DE2529238A1

DE2529238A1 - Endoprothetisches ellbogengelenk

Info

Publication number: DE2529238A1
Application number: DE19752529238
Authority: DE
Inventors: Michael Edward Cavendish; Martin Arthur Elloy
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2529238C2; IE41572L; US4008495A; GB1514468A; IE41572B1; CH591849A5

Description

Patentanwalt

MICHAEL KORN

Dipl. Ing.

National Research N 11 P 4

Development Corp. __o>
Jun±

London/England

Endoprothetisches Ellbogengelenk

Bekannte endoprothetisciie Ellbogengelenke bestehen praktisch aus Metallscharnieren, welche auf einer Seite mit einem Fortsatz im Inneren des Oberarmknochens und auf der anderen Seite mit Hilfe eines entsprechenden Fortsatzes in der SlIe verankert sind. Solche Endopijthesen haben den Nachteil, daß sie wohl kurzzeitig brauchbar sind, aber deshalb offensichtlich nicht während mehrerer Jahre im Einsatz sein können, weil durch solche Belastungen, die durch das Scharnier selbst übertragen werden, das Scharnier geschwächt wird. Außerdem ist von Nachteil, daß man bei dem bekannten Gelenk sehr viel Knochensubstanz bei der Inplantation wegnehmen muß, und außerdem sehr tief in die Hohlräume im Inneren der Knochen eindringen muß.

Die Erfindung sucht diese Nachteile zu überwinden und schafft zu diesem Zweck ein endoprothetisches Ellbogengelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche beschreiben besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die

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D -8223 Wäschhausen 2 ■ Post Trostberg ■ Telefon (08621) 4260

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Zeichnung an einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

■ Figuren 1, 2 und J5 das "erste" Gelenkteil, welches

am Ende des Oberarmknochens anzubringen ist,

in drei je¹

Ansichten;

in drei jeweils um 9o° zueinander gedrehten

Figuren 4-8 das "zweite" Gelenkteil, welches der Elle zuzuordnen ist, und zwar in radialer Richtung bezogen auf die gedachte Gelenkachse von außen (Fig.4) und von innen (Fig.5)* in axialer Richtung (Fig.6) und in radialer Sicht gegenüber den Figuren 4 und 5 (Fig.7)* in einem Schnitt nach der Linie Y-Y in Fig.6 (Fig.8);

Fig. 9 schematisch die Art der Einpflanzung des Gelenks in Richtung auf die Beuge des Ellbogens gesehen; und

Fig. Io einen schematischen Schnitt senkrecht zur Gelenkachse die Anordnung nach Fig.9.

Das dargestellte erste Bauteil (figuren 1-3)> welches am unteren Ende des Oberarmknochens zu. implantieren ist, besteht zweckmäßig aus einer Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung oder aus Edelstahl. Der Gelenkkörper Io weist eine Gelenkfläche 11 auf, welche eine Rotationsfläche bei Drehung um die dargestellte Achse 12 ist. In Umfangsrichtung gesehen handelt es sich bei der Gelenkfläche 11 mithin um einen konvexen Rollkörper, während in Längsrichtung gesehen die Gelenkfläche 11 konkav ist, wie die Figuren 1 und 2 zeigen. Die Gelenkfläche 11 konvergiert

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- in Längsrichtung gesehen - von den jeweiligen äußeren Enden nach innen zu in einen mittleren Bereich, wo der kleinste Durchmesser liegt. Die Gelenkfläche hat im wesentlichen, wie die Zeichnung zeigt, die Gestalt zweier mit ihren kleinen gleichen Flächen aneinander gesetzter koaxialer Kegelstümpfe.

Die Endflächen 13 des Gelenkteiles Io dienen als ■Verankerungsflächen. Die Verankerungsflächen 13 sind in der aus Fig. 1 und 2 erkennbaren Weise in einer Richtung aufeinander zu geneigt, so daß sie mit den Radialebenen des gesamten Gelenkteiles gleiche kleine Winkel bilden. Die Oberflächen 13 sind im wesentlichen eben und schließen einen Winkel von etwa 7o° miteinander ein. Die Verankerungsflächen 13 sind dadurch reliefartig ausgebildet, daß jeweils auf Durchmessern Rippen 14 in der gegenseitigen Neigungsrichtung verlaufen, wobei jede solche Rippe 14 in der Mitte eine Ausnehmung 15 der sich aus Fig. 1 und ergebenden Gestalt hat.

Das "zweite" Gelenkteil 2o, welches am oberen Ende der Elle anzubringen ist, ist ebenfalls ein massiver Körper, der aus einem geeigneten Kunststoff besteht, zweckmäßig einem Polyäthylen äußerst hohen Molekulargewichtes. Das Gelenkteil 2o weist eine Lager- oder Gelenkfläche 21 auf, welches eine konkave Drehfläche ist, die dußh Drehung um eine Achse 22 entsteht. In Längsrichtung gesehen hat die Gelenkfläche 21 eine konvexe Gestalt, und zwar im wesentlichen komplementär zu der Lagerfläche 11 am anderen, d.h. dem "ersten" Gelenkteil lo. Im Gegensatz zur Gelenkfläche 11 am ersten Gelenkteil lo, welche umfangsmäßig über volle 360° geht, beträgt die Umfangsifestreckung der Gelenkfläche 21 des anderen Gelenkteiles 2o weniger als 18o°, zweckmäßig etwa l6o°, in ümfangsrichtung.

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Die weiteren Oberflächen am Gelenkteil 2o ergeben sich im wesentlichen aus der Teil-Ring-Gestalt, welche durch die um die Achse 21·drehende Erzeugende bestimmt ist. So weist dieses zweite Gelenkteil zwei gleiche Seitenflächen 23 auf, die in parallelen Radialebenen der Achse liegen. Zwei gleiche Endflächen 24 liegen in zwei Axialebenen, verlaufen also senkrecht zu den Flächen 2^. Ferner weist gegenüber der Lagerfläche 21 dieses zweite Bauteil 2o eine radial äußerste und im wesetjnlichen zylindrische Oberfläche 25 auf, die koaxial zur Achse 22 angeordnet ist. Diese letztere Fläche 25 dient als Verankerungsfläche und ist dadurch reliefartig gestaltet, daß eine Nut 2β in Umfangsrichtung durch diese Fläche 25 läuft, deren Boden gemäß der gestrichelten Linie in Fig.β auf einer Sehne des Kreises liegt, der in Fig. 6 die Verankerungsfläche 25 darstellt. Die Nut 26 und die Sehne sind in der aus den Figuren 6-8 ersichtlichen Weise symmetrisch zum ganzen Gelenkteil angeordnet. Ferner sind an den beiden Enden der Nut 26 zwei achsparallele Nuten 27 in die Verankerungsfläche 25 eingearbeitet, deren Lage sich aus den Figuren 4, 6 und 7 ergibt. Weiter sind die Enden des Gelenkkörpers dadurch abgeschrägt, daß geneigte Flächen 28 und 29 an jedem Ende der Seitenflächen 23 bzw. der Verankerungsfläche 25 ausgebildet sind, deren Orientierung sich ebenfalls zweifelsfrei aus der Zefchnung ergibt, auf die in diesem Zusammenhang eigens hingewiesen sei.

Im praktischen Falle ist es zweckmäßig, eine aus Metall bestehende Markierung zum Zweck der Erkennung der diesbezüglichen Lage durch Röntgenstrahlen in den zweiten Bauteil vorzunehmen, was aber aus Gründen besonderer Klarheit in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Eine solche Markierung besteht im wesentlichen aus zwei StUk-

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ken Draht, die in in den beiden hochstehenden Stegen der Fläche 25 ausgebildeten Muten beiderseits der Nut 26 liegen und jeweils mit ihren Enden in Bohrungen in den Nuten 27 einstehen.

Ferner kann es zweckmäßig sein, Bohrungen oder andere Oberflächengestaltungen in den Bauteilen vorzusehen, die mit weiteren nicht gezeigten Verankerungen zusammen wirken.

Bei der Implantation werden die dargestellten Gelenkteile am unteren Ende des Oberarmknochens bzw. am oberen Ende der Elle mit Acrvlzement oder einem anderen j.nso. eit geeigneten Füllstoff befestigt, wobei die reliefartigen Ausstülpungen oder Ausnehmungen in den Verankerungsflachen zur formschlüssigen Halterung der Gelenkteile in dem Füllstoff dienen.

Zum -weiteren Verständnis der Implantation wird auf die Figuren 9 und Io verwiesen, welche die beiden Bauteile mit koinzidierenucn Achsen und demnach gelenkartig in Singriff stehenden Gelenkflächen an dem Oberarmkr.ochen bzv. der SlIe zeigen.

Zunächst wird ein Mittelschnitt au3en im Bereich des oberen Endes der Elle 3o gemacht, um die Elle insoweit freizulegen. Der Ellennerv wird freigelegt und auf eine Seite bewegt bzw. verlegt. Der Kopf der Speiche J>1 wird amputiert und es wird eine Höhlung 32 axial durch das Oberende in der aus der Fig. Io erkennbaren Weise in den Medullarkanal der Elle gebohrt. Der Gelenkkopf der Elle wird quer (3*0 geteilt und auf den Oberarmknochen J>6 zurückgeklappt, um sowohl die Trochlea und die Gelenkflächen der Trochlear-Einkerbung freizulegen. Die Trochlea wird durch zwei Säge-

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schnitte amputiert, die aufeinander zu geneigt sind und in die Olecranon-Coronoid-Fossae 37,38 hineinführen, wodurch ein Schlitz entsteht, welcher das erste Bauteil Io der Prothese aufnimmt. S. hierzu Fig. 9. Es wird so viel Knochensubstanz von der Fläche des Trochlear-Schlitzes sowohl in der SlIe als auch im Olecranon weggenommen, daß das zweite, uinare Gelenkteil Platz hat und es wird Probe gemacht, wozu eine vorläufige oder Probeprothese verwendet wird. Es wird weiter von den Seiten des so hergestellten Schlitzes einiges Knochenmaterial herausgenommen, um so eine mehr oder minder formschlüssige Verankerung für den Zement zu bilden. Das erste, dem Oberarm zugeordnete, Bauelement v/ird dann in der richtigen Stellung einzementiert, wobei die sich verjüngenden bzw. aufeinander zu laufenden Enden des Gelenkteiles noch fließfähigen Zement 39 in die Zwischenräume des freigelegten zelligen Knochens drücken. Dann wird Zement in die Höhlung 32 in der Elle eingedrückt, die für die Aufnahme des zweiten Gelenkteiles vorgesehen wurde. Dabei gelangt auch Zement in die Verankerungsschlitze des zweiten Gelenkteiles. Dieses zweite Gelenkteil wird dann gerichtet und das Olecranon wird wieder an der Elle befestigt, indem man einen schraubenartigen Knochennagel 4o durch das gebohrte Loch in den ulnaren Medullarkanal einführt. Die Beugung und das Strecken des Ellbogens wird überprüft und dann wird Druck auf das Olecranon ausgeübt, um dessen richtige Lage sicherzustellen, bis der Zement ausgehärtet ist. Der Schnitt wird dann schichtweise ohne Drainage geschlossen.Während der Operation v/ird ein Knebel verwendet.

Zu den besonderen Vorteilen des erfindungsgemäßen Gelenkes gehört vor allem, daß man die normale Form des Ellbogengelenkes nahezu unverändert beibehalten kann. Dabei besteht die Möglichkeit von bei Scharnieren nicht gege-

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benen seitlichen Verschiebungen und auch Verzerrungen, wodurch die Gefahr von Brüchen unter besonderer Belastung stark vermindert wird. In dieser Hinsicht ist wichtig, daß eine dem natürlichen Gelenk sehr ähnliche Struktur der Lagerflächen verwendet wird, wodurch besondere und abnorme Belastungen in den Knochen selbst nicht zusätzlich auftreten können. Außerdem muß man im Gegensatz zu vorbekannten Gelenkprothesen wesentlich weniger Knochen entfernen, wodurch die HeilungsChancen auch dann noch erheblich sind, wenn durch postoperative Infektionen die Operation selbst wiederholt werden muß. Im eingepflanzten Zustand ist das Gelenk selbst im wesentlichen von Knochen umhüllt, wodurch alle diejenigen postoperativen Schwierigkeiten verlängert werden, die bei subcutanen Implantaten gerne auftreten. Man sieht ferner, daß man symmetrisch gestaltete Bauteile für den linken und den rechten Ellbogen verwenden kann.

Patentansprüche

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Claims

Patentanwalt

MICHAEL KORN

Dipl. Ing.

N 11 P 4

5o. Juni 1975

Patentansprüche

1/ Endoprothetisch.es Ellbogengelenk aus zwei Gelenkteilen, nämlich

a. einem ersten, dem Oberarmknochen zugeordneten Gelenkteil (lo) mit einer durch Rotation um eine Längsachse (12) desselben gebildeten Gelenkfläche (11), welche in Umfangsrichtung konvex und in Längsrichtung von einem zum anderen Ende gesehen symmetrisch zum Mittelabschnitt konkav ist, wobei an den Enden des Gelenkteils jeweils eine Verankerungsfläche (13) ausgebildet ist, welche einen Winkel (s. Fig. 1,2) miteinander einschließen und reliefartig gestaltet sind, und

b. einem zweiten, der Elle zugeordneten Gelenkteil

(20) mit einer bezüglich der Gelenkfläche am ersten Gelenkteil komplementär gestalteten Gelenkfläche

(21) von kleinerer Umfangsabmessung als der am ersten Gelenkteil ausgebildeten Gelenkfläche (11) zur Bildung des eigentlichen "Gelenks" durch Eingriff der beiden Gelenkflächen miteinander, wobei auf der von seiner Gelenkfläche (21) wegweisenden Seite des zweiten Gelenkteils eine reliefartig gestaltete (26) Verankerungsfläche (25) ausgebildet ist.

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D - 8223 Wäschhausen 2 ■ Post Trostberg · Telefon (0 86 21) 42 60

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2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzelohnet, da'; die reliefartigen Gestaltungen der Ve ranke rungs f I liehen (Ip) des ersten Gelenkteils (lo) je eine Längsrippe (14) umfaßt, welche in Richtung der Neigung der beiden Verankerungflächen zueinander verläuft.
5- Gelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da S die Rippen (14) je auf einem Durchmesser der Verankorungsflachen (13) liegen.
4. Gelenk nach Anspruch .;■, dadurch gekennzeichnet., da.: eine oder beide Rippen (14) in der Kitte der I.ängserstreckung eine Ausnehmung (15) aufweisen.
5· Gelenk nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da:3 die Gelenkfläche (11) des ersten Gelenkteiles sich über ;;6o VJinkeigrade und die Gelenkfläche (21) des zweiten Gelenkteiles (2o) sich über weniger als l3o Winkelgrade erstreckt.
6. Gelenk nach Anspruch 5 j dadurch gekennzeichnet, da"3 die Gelenkfläche (11) am ersten Geienkteii (lo) im wesentlichen die Oberflächengestalt zweier koaxial mit ihren kleineren Flächen verbundener Kegelstümpfe aufweist.

7· Gelenk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, da:3 das zweite Gelenkteil (2o) im wesentlichen vollständig durch eine rotierende Fläche bestimmt ist, und da3 es an seinen (in Umfangsrichtung gesehenen) JCndabschnitten mit Ausnahme der Flächenbereiche für die zugeordnete Gelenkfläche konvergierend (28) abgeschrägt ist.

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3. Gelenk nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daiJ die reliefartig gestaltete Verankerungsfläche (23) sm zweiten Gelenkteil (2o) eine Nut (26) umfa.it, deren Ebene senkrecht auf der Rotationsachse steht, durch ^e3 ehe die Gelenkflache (21) erzeugt vrird.

9· Gelenk nach Anspruch 7 und 3, dadurch gekennzeichnet, da3 der Boden der Mut (26) auf einer Sehne bezüglich der Rotationsflache (Fig. 6!) verläuft, i;nd o.a.: an den .rinden dieser Nut (26) zwei achspara llel verlaufende Verankerungselemente (27) auf der Verankerungfläche (23) ausgebildet sind.

Io. Gelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, d>.j3 die achs^ rallel verlaufenden Verankerungselemente (27) in die Fläche der Verankerunesflache (25) eingearbeitete achsparallele Muten (27) oder dgl. sind.

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