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DE4127989A1 - Einstellbare hueftgelenk-endoprothese - Google Patents

Einstellbare hueftgelenk-endoprothese

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DE4127989A1
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DE
Germany
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hip joint
intermediate plate
link segment
joint endoprosthesis
femur
Prior art date
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DE4127989A
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Ortwin Puper
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Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eine Hüftgelenk-Endoprothese nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der FR 26 05 514 A1 ist eine Hüftgelenk-Prothese bekannt, bei der eine Einstellung des Prothesenkopfes in drei Richtungen vorgesehen ist. Hierzu ist die Prothese dreigeteilt ausgeführt. Auf einem im Oberschenkelknochen fixierten Zapfen ist der Prothesenkopf aufgesetzt, der auf einem Konus eine Gelenkkugel trägt. Eine Einstellung des Abstandes zwischen dem Mittelpunkt der Gelenkkugel und der Mittelachse der Prothese erfolgt mittels Gelenkkugeln mit verschieden tief eingepreßten Konen. Eine Einstellung der Höhe des Mittelpunktes der Gelenkkugel längs der Mittelachse der Prothese ist durch Prothesenköpfe mit unterschiedlichen Bauhöhen erreicht. Für eine Drehung um die Mittelachse der Prothese ist der Prothesenkopf in einem an einem Prothesenschaft ansetzenden Zapfen gelagert; die Drehung ist durch eine Schraube, die den Prothesenkopf gegen den Prothesenschaft spannt, fixiert.
Ferner ist aus der EP-03 90 883 A1 eine Hüftgelenkprothese bekannt, die einen Kopfteil auf einem mit einem Zapfen verbundenen Halsteil aufweist, der ein-, zwei- oder dreidimensional einstellbar anzuordnen ist. In einer Frontalebene ist eine Verschiebung mittels zweier zueinander senkrechter Schienen, beispielsweise in Schwalbenschwanzführungen, vorgesehen. Es wird auch vorgeschlagen, ein Kippen in der Saggitalebene und eine Einstellung in Vertikalrichtung vorzusehen. Die Einstellungen sollen mittels Schrauben fixiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte einstellbare Hüftgelenk- Endoprothese zu schaffen, die während der Operation an die orthopädischen Verhältnisse des Patienten anpaßbar ist und eine feste Fixierung der Einstellungen gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine Hüftgelenk-Endoprothese geschaffen, die weitgehend ohne den Austausch von Einzelteilen einstellbar ist. Die Anpassung der Prothese auf die orthopädischen Verhältnisse des Patienten erfolgt durch Einstellung des Prothesenkopfes während der Operation. Hierzu sind schrittweise Verstellmöglichkeiten sowohl in medial-lateraler Richtung als auch im Torsionswinkel der Prothese durch Drehung um die Schaftachse des Oberschenkelknochens vorgesehen. Diese Einstellungen werden durch Formschluß von Verzahnungen gesichert. Eine Veränderung der Einstellungen ohne Aufheben des Formschlusses ist durch äußere Kräfte nur möglich, wenn diese zum Bruch der Prothese führen würden.
Durch die Verzahnungen ist es darüber hinaus möglich, die Prothese in beiden Bewegungsrichtungen getrennt mit kleinen Kräften einzustellen, ohne daß die jeweils andere Einstellung verändert wird. Zum gleichzeitigen Sichern beider Einstellungen wird nur Spannelement, z. B. ein Gewindebolzen oder ein einschlagbarer Spreizbolzen oder -niet oder dergleichen Mittel benötigt.
Für die Einstellung in proximal-distaler Richtung ist es vorgesehen, Gelenkkugeln mit unterschiedlich tief eingearbeiteten Innenkonen zu verwenden, wobei die Gelenkkugeln aus verschiedenen Größen bestehen.
Gemäß Anspruch 10 wird ein Schritt zur Bestimmung der Richtung der Ebene der medial-lateralen Verschiebung beschrieben, so daß diese parallel zu einer Tangente der Shenton-Linie im Bereich der Prothese ausgerichtet wird.
Alle Einstell- und Fixiermittel sind in der Weise ausgebildet und angeordnet, daß sie für den Operateur gut zugänglich sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Oberschenkel mit einer einstellbaren Hüftgelenk- Endoprothese,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Hüftgelenk-Endoprothese in einer Frontalebene,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und
Fig. 4 eine Draufsicht in Pfeilrichtung X der Fig. 2 gesehen.
In Fig. 1 ist ein Oberschenkelknochen 1 mit einer eingesetzten Hüftgelenk-Endoprothese 2 dargestellt. Diese besteht aus einem Stiel 3, einem hierin eingearbeiteten Kulissensegment 4 sowie einem gegenüber dem Kulissensegment 4 beweglichen Prothesenkopf 5, welcher eine Gelenkkugel 6 trägt und der ein Stellelement 7, eine Zwischenplatte 8 und einen Tragkörper 9 mit einem Spannelement, das aus einem Gewindebolzen 10 bestehen kann, umfaßt. Zwischen dem Tragkörper 9 und der Zwischenplatte 8 einerseits und dem Kulissensegment 4 sowie der Zwischenplatte 8 andererseits sind aus Stirnverzahnungen 12, 13 und 15, 16 gebildete Arretiermittel 21, 22 angeordnet (Fig. 2). Die Hüftgelenk-Endoprothese 2 ist längs einer Schaftachse S in den Oberschenkelknochen 1 eingesetzt und dort fixiert.
Zur Einstellung einer orthopädisch korrekten Lage der Gelenkkugel 6 sind mindestens drei Einstellrichtungen vorgesehen. Eine erste Einstellung erfolgt durch lineare Verschiebung in medial-lateraler Richtung nach einer Linie B-B, eine zweite Einstellung erfolgt in proximal-distaler Richtung nach einer Linie C-C und eine dritte Einstellung erfolgt durch Drehung um eine Achse A-A, die gesehen auf eine Frontalebene gem. Fig. 1 senkrecht auf der Linie B-B steht.
In Fig. 2 ist in einem Schnitt das Kulissensegment 4 dargestellt, das an seiner dem Kopfteil zugewandten Oberfläche eine hinterschnittene Nut 11 in medial-lateraler Richtung aufweist, in der das Stellelement 7 geführt ist. Durch die Hinterschneidung kann das Stellelement 7 nur linear in Richtung der Nut 11 bewegt werden. Auf der Oberfläche des Kulissensegments 4 ist die erste lineare Stirnverzahnung 12 angeordnet. Oberhalb des Kulissensegments 4 lagert die Zwischenplatte 8, auf deren dem Kulissensegment 4 zugewandte Oberfläche die zweiten lineare Stirnverzahnung 13 angeordnet ist, die das Gegenstück zur ersten linearen Stirnverzahnung 12 bildet und in diese eingreift. Die Stirnverzahnung 12 erstreckt sich über die gesamte Länge des Kulissensegments 4 und ist nur auf einer Seite angeordnet, die einer prismatischen Führung 18 (Fig. 3) gegenüberliegt.
Eine Bohrung 25 in der Zwischenplatte 8 nimmt einen Zapfen 14 des Stellelementes 7 auf. Radial zum Mittelpunkt dieser Bohrung 25 und gegenüberliegend der zweiten linearen Stirnverzahnung 13 auf der Oberseite der Zwischenplatte 8, ist die erste radiale Stirnverzahnung 15 des Arretiermittels 22 erhaben angeordnet, die von einer etwa kreissegmentförmigen Fläche begrenzt ist. Im Bereich der radialen Stirnverzahnung 15 kann die Zwischenplatte 8 seitlich über das Kulissensegment 4 hinausragen.
Der Tragkörper 9 liegt auf der Zwischenplatte 8 auf, wobei der Zapfen 14 des Stellelementes 7 in eine Sackbohrung 26 des Tragkörpers 9 ragt. In Verlängerung dieser Bohrung 26 ist eine im Durchmesser kleinere Bohrung 27 vorgesehen, durch die der Gewindebolzen 10 durch den Tragkörper 9 hindurch in ein Innengewinde im Zapfen 14 des Stellelementes 7 eingeschraubt wird. Gegenüberliegend und korrespondierend zur ersten radialen Stirnverzahnung 15 trägt der Tragkörper 9 die zweite radiale Stirnverzahnung 16. Eine diese Stirnverzahnung 16 begrenzende kreissegmentförmige Fläche umfaßt einen kleineren Winkel als die die erste radiale Stirnverzahnung 15 begrenzende Fläche.
Der Tragkörper 9 ist mit einem Schaft versehen, der an seinem Ende einen Außenkonus 17 trägt. Auf diesen ist die Gelenkkugel 6 aufgesetzt, in die ein gleichartiger Innenkonus eingearbeitet ist, wobei das Maß, um das der Konus 17 in die Gelenkkugel 6 eindringt, als Einpreßtiefe bezeichnet wird. Die Einstellung in proximal-distaler Richtung nach der Linie C-C erfolgt durch Gelenkkugeln 6 mit verschieden tief eingearbeiteten Innenkonen.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt des Kulissensegments 4 mit der einseitig angeordneten prismatische Führung 18 sowie der Nut 11. Beide Führungen sind in den Stiel 3 kopfseitig eingearbeitet.
In allen Figuren ist mit N eine neutrale Stellung des Mittelpunktes M der Gelenkkugel 6 bezeichnet, entsprechend einer Ausgangsstellung. Aus der neutralen Stellung N heraus kann der Mittelpunkt der Gelenkkugel 6 in der Richtung B-B innerhalb von Grenzen G1 und G2 linear verschoben werden (Fig. 2). Bis zu einer Grenze G3 kann der Mittelpunkt der Gelenkkugel 6 stufenweise durch die Verwendung von Gelenkkugeln 6 mit unterschiedlich tiefen Innenkonen in der Richtung der Linie C-C eingestellt werden (Fig. 2). Schließlich ist eine Verschiebung auf einem Kreisbogen um die Achse A-A innerhalb von Grenzen G4 und G5 möglich (Fig. 4).
Für die Konstruktion des Prothesenkopfes 5 wird ein Winkel α (Fig. 1) zwischen der Schaftachse S und einer Senkrechten zur Richtung der Linie B-B der medial-lateralen Verschiebung bestimmt, indem im Mittelpunkt M der Gelenkkugel 6 eine Tangente an einen durch den in der neutralen Stellung N stehenden Mittelpunkt M der Gelenkkugel 6 laufenden Kreisbogen angelegt wird, dessen Mittelpunkt durch einen sich an die Shenton-Linie anschmiegenden Kreis 19 bestimmt ist. Diese Tangente ist eine Senkrechte auf eine Verbindungslinie 20 zwischen dem Mittelpunkt M1 des Kreises 19 und dem Mittelpunkt M der in der neutralen Stellung N stehenden Gelenkkugel 6. In ersten Untersuchungen ist hierbei ein Winkel α von etwa 7° ermittelt worden, wobei die medial-laterale Verschiebung nach medial ansteigt.
Die Hüftgelenk-Endoprothese 2 wird wie folgt eingestellt:
Nach dem Einsetzen des Stieles 3 mit dem Kulissensegment 4 in den Oberschenkelknochen 1 wird das Stellelement 7 in die Nut 11 eingeschoben. Die Zwischenplatte 8 und der Tragkörper 9 werden auf das Kulissensegment 4 so aufgelegt, daß der Zapfen 14 des Stellelementes 7 durch die Bohrung 25 der Zwischenplatte 8 hindurch in das Sackloch 26 des Tragkörpers 9 dringt. Die Anordnung wird durch Anziehen des Gewindebolzens 10 zunächst so gesichert, daß sich die einzelnen Teile gerade noch über die Stirnverzahnungen 12, 13 und 15, 16 hinweg gegeneinander verschieben lassen.
Eine zuvor bezüglich Einpreßtiefe des Innenkonus und Kugelgröße ausgewählte Gelenkkugel 6 wird auf den Konus 17 des Tragkörpers 9 aufgesetzt. Die Einpreßtiefe des Konus bestimmt den Abstand zwischen Mittelpunkt M der Gelenkkugel 6 und der Oberfläche des Kulissensegmentes 4. Anschließend wird der Abstand des Mittelpunktes der Gelenkkugel 6 von der Schaftachse S durch Verschieben des Prothesenkopfes 5 in der Nut 11 eingestellt. Nach dem Verdrehen des Tragkörpers 9 um den Zapfen 14 des Stellelementes 7 werden die Einstellungen durch Anziehen des Gewindebolzens 10 gesichert. Hierdurch werden die gepaarten Verzahnungen 12, 13 und 15, 16 gegeneinander verspannt und übertragen die an der Gelenkkugel 6 angreifenden Kräfte durch Formschluß auf das Kulissensegment 4 und somit auf den Stiel 3.
Bei Kräften, deren Kraftrichtung nicht durch die Achse A-A geht, versuchen den Prothesenkopf 5 um diese Achse A-A zu drehen. Diese Kräfte werden vom Tragkörper 9 über das zweite Verzahnungspaar 15, 16 auf die Zwischenplatte 8 und von dieser mittels der prismatischen Führung 18 auf das Kulissensegment 4 übertragen. Andere Kräfte werden vom Tragkörper 9 über den Zapfen 14 auf die Zwischenplatte 8 und von hier aus, je nach Kraftrichtung, über die prismatische Führung 18 oder das erste Verzahnungspaar 12, 13 auf das Kulissensegment 4 übertragen.

Claims (13)

1. Hüftgelenk-Endoprothese (2) mit einem einstellbaren Prothesenkopf (5), der mit einem im Oberschenkelknochen (1) festsetzbaren Stiel (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prothesenkopf (5) eine über Arretiermittel (21, 22) fixierbare Einstelleinrichtung (23) mit einem in einem ortsfesten Kulissensegment (4) geführten Stellelement (7) umfaßt, auf dem ein Tragkörper (9) der Gelenkkugel (6) gehalten und über eine Zwischenplatte (8) zum Kulissensegment (4) verstellbar abgestützt ist, wobei die Arretiermittel (21, 22) über mindestens ein die Einrichtung (23) durchdringendes Spannelement (10) gegeneinander festsetzbar sind.
2. Hüftgelenk-Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (7) einen zylindrischen Zapfen (14) aufweist, mit dem die Zwischenplatte (8) linear verschiebbar verbunden und auf dem der Tragkörper (9) verschwenkbar gelagert ist.
3. Hüftgelenk-Endoprothese nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiermittel (21, 22) aus gegenüberstehenden Verzahnungen (12, 13 und 15, 16) bestehen, wobei ein erstes Verzahnungspaar (12, 13) zwischen dem Tragkörper (9) und der Zwischenplatte (8) und ein zweites Verzahnungspaar (15, 16) zwischen dem Kulissensegment (4) und der Zwischenplatte (8) angeordnet sind.
4. Hüftgelenk-Endoprothese nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verzahnungspaar (12, 13) aus einer linearen Stirnverzahnung (12) besteht, die auf mindestens einer Stirnfläche des Kulissensegments (4) angeordnet ist und in Eingriff mit einer entsprechenden gegenüberstehenden Verzahnung (13) an der Zwischenplatte (8) steht.
5. Hüftgelenk-Endoprothese nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verzahnungspaar (15, 16) aus einer radialen Stirnverzahnung (16) auf einer Oberfläche des Tragkörpers (9) besteht, die in Eingriff mit einer entsprechenden gegenüberstehenden Verzahnung (15) an der Zwischenplatte (8) steht.
6. Hüftgelenk-Endoprothese nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (8) über eine einseitige prismatische Führung (18) auf dem Kulissensegment (4) geführt ist.
7. Hüftgelenk-Endoprothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (7) auf der prismatischen Führung (18) des Kulissensegments (4) linear verschiebbar ist.
8. Hüftgelenk-Endoprothese Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kulissensegment (4) und die prismatische Führung (18) am Kopf des Stieles (3) eingearbeitet sind.
9. Hüftgelenk-Endoprothese mit einem einstellbaren Prothesenkopf, der mit einem im Oberschenkelknochen festsetzbaren Stiel verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
  • a) ein Kulissensegment (4) weist eine in Richtung einer medial-lateralen Verschiebung (B-B) verlaufende hinterschnittenen Nut (11) auf und ist an einer Oberfläche und senkrecht zu dieser Nut (11) mit einer ersten linearen Stirnverzahnung (12) versehen;
  • b) ein Stellelement (7) ist in der Nut (11) geführt, dessen zylindrischer Zapfen (14) eine Bohrung mit einem Innengewinde aufweist;
  • c) eine Zwischenplatte (8) liegt auf dem Kulissensegment (4) auf, wobei eine Bohrung (25) den Zapfen (14) aufnimmt und eine zweite lineare Stirnverzahnung (13) an der Zwischenplatte (8) in Eingriff mit der ersten Stirnverzahnung (12) des Kulissensegmentes (4) steht;
  • d) gegenüberliegend der zweiten Stirnverzahnung (13) ist an der Oberseite der Platte (8) eine erste radiale Stirnverzahnung (15) radial zum Mittelpunkt der Bohrung (25) vorgesehen und von einer kreissegmentförmigen Fläche begrenzt;
  • e) ein Tragkörper (9) liegt auf der Zwischenplatte (8) auf, wobei eine Sackbohrung (26) den zylindrischen Zapfen (14) des Stellelements (7) aufnimmt und eine zweite radiale Stirnverzahnung (16) am Tragkörper (9) so angeordnet ist, daß sie in Eingriff mit der ersten radialen Stirnverzahnung (15) der Platte (8) steht und ein schräg-radial zur Bohrung ausladender Schaft einen Konus (17) zur Aufnahme einer Gelenkkugel (6) trägt;
  • f) die Gelenkkugel (6) ist mit einer kegeligen Ausnehmung entsprechend dem Konus versehen, wobei die Einpreßtiefe dieser kegeligen Ausnehmung durch herstellungsseitige Maßnahmen eingestellt ist, und
  • g) ein Spannelement (Gewindebolzen 10) ist durch eine Bohrung (27) im Tragkörper (9) mit dem Innengewinde des Zapfens (14) in Verbindung und hält im angezogenen Zustand Kulissensegment (4), Zwischenplatte (8) und Tragkörper (9) und somit auch die im Eingriff stehenden Arretiermittel (21, 22) gegeneinander verspannt.
10. Hüftgelenk-Endoprothese nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der medial-lateralen Verschiebung (B-B) tangential zu einem Kreisbogen liegt, der durch den Mittelpunkt (M) der Gelenkkugel (6) in einer neutralen Stellung (N) verläuft und dessen Mittelpunkt durch einen sich an die Shenton-Linie des Schenkelhalses anschmiegenden Kreis (19) bestimmt ist.
11. Hüftgelenk-Endoprothese nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der medial-lateralen Verschiebung (B-B) im Bereich von etwa 7° zu einer Senkrechten auf eine Schaftachse (S) nach medial ansteigend geneigt ist.
12. Verfahren zum Einsetzen und Einstellen einer Hüftgelenk-Endoprothese (2) mit einem einstellbaren Prothesenkopf (5), der mit einem im Oberschenkelknochen (1) festsetzbaren Stiel (3) verbunden ist, mit den Mitteln nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüftgelenk-Endoprothese (2) nach dem Befestigen des Stieles (3) im Oberschenkelknochen (1) in der Weise eingestellt wird, daß der Prothesenkopf (5) im Kulissensegment (4) in medial-lateraler Richtung (B-B) verschoben und um eine senkrecht zu dieser Richtung liegende Achse (A-A) verdreht wird und beide Einstellungen über die Arretiermittel (21, 22) fixiert werden und die Endoprothese (2) durch Festsetzen des Spannelements (10) befestigt wird.
13. Verfahren zum Einsetzen und Einstellen einer Hüftgelenk-Endoprothese nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Einstellung einer Verschiebung in einer zwischen der medial-lateralen Richtung (B-B) und der Achse (A-A) liegenden proximal-distalen Richtung (GG) die Hüftgelenk-Endoprothese (2) während der Operation nach dem Befestigen des Stieles (3) im Oberschenkelknochen (1) in der Weise eingestellt wird, daß die Gelenkkugel (6) aus einer Gruppe von Gelenkkugeln (6) mit unterschiedlichen Einpreßtiefen ausgewählt wird, wobei von der Einpreßtiefe der Abstand der Gelenkkugel (6) von der Oberfläche des Kulissensegmentes (4) bestimmt wird.
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