DE4332230C2 - Endoprothese, insbesondere Hüftendoprothese - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Endoprothese gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere wird hier eine Hüftendoprothese beschrieben, die dem Patienten immer dann implantiert wird, wenn er an einem traumatisch, physiologisch, arthrotisch oder sonstig verändertem Hüftgelenk leidet.

Zum Implantieren von Hüftendoprothesen existieren im wesentlichen zwei Verfahrensgruppen. Auf der einen Seite ist dies die Gruppe der Zementierverfahren, bei denen ein eigens hergestellter Knochenzement, meist ein Polymethyl­ metacrylat, für einen schnellen Verbund zwischen dem vorbereiteten Markraumbereich und der Prothese sorgt. Auf der anderen Seite sind zementlose Verfahren bekannt, die mit Hilfe von Preßsitzen Form- und Kraftschluß zwischen Knochen und Prothese herstellen. Bei letzterem Verfahren wird die Prothesenoberfläche mechanisch derart vorbereitet, daß eine rauhe Oberfläche mit Kratern und Riefen entsteht oder es wird eine dreidimensionale Oberflächenstruktur in Form von Aufsinterungen, Gußstrukturen bzw. Plasmabeschichtungen erzeugt. An diese Oberflächenstrukturen kann dann der Knochen partiziell anwachsen. All diese Verfahren haben die Gemeinsamkeit, daß zur Implantation der Prothese der Markraumkanal des Knochens weiträumig ausgeräumt und aufgebohrt werden muß, wobei, gemessen an der Primärerkrankung, ein vielfaches mehr an gesundem Gewebe geopfert werden muß. Da es sich bei der Erfindung um eine Hüftendoprothese handelt, die zementlos mit dem Oberschenkelknochen verbunden wird, interessiert hier insbesondere der diesbezügliche Stand der Technik.

In der DE 28 54 334 B2 wird eine Hüftendoprothese zementlosen Implantation beschrieben, die in eine Bohrung im Oberschenkelknochen eingesetzt wird. Die Prothese weist einen mit Querbohrungen versehenen Hohlschaft auf, wobei der Schaft vom Operateur mit Spongiosubstanz aufgefüllt wird, die im Laufe der Zeit durch die Querbohrungen mit dem Knochen zusammenwachsen kann. Es wird auch eine Druckausgleichsbohrung erwähnt, die den durch das Ein-bringen der Prothese erzeugten Knocheninnendruck mindern soll.

In den Druckschriften DE 37 15 000 C2, DE 31 20 147 A1, DE 87 12 607 U1 und DE 90 06 893 U1 werden ebenso durchweg Hüftendoprothesen zur zementlosen Implantation beschrieben, die einen Hohlschaft aufweisen, der mit Querbohrungen zum Durchwachsen von Spongiosasubstanz versehen ist. Bei allen erwähnten Hüftendoprothesen ist vor der endgültigen Implantation eine großräumige Markraumpräparation im Oberschenkelknochen erforderlich. Im einzelnen wird der Markraumkanal ausgeräumt, aufgebohrt und äquivalent zur späteren Prothese formschlüssig aufgeraspelt. Es werden dabei vermehrt Partikel (Blut, Fett, Osteoblasten, Koagel, Luft, etc.) freigesetzt, die hochgradig thrombo-aktiv sind. Der extreme Druckaufbau im Knochen durch die eingebrachten Instrumente sowie schließlich auch durch die Prothese selbst führt dazu, daß die entstandenen Markraumpartikel durch die Gefäße der Volkmannschen Kanäle vom Markinnenraum nach außen auf das Periost geleitet werden. Da das periphere Venensystem am Femur über das Gesamtvenensystem eine fast direkte Verbindung zum Herzen hat, ist somit auf Grund des Druckes in Verbindung mit den Markraumpartikeln Thromboemboliegefahr gegeben.

Die DE 39 02 775 C2 beschreibt nun schon eine Ober­ schenkelgelenk-Endoprothese mit einem in Einführungs­ richtung dünner werdenden, der Röhre des Oberschenkel­ knochens elastisch verformbar angepaßten, hohlen Schaft aus gelochten Lamellen und einem Gelenkkopf mit Hals, der an den Schaft angeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, daß die Lamellen einzeln in Längsrichtung angeordnet sind, gelenkkopfseitig vereinigt sind und sich umfangsmäßig zu einem kreisförmigen oder ovalen Querschnitt verbindungsfrei ergänzen. Die Lamellen sollen so dünn ausgeführt werden können, daß sie sich in das Knochenmark eintreiben lassen. Das habe zur Folge, daß der Hohlraum des Schaftes gleich nach dem Einbau der Prothese von dem Knochenmark ausgefüllt sei und über die Perforierungen alsbald ein inniges Einwachsen erfolge. Um die beschriebene Anpassung zu bewirken, sollen dabei über den Umfang verteilt zumindest drei Lamellen angeordnet sein, und es werden weiterhin zwei einander gegenüberliegende Versteifungslamellen empfohlen. Es wird angestrebt, daß sich im Inneren des Schaftes der Prothese ein neuer Knochen aufbaut, wobei die Lamellen nur einen dünnen Überzug, gleichsam eine verlorene Schalung für den neu aufzubauenden Knochen bilden sollen. Eine derartige Oberschenkelgelenk-Endoprothese weist eine vergleichs­ weise komplexe Formgebung auf, und die vorgesehene Aus­ gestaltung als eine verlorene Schalung mit schneidenartig dünner Ausbildung der Lamellen stellt eine spezialisierte Konstruktion mit besonderen Anforderungen an den Patienten dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Endoprothese, insbesondere Hüftendoprothese (HEP) bereitzustellen, deren Merkmale die oben beschriebenen Nachteile für den Patienten sowie den Arbeitsaufwand des Operateurs minimieren.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen.

Dabei wird der Schaft der Prothese gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit mehreren Axialbohrungen versehen und insgesamt schneidrohrartig ausgestaltet, wodurch ein direktes Einschlagen in den Markraumkanal des Oberschenkelknochens möglich wird.

Um den beim Implantieren entstehenden intra-medulären Druck, der laut Messungen von ULRICH, WÖRSDÖRFER und HEINRICH (in "Orthopaedies and Related Sciences", Vol.2/1991) von 2 mm Hg auf über 3800 mm Hg (5 bar) ansteigen kann, zu reduzieren, ist die Prothese zusätzlich mit einem System von Querbohrungen versehen.

Am proximalen Ende der Prothese befindet sich eine plan ausgestaltete Schlagfläche, um das Einschlagen zu ermög­ lichen.

Die Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Anzahl der Arbeitsschritte auf ein Minimum reduziert wird, es keiner großräumigen Markraumpräparation mehr bedarf, überhaupt keine gesunde Spongiosastruktur geopfert werden muß, keine Markraumpartikel freigesetzt werden sowie alle Drücke durch das Röhrensystem nach außen abgeleitet werden.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt Anterio-Posterio,

Fig. 2 die Ansicht Medial-Lateral;

Fig. 3 die Ansicht Anterio-Posterio;

Fig. 4 den vergrößerten Schnitt A-A gemäß Fig. 3;

Fig. 5 den vergrößerten Schnitt B-B gemäß Fig. 3.

Die Prothese 1 umfaßt gemäß der Fig. 1 bis 3 drei Hauptabschnitte, nämlich den distalen Schaft 2, das proximale Ende 3 sowie den Konusansatz 11. Der distale Schaft und das proximale Ende werden von einer durchgehenden Axialbohrung 10 durchsetzt.

Der distale Schaft 2 ist von zylindrischer Form und besitzt einen Hohlquerschnitt gemäß Fig. 4. Der Schaft ist von seinem unteren Schaftende 7 bis zum Übergangsbereich (etwa im Bereich des distalen Drittels) in das proximale Ende 3 mit vorzugsweise vier um 90° versetzten Schlitzen 16 versehen. Zur Verwirklichung der schneidrohrartigen Funktion des Schaftes läuft das Schaftende 7 an seiner Innenseite mit einem halben Öffnungswinkel von ca. 20° konisch spitz zu.

Vom Übergangsbereich in der Mitte der gesamten Prothese ausgehend weitet sich die Prothese zum proximalen Ende hin auf. Ein Konusansatz 11 zum Aufsetzen einer Gelenkkugel erstreckt sich unter einem Winkel von ca. 45°, zur Schaftachse (CCD-Winkel 135°). Der Prothesenkragen verläuft unter einem Winkel von ca. 55 bis 60° bezüglich der Achse der durchgehenden Axialbohrung 10 auf einer Seite der Prothese, wobei die Achsen des Konusansatzes, des Kragens und der durchgehenden Axialbohrungen in einer Ebene liegen (siehe Fig. 2 und 3). Die angesprochenen Winkel sind den individuellen CCD-Winkelwerten der jeweiligen Patienten anzupassen.

Die dem Konusansatz 11 abgewandte Seite S der Prothese besitzt eine geradlinige Kontur K, während die Kontur auf der ihm zugewandten Seite der Prothese bogenförmig ausgestaltet ist. Der Kragenbereich steht auf der dem Schaftende 7 zugewandten Seite hervor, so daß eine halbringförmige Anschlagfläche 13 entsteht, die später am Oberschenkelknochen anliegt. Zwischen Konusansatz 11 und Kragenbereich 12 befindet sich ein verjüngter übergangsbereich V, der die für den Preßsitz zwischen Konusansatz und Gelenkkopf zur Verfügung stehende Fläche begrenzt. Auf der dem Kragenbereich 12 abgewandten Seite geht dieser Übergangsbereich in die plane Schlagfläche 4 über, die von der Achse der durchgehenden Axialbohrung 10 senkrecht durchsetzt wird, damit die Schlagkräfte beim Eintreiben der Prothese in das Knochenmark bestmöglich hinsichtlich der Schneidwirkung der schneidrohrartigen Merkmale, deren Schneidkanten an der Richtung der Achse der Axialbohrung 10 orientiert sind, umgesetzt werden können.

Zur Steigerung der schneidrohrartigen Wirkung sind in der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung im proximalen Ende auf der Seite des Konusansatzes zwei zusätzliche Axialbohrungen 8 angebracht (siehe Fig. 1). Die auf dieser Seite bogenförmig ausgestaltete Aufweitung der Prothese erfolgt derart, daß sich entsprechend scharfe Kanten 9 ausbilden. Die Axialbohrungen erfüllen außerdem den Zweck, daß beim Einschlagen Spongiosasubstanz aufgenommen werden kann, wodurch eine nicht so große Menge dieser Substanz verdrängt und somit der Druckaufbau gemindert wird. Die Wandstärken zwischen den Axialbohrungen sowie zwischen den Axialbohrungen und den Außenwandungen der Prothese betragen z. B. 3-4 mm. Weiterhin sind zur Verbesserung der Schneidwirkung und Minderung des Verdrängungseffektes beim Einschlagen der Prothese in das Knochenmark gemäß den Fig. 3 und 5 Vertiefungen bzw. Nuten 14 an Vorder- und Rückseite des proximalen Endes 3 bis hinunter zum distalen Schaft 2 eingearbeitet.

Neben den Axialbohrungen enthält die Prothese ein System von Querbohrungen. Insbesondere handelt es sich um die Querbohrung 5, die die Axialbohrungen 10 bzw. 8 mit der Außenfläche der Prothese verbinden, und um die Zwischenquerbohrung 6, die die Axialbohrungen untereinander verbindet, sowie um die Querbohrung 15, die mit keiner der Axialbohrungen in Verbindung steht, sondern einen Kanal zwischen Vorder- und Rückseite des proximalen Endes 3 bildet. Dieses System von Bohrungen ermöglicht die Druckentlastung während des Einschlagens sowie den späteren Knochen- und Spongiosadurchbau.

Zur Gewährleistung einer optimalen Biokompatibilität sowie einer und auch der erforderlichen Festigkeit wird als Werkstoff vorzugsweise eine Titan-Schmiedelegierung verwendet. Diese wird zur optimalen zementfreien Knochenintegration sowohl in den Hohlräumen als auch außen mit einer entsprechenden bioaktiven Beschichtung versehen, vorzugsweise mit einer Rein-Titan-Hydroxyl-Apatit- Beschichtung.

Claims (10)

1. Endoprothese, insbesondere Hüftendoprothese mit distalem und proximalem Ende und Hohlschaft zum Einwachsen von Spongiosa-Substanz, wobei die Prothese einen schneidenartig ausgestalteten distalen Schaft zum Eintreiben in das Knochenmark besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothese neben einer durchgehenden Axialbohrung (10) mindestens eine zusätzliche Axialbohrung (8) aufweist und die Außenkontur des Schaftes so gestaltet ist, daß die Außenmündungen der zusätzlichen Axialbohrungen (8) möglichst scharfe, als Schneiden wirkende Kanten (9) bilden.

2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Prothese vom distalen zum proximalen Ende hin in Verbindung mit seitlichen Schneidkanten aufweitet.

3. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß der distale Schaft (2) schneidrohrartig ausgestaltet ist.

4. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das proximale Ende (3) eine plane Schlagfläche (4) besitzt, so daß mit Hilfe eines Schlagwerkzeuges die Prothese direkt in den Markraumkanal eingeschlagen werden kann.

5. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Axialbohrungen über Querbohrungen (5) mit der Außenfläche der Prothese verbunden sind.

6. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrungen untereinander durch Zwischenquer­ bohrungen (6) miteinander verbunden sind.

7. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Schaft (2) einen zylindrisch geformten Hohlquerschnitt aufweist, der am Schaftende (7) an seiner Innenseite konisch spitz ausläuft.

8. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prothesenschaft am distalen Ende im Bereich des distalen unteren Drittels in Längsrichtung verlaufende, am distalen Ende offene Schlitze (16) aufweist.

9. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff eine Titan-Schmiedelegierung ist.

10. Endoprothese nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine bioaktive Beschichtung aus Rein-Titan-Hydroxyl-Apatit.