also be produced in other, different variants from those shown, depending on the given requirements.
  • the anchors can expediently be produced in numerous variants and sizes and the most expedient variants can be used in each individual case, since the anchors are interchangeable. If necessary - as already mentioned above - several different types of inker can also be used in one type of prosthesis, provided that this is due to the circumstances.
  • Embodiments can be manufactured and the same also applies to the device used for fixing. It should be emphasized that the device presented is not the only possible solution and that it is not even absolutely necessary to use a tool to fix the construction, since the joint socket itself can be made in this way, for example / made of high hardness plastic or ceramic material / that she pushes out the anchors herself. To facilitate attachment you can also use outer metal bells equipped acetabular cups are manufactured.

Description

KLEBSTOPFLOSE GELENKPFAMENKONSTRUKTION FÜR PROTHESEN, SOWIE VOERICHTUNG ZUR IMPLANTATION
Gegenstand der Erfindung sind eine Gelenkpfannenkonstruktion für Prothesen, insbesondere Hüftgelenksprothesen, die mit einem aus gewebefreundlicher Metalllegierung gefertigten kegeligen Pfannenkorb versehen istund ohne den Einsatz von Klebstoff mechanisch in der Gelenkgrube befestigt werden kann, sowie eine Vorrichtung zur Implantation.
Auf der ganzen Welt werden täglich etwa 4000 künstliche Gelenke, in erster Linie Hüftgelenke implantiert. Diese Zahl nimmt laufend zu, da proportional zur rapiden Erhöhung des menschlichen Lebensalters auch die abnutzungsbedingten Erkrankungen der Gelenke häufiger werden. Die dynamische Entwicklung der Chirurgie und ihrer Randgebiete erhöht die Zahl der Eingriffe weiter. Gleichzeitig zeichnen sich auch die zahlreichen Schwachstellen der nunmehr zu einem Routineverfahren entwickelten Operationen immer markanter ab.
Die Gelenke bestehen aus zwei Komponenten: dem kugelförmigen Gelenkkopf des Halsteiles des in Betracht kommenden Knochens, der sich in das hohl ausgebildete "Gegenstück" des Knochens, in die Gelenkgrube /Gelenkpfanne/ einfügt. Beide Gelenkflächen der durch verschiedene Krankheitsursachen destruierten Gelenke müssen ersetzt werden. Im Falle des Hüftgelenkes legt z.B. der Chirurg die Körpergegend frei und entfernt zuerst den Kopf- und Halsteil des Schenkelknochens bis zur Intertrochanterebene; dann wird in der so erschlossenen Markhöhle des Schenkelbeines das entfernte Knochenteil durch eine biomechanisch zweckdienlich ausgebildete, aus gewebefreundlichem Metall gefertigte Prothese ersetzt, die aus unterschiedliche Ab messungen und Formen aufweisenden Varianten optimal ausgewählt werden kann. Die Prothese wird mittels Knochenzements bzw. mechanisch fixiert und hiernach wird in der ausgehöhlten Grube des Hüftbeines das aus gewebefreundlichem Kunststoff gefertigte Gegenstück, die künstliche Gelenkpfanne befestigt. Durch Zusammenfügen dieser beiden kommt das "Kugelgelenk" d.h. die Hüftgelenkprothese zustande.
Unter den mit der vorstehend vereinfacht beschriebenen
Operation verbundenen zahlreichen recht kompliziertenTeilproblemen ist als eine der am meisten gefürchteten aber häufigen Komplikationen die Lockerung der Hüftgelenkspfanne und hiernach das Herausreissen des ganzen künstliches Gelenkes aus ihrer Einsatzstelle zu erwähnen. Bei biomechanischer Betrachtung der Erscheinung ist eine Aufgliederung des Wortes selbst richtungsweisend, im weit verzweigten Labyrinth der Probleme; die ungenügende Fixierung und demzufolge Lockerung der Prothesenpfanne kann annehmbarerweise auf zwei Hauptursachen zurückgeführt werden: auf eine biologische bzw. mechanische. Die biologische Ursache ist in erster Linie in den Eigenschaften des Klebstoffes zu suchen. Zu diesem Zweck wird Methylmetakrilat verwendet, das in seiner mit einem Katalysator bei Raumtemperatur polymerisierenden Form zum Teil nicht vollkommen polymer ist, dessen freie Monomere gewebezerstörend sind und das nicht einmal bei "Raumtemperatur" reagiert, da die exotherme Wärmebildung auch
75 °C erreichen kann und so die lebenden Proteine denaturiert. Auch eine kalte Flüssigkeitsspülung während der Operation bietet hier nicht viel Abhilfe, da sowohl die Kunststoffpfanne als auch das Akrylat selbst über gute Wärmedämmung verfügen. Das Ergebnis ist die Zerstörung der Knochensubstanz und demzufolge die Lockerung der Prothese. Die Erklärung der mechanischen Ursache liegt in den anatomischen Verhältnissen: während das trichterartig sich erweiternde Ende des Schenkelröhrenknochens die Möglichkeit einer verhaltnismassig guten und stabilen Einfügung für die Prothese bietet, ist die Hüftgrube flach konkav, sodass sich darin die besser oder schlechter einklebbare und obendrein halbrunde d.h. nicht formschlüssige Prothese unter Einwirkung der übrigens nicht in ihrer Achslinie wirkenden und sich unzählige Male wiederholenden, durch das Körpergewicht bedingten Scher- und Druckkräfte leicht lockert.
Der gleiche Sachverhalt liegt im wesentlichen auch bei den sonstigen Gelenkpfannenprothesen vor. Weltweit wird in zunehmender Masse versucht, die biologischen Mängel einfach durch Weglassen des Knochenzements zu beseitigen und die Prothesen, wo dies nur möglich ist - mechanisch zu fixieren. Dies erscheint wie bereits ausgeführt, bei den Gelenkköpfen als lösbar, wogegen bei den Gelenkgruben schwerwiegende Schwierigkeiten verursacht werden.
Aus diesem Grunde wird mit neuen Entwicklungslösungen experimentiert, die auf eine Beseitigung der vorgenannten Schwierigkeiten abzielen. Die eine derartige Lösung ist, die Aussenflache des die Gelenkpfanne aufnehmenden Metallpfannenkorbes mit biologisch gewebefreundlicheren, sogenannten bioaktiven Stoffen zu überziehen, die mit der Knochensubstanz sozusagen verwachsen und dadurch die mechanische Befestigung sichern.
Nach einer anderen Ausführungslösung wird der Pfannenkorb mit einer unregelmässigen, porösen "bioaktiven" Oberfläche versehen, die mit der Zeit ebenfalls in die zur Einbettung dienende Hhochenoberflache hineinwächst. Obwohl diese Lösungen tatsächlich eine sichere Verbindung als die früheren Ausführungen herbeiführen, besteht ihr grundlegender Nachteil darin, dass der operierte Patient den langen Vorgang des Hineinwachsens, der auch mehrere Wochen andauern kann, im Bett liegend erwarten muss.
Mit Rücksicht darauf, dass die Implantation der Prothese in der Mehrzahl in einem fortgeschrittenen Alter erfolgt, erhöht die Bettgebundenheit der Patienten nach der Operation das Risiko derselben in grossem Masse /Lungenentzündung, Thrombose, Wundliegen usw./.
Es werden auch Praktiken angewandt, bei denen auf der
Aussenfläche des Pfannenkorbes Schraubengewinde bzw. Gewindesegmente ausgebildet und diese in das vorbereitete Pfannenbett eingeschraubt werden.
Die mittels Schraubengewinde erfolgende Fixierung kann auf die Weise vorgenommen werden, dass in die Pfannengrube vorhergehend ein Gewinde geschnitten wird, bzw. eine das Gewinde selbsttätig schneidende Ausführung zur Anwendung gelangt.
Ein derartiger mit Gewinde versehender Pfannenkorb ist in der Mehrzahl kegelförmig ausgebildet und kann so nicht in die Beckenhöhle eindringen. Der Kegelwinkel gewährleistet gleichzeitig auch die Verkeilung, weshalb diese Ausführung auch einem Herauskippen besser als die früher angewandten Lösungen widersteht. Unverändert ist jedoch der Nachteil, dass sie aus der übrigens bereits ledierten spongiösen Knochensubstanz sehr leicht herausreisst.
Zweck vorliegender Erfindung ist deshalb eine Konstruktion zu schaffen, die eine ohne Klebemittel erfolgende mecha nische Befestigung des Gelenkpfannenteiles der verschiedenen Prothesen, insbesondere der Hüftprothesen in der Gelenkgrube auf die Weise ermöglicht, dass dabei das Einsetzen ausserordentlich einfach vorzunehmen, die Verbindung vollkommen zuverlässig und nötigenfalls einfach lösbar ist.
Die gestellte Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der die Gelenkpfanne tragende Pfannenkorb mit Aussprarungen in der Mantellinienrichtung versehen ist und in den Aussparungen L-förmige Anker, um die zur Tangente des Pfannenkorbmantels parallelen geometrischen Achse schwenkbar so eingefügt sind, dass der kürzere Teil des Ankers bei dem Pfannenkorbende mit dem kleineren Durchmesser angeordnet und am ausseren Ende als eine Spitze bzw. scharfe Kralle ausgebildet ist, wobei die Stärke des längeren Ankerteiles gleich der Wandstärke des Pfannenkorbes und seine Länge gleich der Länge der Aussparung ist.
Die Seitenwände der Aussparungen können parallel zum Radius verlaufen, ihre zum Boden des Pfannenkorbes zu liegende Fläche ist bogenförmig, wobei auf ihrer zur Öffnung des Pfannenkorbes zu liegenden Flächen eine Bettungsrinne oder Rippe ausgebildet ist. An diese fügt sich zur Sicherung der Schwenkbarkeit der Anker die an dem zur Kralle entgegengesetzten Ende des längeren Teiles der Anker ausgebildete Bettungsrippe bzw. Bettungrinne.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Konstruktion ist auf der zur Öffnung des Pfannenkorbes liegenden Fläche der Aussparungen ein konvexes Zylindermantelsegment mit einer zur Richtung der Tangente der ausseren Mantelfläche parallelen geometrischen Achslinie und in der unteren Fläche des längeren Teiles der Anker ist zugleich ein konkaves Zylindermantelsegment mit einer zur Längsachse der Kralle senkrechten geometrischen Achslinie ausgebildet.
Der Pfannenkorb selbst ist auch innen kegelförmig ausgebildet und in seinem Boden ist eine zentrale Gewindebohrung vorgesehen. Die Gelenkpfanne ist mit einem sich in die Gewindebohrung hineinfügenden zentralen Gewindezapfen versehen.
Die an den Ankern befindliche/n/ Kralle/n/ können mehrkantig und/oder mit mehreren spitzen bzw. mit Rippen und/oder Nuten versehen sein. Ihre untere Fläche kann unter anderem bogenförmig oder spiralförmig ausgebildet sein.
Die zur Befestigung der erfindungsgemässen Konstruktion dienende Vorrichtung besteht aus einer Welle, die an ihrem einen Ende mit einem sich in das im Boden des Pfannenkorbes befindliche Gewinde einfügendem Gewinde, an ihrem anderen Ende mit einem Griff versehen ist, auf diese Welle ist eine sich mit einem Schraubgewinde einfügende Rohrwelle aufgezogen, wobei an dem griffseitigen Ende der Rohrwelle ein Antriebsrad, an dem sich an den Pfannenkorb fügenden Ende hingegen ein bogenförmiger bzw. eine Kugelfläche aufweisender Sυanneinsatz angeordnet sind.
Die erfindungsgemässe Ausführung ermöglicht eine mehr Sicherheit bietende Befestigung des Pfannenkorbes als alle bisherigen Ausführungen. Die sich in die Knochensubstanz vertiefenden Krallen ziehen im Verlaufe ihres Eindringens den Pfannenkorb sozusagen in die Knochengrube und die in den Korb eingesetzte Gelenkpfanne verhindert ein Herauslösen der Krallen. Der Pfannenkorb ist auf diese Weise im Verlaufe seines Eins atzes vollkommen festgebettet, eine Lockerung und ein Herausfallen desselben ist vollkommen ausgeschlossen.
Gleichzeitig kann nötigenfalls der Pfannenkorb ganz einfach aus seinem Platz herausgehoben werden, wenn nach Entfernen der Gelenkpfanne die Anker zurückgezogen werden. Für disen Zweck können die Anker gegebenenfalls Bohrungen oder sonstige Mittel enthalten.
Die Einzelheiten der Erfindung werden anhand Ausführungsbeispiele mit Hilfe einer Zeichnung beschrieben. Auf der
Zeichnung zeigen
Fig. 1 die Anordnung der Bauelemente der Hüftgelenksprothese in dem Schenkelknochen bzw. Hüftbein;
Fig. 2 den Schnitt einer zweckdienlichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Pfannenkorbes;
Fig. 3 die Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Pfannenkorbes;
Fig. 4 die Ansicht einer Gelenkpfanne; Fig. 5 den Schnitt der zusammengebauten GelenkpfannenPfannenkorbkonstruktion;
Fig. 6 die Ansicht der in Fig. 5 dargestellten Konstruktion;
Fig. 7 eine Ausführungsform des in der erfindungsgemässen Ausführung verwendeten Ankers;
Fig.8 eine andere Ausführungsform des Ankers;
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform des Ankers;
Fig.10 die Ansicht einer Variante der erfindungsgemässen
Konstruktion mit den in Fig. 7 dargestellten Ankern;
Fig.11 das Ende der zum Ein- und Ausschrauben der Gelenkpfanne dienenden Vorrichtung;
Fig.12 eine zweckdienliche Ausführungsform der zum Einsetzen des Pfannenkorbes dienenden Vorrichtung zum Teil im Schnitt; Fig.13 die SchnittZeichnung des Kopfteiles der Vorrichtung und des Pfannenkorbes und Fig.14 die Ansicht der in Fig. 12 dargestellten Vorrichtung.
In Fig. 1 ist zu sehen, dass die Hüftgelenkprothesen aus zwei Teilen bestehen: aus dem in das Schenkelbein befestigten Femurteil A und der in das Hüftbein eingesetzten Gelenkpfannenkonstruktion B. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gelenkpfannenkonstruktion, bestehend aus dem metallenen Pfannenkorb undder darin befestigten Gelenkpfanne.
In Fig. 2 und 3 ist eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemässen Pfannenkorbes zu sehen. Der Pfannenkorb 1 ist im wesentlichen ein schalenfδrmiger Metallkörper, der aus einer gewebefreundlichen Legierung hergestellt wird. Aussen und innen kegelförmig ausgebildet ist der Korb in seinem Bodenteil mit einer zentralen Gewindebohrung 2 ausgestaltet. Seitlich sind entlang der Mantellinie verlaufende Aussparungen 3 vorgesehen und in die- sen die Anker 4 angeordnet. Die äussere Mantelfläche ist im Interesse der sicheren Befestigung mit den Rippen 5 versehen.
Die Anker 4 sind L-förmig ausgebildet und bestehen aus dem Schaft sowie den Krallen 7. Die obere Fläche 8 der Kralle 7 hat eine bogenförmige, die untere Fläche 9 eine spiralförmige Ausbildung.
Die Seitenwände der Aussparung 3 verlaufen parallel zur radialen Richtung des Kegelstumpfes, ihre obere Begrenzungsfläche ist derart bogenförmig ausgebildet, dass sie sich an die obere Fläche 8 der Krallen 7 der Anker 4 anfügt. Demzufolge ist der Bogen der oberen Fläche der Krallen 7 und der Bogen der oberen Fläche der Aussparungen 3 mit dem gleichen Radius ausgebildet. Am unteren Teil der Aussparungen 3 sind die Bettungsrippen 10 ausgestaltet. Auf diesen liegen die Schäfte der Anker 4 auf, da an ihrem unteren Teil eine bogenförmige Hohlkehle ausgebildet ist.
In Fig. 2 und 3 befinden sich die Anker 4 in der Grundstellung, d.h. die Krallen 7 reichen nicht über die äussere Mantellinie des Pfannenkorbes 1 hinaus. Auf diese Weise kann der Pfannenkorb 1 leicht in die Gelenkgrube eingesetzt werden.
In Fig. 4 ist das andere Bauelement der Konstruktion die Gelenkpfanne 11 zu sehen, die aus gewebefreundlichem formbeständigem und verschliessfestem Kunststoff, z.B. aus kohlenfadenverstärktem Polyäthylen RCH1000 hergestellt werden. Ihr Aussenmantel liegt auf der Innenfläche des Pfannenkorbes 1 auf, ihr Hohlraum hat eine Kugeloberfläche und dient zur Aufnahme des anderen Bauelementes der Prothese bzw. zur Sicherung der räumlichen Gelenkfunktion.
Die Gelenkpfanne 11 ist mit einem Gewindezapfen 13 versehen, der sich in die Gewindebohrung 2 des Pfannenkorbes hineinfügt. Das Ein- und Ausschrauben kann mit Hilfe der am Rand des Hohlraumes 12 vorgesehenen Bohrungen 14 vorgenommen werden.
In den Fig. 5 und 6 ist der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Pfannenkorb 1 in dem Zustand zu sehen, in dem er in der Gelenkgrube fixiert angeordnet ist. Ersichtlich ist, dass die Schäfte 6 der Anker 4 in dieser Stellung mit der Wand des Pfannenkorbes 1 zusammenfallen und die Krallen 7 in ihrer ganzen Länge aus der Mantelfläche hervorstehen und auf diese Weise die Pfannenkonstruktion festhalten. Ein Zurückschwenken oder eine Lockerung der Anker 4 wird durch die in den Pfannenkorb 1 eingeschraubte Ge lenkpfanne in vollem Ausmasse verhindert. In dieser Stellung ist zu ersehen, dass die Stärke der Schäfte 6 der Anker 4 die Wandstärke des Pfannenkorbes 1 auf keinen Fall überschreiten darf.
Mit Hilfe der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten, in ihrer Konstruktion ausserordentlich einfachen Anker kann die Befestigung des Pfannenkorbes mit voller Sicherheit gewährleistet werden. In gewissen Fällen kann jedoch auch der Einsatz von besonderen Ankern zweckdienlich werden. Derartige Spezialanker zeigen die Fig. 7, 8 und 9.
Der in Fig. 7 dargestellte Anker 4 ist zur Erhöhung der Sicherheit der Befestigung mit zwei Krallen 7 versehen.
Die Kralle 7 des in Fig. 8 dargestellten Ankers ist an ihrer unteren Fläche 9 aiit einer Rippe versehen, an der Aussenseite des Schaftes 6 hingegen ist der Hohlraum 16 eingearbeitet, der das Zurückziehen der Anker 4 erleichtert, wenn der Pfannenkorb aus irgendeinem Grunde wieder aus der Gelenkgrube herausgenommen werden muss.
In Fig. 9 ist wieder eine weitere Ankerausführung zu sehen, die Kralle 7 ist in diesem Falle in einer verhaltnismassig breiten Spitze ausgeführt und in ihrer oberen Fläche 8 ist die Nut 17 vorgesehen.
Fig. 10 zeigt einen Pfannenkorb 1, der mit den in Fig. 7 dargestellten doppelkralligen Ankern 4 ausgerüstet ist.
Zweckdienlich werden sowohl der Pfannenkorb als auch die Gelenkpfanne 11 sowie die Anker 4 ebenfalls in verschiedenen Grossen gefertigt, ähnlich den üblichen Prothesenbaureihen. Die verschiedenen Typen der Anker 4 sind zweckdienlicherweise austauschbar und so kann stets die zum gegebenen Fall optimale Variante ausgewählt und nötigenfalls können sogar in einem einzigen Pfannenkorb mehrere unterschiedliche Krallen angeordnet werden.
In den Fig. 11 und 12 sind die zum Einsetzen bzw. zum Zusammenbau der erfindungsgemässen Gelenkpfannenkonstruktion verwendbaren Vorrichtungen /Werkzeuge/ zu sehen. Mit Hilfe des In Fig. 1 dargestellten Werkzeuges kann die Gelenkpfanne 11 in den Pfannenkorb 1 mittels der in die Bohrungen 14 hineinpassenden Stifte 18 eingeschraubt werden.
Fig. 12 zeigt die zum Einsetzen und Fixieren des Pfannenkorbes in der Gelenkgrube dienende Vorrichtung, diese enthält eine Welle 19, an deren einem Ende ein mit Gewinde versehener Kopfteil ausgebildet ist. Der mit Gewinde versehene Kopfteil 20 fügt sich in die Gewindebohrung 2 des Pfannenkorbes 1 hinein.
Am anderen Ende der Welle 19 ist der Griff 21 angeordnet und unmittelbar davor ist das Schraubengewinde 22 ausgebildet.
Auf die Welle 19 ist die Rohrwelle 23 aufgezogen. Am einen Ende derselben ist der Druckeinsatz 24, am anderen Ende das Antriebsrad 25 angeordnet. Das Antriebsrad 25 kann im Vergleich zur Rohrwelle 23 frei umlaufen und in seinem Inneren ist ein auf dem Schraubengewinde 22 der Welle 19 sitzendes Innengewinde ausgebildet. Auf diese Weise bewirkt ein Festhalten der Welle 19 und das Verdrehen des Antriebsrades 25 eine in axialer Richtung erfolgende Bewegung des Druckeinsatzes 24. Die Welle 19 ist vor dem mit Gewinde versehenen Kopfteil 20 mit einem Halsteil 26 versehen und zwischen dem Halsteil 26 und dem mit Gewinde versehenen Kopfteil 20 ist der Gummiring 27 angeordnet.
Das Einsetzen der erfindungsgemässen Gelenkpfannenkonstruktion erfolgt in nachstehender Weise:
Der ausgewählte Pfannenkorb 1 wird auf den Gewindekopfteil 20 der Vorrichtung aufgeschraubt und dann werden indie Aussparungen 3 die dem Zweck entsprechend ausgewältten Anker auf die in Fig. 13 dargestellte Art und Weise eingesetzt. Das Einschwenken der Anker 4 in die Grundstellung ermöglicht der auf der Welle 19 vorgesehene Halsteil 26 und die Anker 4 werden in dieser Stellung durch den Gummiring 26 gegen Herausfallen gesichert.
Die so zusammengebaute Einheit wird in die mittels eines Sonderwerkzeuges auf Mass geformte leere Gelenkgrube des Hüftbeines eingepasst und bei Festhalten des Griffes 21 wird das Antriebsrad 25 zu drehen begonnen. Hierbei schwenkt der am Ende der Rohrwelle 23 befindliche Druckeinsatz 24 die Anker 4 allmählich auf die in Fig. 14 sichtbare Weise nach Aussen. Im Laufe dieser Bewegung werden die Krallen 7 in den Markbestand des Hüftbeines auf die Weise hineingepresst, dass dabei ihre spiralförmige untere Fläche 9 den Pfannenkorb 1 sozusagen in die Gelenkgrube hineinzieht.
Bei der vorgestellten zweckdienlichen Ausführungsform sind die Aussparungen 3 bzw. Anker 4 so auf dem Mantel des Pfannenkorbes 1 angeordnet, dass bei entsprechender Einstellung die Fixierung in anatomisch bestimmten Richtungen in Richtung des Hüftbeines, des Sitzbeines und des Schambeines, d.h. in Richtungen erfolgt, in denen der Enochenbestand verhaltnismassig stark und dick ist.
Infolge der genannten Ausführung des Aussenmantels des Pfannenkorbes sowie der Anker verkeilt der Pfannenkorb auch allein in der Gelenkgrube. Nach dem die Verbindung zustandegekommen ist, wird der mit Gewinde versehene Kopfteil 20 der Welle 19 aus dem Pfannenkorb 1 herausgeschraubt und an seine Stelle die Gelenkpfanne 11 mit Hilfe der der in Fig. 11 dargestellten Vorrichtung /Werkzeug/ eingeschraubt.
Aus vorstehender Beschreibung ist gut zu ersehen, was die Versuche auch eindeutig bewiesen haben: nicht nur das Einsetzen der erfindungsgemässen Konstruktion ist ausserordentlich einfach und schnell durchführbar, sondern sie gewährleitet auch eine wesentlich stärkere Verbindung als die bisherigen Befestigungen, wobei die Verbindung auf die genannte Weise nötigenfalls auch einfach und schnell gelöst werden kann.
Demzufolge ist ein späteres Auswechseln des abgenutzten Einsatzes wesentlich einfacher durchführbar und bedeutet einen eine wesentlich geringe operative Belastung darstellenden Eingriff als ein "herkömmlicher". Das neue Verfahren vermindert zufolge der Verkürzung der Operationszeit auch die Zahl der infektionsbedingten Komplikationen.
Trotz alldem schliesst die erfindungsgemässe Konstruktion eine gemeinsame Anwendung der bereits zuvor beschriebenen sonstigen Ausführungslösungen keineswegs aus. Nötigenfalls kann der Mantel des Pfannenkorbes mit einem porösen bzw. bioaktiven Material überzogen und im Verlaufe der Implantation auch ein Klebstoff verwendet werden, obwohl nur dies in extremen Fällen zu empfehlen ist, da Ziel der Konstruktion eben die sichere mechanische Fixierung ist.
Obwohl als Beispiel lediglich eine Hüftgelenksprothese und nur einige Ausführungsformen dieser selbst vorgeführt wurden ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die erfindungsgemässe Konstruktion auch bei sonstigen Prothesen günstig eingesetzt werden kann, da sie über sämtliche vorstehend beschriebene günstige Eigenschaften verfügt.
Offensichtlich können die zur Fixierung dienenden Anker auch in sonstigen von den vorgeführten abweichenden anderen Varianten in Abhängigkeit von den gegebenen Forderungen hergestellt werden. Zweckdienlicherweise können die Anker in zahlreichen Varianten und Grossen gefertigt und so in jedem einzelnen Falle deren zweckdienlichsten Varianten eingesetzt werden, da die Anker austauschbar sind. Gegebenenfalls können - wie bereits vorhergehend erwähnt - in einer Prothesenart auch mehrere verschiedene inkerarten eingesetzt werden, soweit dies die Umstände bedingen.
Offensichtlich ist auch, dass sowohl die Gelenkpfanne als auch der Pfannenkorb in mehreren unterschiedlichen
Ausführungsformen gefertigt werden können und das gleiche gilt auch für die zur Fixierung dienende Vorrichtung. Zu betonen ist, dass die vorgeführte Vorrichtung nicht die einzig mögliche Lösung darstellt und dass zur Fixierung der Konstruktion nicht einmal unbedingt ein Werkzeug erforderlich ist, da gegebenenfalls die Gelenkpfanne selbst so ausgeführt werden kann, /z.B. aus Kunststoff hoher Härte bzw. aus keramischem Material/ dass sie das Herausschieben der Anker selbst vornimmt. Zur Erleichterung der Befestigung können auch mit ausseren Metallglocken ausgerüstete Gelenkpfannen gefertigt werden.
Das wesentliche sämtliche aufgezählter bzw. vorstehend nicht erwähnter Varianten jedoch ist, die in den beigelegten Patentansprüchen beschriebene mit Ankern ausgerüstete Konstruktion, die die sichere mechanische Befestigung ermöglicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Klebstofflose Gelenkpfannenkonstruktion für Prothesen, insbesondere Huftgelenksprothesen mit aus gewebefreund- lieber Metalllegierung gefertigtem kegelförmigem Pfannenkorb und zur Befestigung der Gelenkpfanne geeignetem Bauelement bzw. Bauelementen, dadurch g e k e n nz e i c hn e t , dass der Pfannenkorb (1) mit in der Mantellinie verlaufenden Aussparungen (3) versehen ist und in den Aussparungen (3) L-förmige Anker (4) um die zur Tangente der Mantellinie des Pfannenkorbes (1) parallele geometrische Achslinie schwenkbar /kippbar/ so eingefügt sind, dass der kürzere Teil der Anker (4) bei dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende des Pfannenkorbes (1) angeordnet ist und an seinem ausseren Ende als spitze bzw. scharfe Kralle (7) ausgebildet ist, wobei die Stärke seines längeren Teiles bzw. Schaftes (6) gleich der Wandsträrke des Pfannenkorbes oder kleiner als diese seine Länge hingegen gleich der Länge der Aussparung (3) ist.
2. Gelenkpfannenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass die Seitenwände der in dem Pfannenkorb (1) befindlichen Aussparungen parallel zur Radiusrichtung verlaufen.
3. Gelenkpfannenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zum Boden zuliegendeFläche der im Pfannenkorb (1) befindlichen Aussparungen (3) bogenförmig ausgebildet ist.
4. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an der zum grösseren Durchmesser des Pfannenkorbes (1) zuliegenden Fläche der Aussparungen (3) eine Bettungsrippe (10) vorgesehen ist.
5. Gelenkpfannenkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass am unteren Ende des Schaftes (6) der Anker (4) eine Bettungsrippe bzw. Bettungsrinne vorgesehen ist.
6. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der zur Öffnung des Pfannenkorbes (1) zuliegenden Fläche der Aussparungen (3) ein konvexes eine zur Richtung der Tangenten der ausseren Mantelflächen parallele geometrische Achslinie aufweisende Zylindermantelsegment vorgesehen ist.
7. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an der unteren Fläche des Schaftes (6) der Anker ein konkaves, eine zur Längsachslinie der Kralle (7) senkrechte geometrische Achslinie aufweisendes Zylindermantelsegment vorgesehen ist.
8. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an den Ankern (4) mehrere Krallen (7) ausgebildet sind.
9. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die an den Ankern (4) befindliche/n/ Kralle/n/ (7) mehrkantig sind und/oder mehrere Spitzen haben.
10.Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fläche der Kralle bzw. Krallen (7) mit Nuten (17) und/oder Rippen versehen sind.
11. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , dass die untere Fläche (9) der Krallen (10) bogenförmig ausgebildet ist.
12. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , dass die untere Flache (19) der Krallen (7) spiralförmig ausgebildet ist.
13. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , dass der Pfannenkorb (1) innen kegelförmig ausgebildet ist und in seinem Boden eine zentral angeordnete Gewindebohrung (2) vorgesehen ist.
14. Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gelenkpfanne (1) mit einem sich in die Gewindebohrung (2) im Boden des Pfannenkorbes (1) hineinfügenden Gewindezapfen (13) versehen ist.
15. Vorrichtung zur Befestigung der Gelenkpfannenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 14, in der Gelenkgrube, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sie aus einer an ihrem einen Ende mit einem sich in die Gewindebohrung (2) im Boden des Pfannenkorbes (1) einfügenden Gewindekopfteil (20) an ihrem anderen Ende mit einem Griff (21) versehenen Welle (19) besteht, auf diese Welle (19)eine auf dem Schraubgewinde (22) sitzenden Rohrwelle (23) aufgezogen ist, wobei an dem zum Griff (21) zuliegenden Ende der Rohrwelle (23) ein Antriebsrad (25), an dem sich an den Pfannenkorb (1) anschliessenden Ende hingegen ein bogenförmiger bzw. eine Kugelfläche aufweisender Spanneinsatz (24) angeordnet ist.
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