DE69729265T2 - Modulares Verstärkungssystem für Gelenkpfanne - Google Patents
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- Die Erfindung betrifft implantierbare Prothesen, insbesondere Bauteile von Hüftgelenk-Prothesen.
- Das Hüftgelenk ist ein Gelenk vom Typ Kugel-Pfanne, bei welchem der kugelförmige Femoralkopf in eine tassenförmige Pfanne, die als Acetabulum bekannt ist, eingreift und mit dieser gelenkartig zusammenwirkt. Verletzungen und/oder Erkrankungen können das Hüftgelenk in einem Maße schädigen, daß es durch eine Gelenkprothese ersetzt bzw. durch eine solche verbessert werden muß. Die Zerstörung des Acetabulums (Gelenkpfanne) und insbesondere des Knorpels im Acetabulum machen es erforderlich, daß in einem vorbereiteten Bereich des Acetabulums eine Gelenkpfannen-Prothesenschale eingesetzt wird. Die Gelenkpfannen-Schale nimmt eine Femoralkopf-Prothese, die im proximalen Teil des Femurs des Patienten eingesetzt wurde, auf und wirkt gelenkartig mit dieser zusammen.
- In manchen Fällen zerstören degenerative Knochenzustände das Acetabulum und insbesondere dessen Medialwand in einem Ausmaß, daß das Acetabulum nicht mehr die Festigkeit hat, um als Plattform für eine Gelenkpfannen-Prothesenschale dienen zu können. Dieser Zustand erfordert eine Verstärkungsprothese, welche vor der Gelenkpfannen-Schale im Acetabulum implantiert wird, und von welcher mindestens ein Teil die Gelenkpfannen-Schale aufnimmt. Ein solcher Verstärkungskörper, manchmal auch als Protrusio-Käfig bezeichnet, weist einen Grundkörper auf, der mindestens zum Teil tassenförmig ist und der zwei oder mehr integrierte, sich in radialer Richtung erstreckende Flansche aufweist. Der Protrusio-Käfig wird zuerst unter Verwendung von Knochenzement oder Knochenschrauben im Acetabulum stabilisiert. Danach werden die Flansche mit dem Ilium, dem Iscium und der Pubis verbunden, um den Käfig zu befestigen und die Kräfte von der Medialwand des Acetabulums abzuleiten. Ein beispielhafter Protrusio-Käfig ist von Oh u. Mitaut. ausführlicher beschrieben in Clin. Orthopaedics and Related Research, Nr. 162, S. 175 bis 184 (1982) sowie von Schatzker u. Mitaut, in Arch. Orthop. Traum. Surg., Band 103, Nr. 1, S. 5 bis 12 (1984). Die US-Patente Nr. 4.437.193 und 4.623.352 beschrieben ebenfalls Protrusio-Käfige.
- Wenn auch bekannte Protrusio-Käfige von Nutzen sein können, so sind sie doch oftmals schwierig in idealer Weise einzufügen, einmal wegen der natürlichen anatomischen Unterschiede zwischen den Patienten, aber auch wegen anatomischer Unterschiede, die aus unterschiedlichen Erkrankungs- und oder Verletzungsbedingungen resultieren. Wegen dieser anatomischen Unterschiede müssen die festen Flansche der bekannten Protrusio-Käfige während des chirurgischen Eingriffes manipuliert und/oder geändert werden, um den Protrusio-Käfig ordnungsgemäß einzusetzen. Sogar mit solchen Manipulationen oder Änderungen kann es bei einigen Patienten vorkommen daß der Protrusio-Käfig nicht optimal implantiert wird.
- Daher besteht ein Bedürfnis nach Protrusio-Käfigen oder ähnlichen Gelenkpfannen-Verstärkungskörpern, die vom Chirurgen während des Hüftgelenkeingriffes unter Anpassung an die variable Anatomie der Patienten einfacher eingesetzt werden können.
- Ein modulares Gelenkpfannen-Verstärkungssystem, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben ist, ist in der Veröffentlichung EP-A-605 368 beschrieben.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Durch die Erfindung wird ein modulares Verstärkungssystem geschaffen, welches zur Verstärkung struktureller Schwachstellen des Acetabulums infolge von Degenerationserscheinungen verwendet werden kann. Das Verstärkungssystem dient als eine Plattform, auf welcher die bekannten Bauteile einer Hüftgelenkprothese, wie die Acatabular-Schale, befestigt werden können.
- Erfindungsgemäß ist ein modulares Gelenkpfannen-Verstärkungssystem vorgesehen, wie es in Anspruch 1 beschrieben ist.
- Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Das System kann einen oder mehrere Befestigungsausleger aufweisen, und diese können in unterschiedlichen Größen und Formen bereitgehalten werden.
- Das erfindungsgemäße Verstärkungssystem kann eingesetzt werden, indem zunächst das Acetabulum vorbereitet und dann der Verstärkungskörper in einer Position und Ausrichtung, wie von der Anatomie des Patienten gefordert, eingesetzt wird. Die anfängliche Fi xierung bzw. Stabilisierung des Verstärkungskörpers im Acetabulum kann mittels Knochenschrauben oder Knochenzement ausgeführt werden. Der Chirurg wählt dann aus der Vielzahl unterschiedlich großer und unterschiedlich geformter Befestigungs-Ausleger, entsprechend der Anatomie und dem Knochenzustand eines bestimmten Patienten, einen oder mehrere geeignete(n) Befestigungs-Ausleger aus. Deren erstes Ende wird mittels geeigneter Befestigungsmittel am Flanschbereich des Verstärkungskörpers angebracht. Dann kann jegliche Manipulation oder Veränderung der Befestigungs-Ausleger erfolgen und schließlich wird das zweite Ende des Befestigungs-Auslegers im Pelvia-Bereich am Knochen des Patienten befestigt. In den meisten Fällen werden die zweiten Enden der Befestigungs-Ausleger am Ilium oder Ischium sowie an der Pubis des Patienten angebracht, um den Verstärkungskörper ordnungsgemäß zu befestigen und die gewünschte Kraftübertragung von der Medialwand des Acetabulums weg zu realisieren. Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Schritte beispielhaft gemeint sind, und der Chirurg kann sehr wohl vom oben beschriebenen Verfahren abweichen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Befestigungs-Ausleger vor der Plazierung des Verstärkungskörpers anzubringen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gelenkpfannen-Verstärkungssystems, das entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. -
2 ist eine Explosivdarstellung des modularen Gelenkpfannen-Verstärkungssystems von1 . -
3 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Gelenkpfannen-Verstärkungssystems entsprechend der vorliegenden Erfindung. - Die
4A bis4D zeigen verschiedene Konstruktionen von Befestigungs-Auslegern, die beim System nach der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. -
5 ist eine Schnittansicht eines Acetabulums, in welchem ein Verstärkungssystem entsprechend der vorliegenden Erfindung angebracht ist. -
6 ist eine Vorderansicht eines modularen Gelenkpfannen-Systems im Acetabulum entsprechend der vorliegenden Erfindung. -
7 zeigt beispielhaft eine Nietverbindung, wie sie zur Verbindung eines Befestigungs-Auslegers mit dem Verstärkungskörper verwendet werden kann. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Bezug nehmend auf die
1 bis3 weist das Gelenkpfannen-Verstärkungssystem10 nach der Erfindung einen Verstärkungskörper12 auf, der im wesentlichen tassenförmig ist. Der Körper12 hat ein Kuppel-Ende14 und ein Randbereichs-Ende16 . Ein Umfangs-Flanschbereich18 ist als Teil des Randbereichs-Endes ausgebildet. Ein oder mehrere Befestigungs-Ausleger20 sind selektiv und separat am Flanschbereich18 anbringbar. Bei einer Ausführungsform können Befestigungselemente22 , wie Schrauben, Niete und dergleichen, benutzt werden, um die Befestigungs-Ausleger20 am Flanschbereich18 zu befestigen. - Der Verstärkungskörper, wie er in den
1 bis3 dargestellt ist, kann eine offene Kuppel14 mit dem dargestellten Scheitel-Loch24 aufweisen. Als Alternative kann das Kuppel-Ende14 , wie in5 dargestellt, auch geschlossen sein, um eine dachartige Struktur13 des Verstärkungskörpers zu erhalten. Das Randbereichs-Ende16 muß offen sein und sollte die geeigneten Abmessungen haben, um die Gelenkpfannenschale (nicht dargestellt) bekannter Gestalt aufzunehmen. - Die Struktur-Seitenwand
26 des Verstärkungskörpers12 ist vorzugsweise zumindest teilweise kuppelförmig, so daß der Nominaldurchmesser (D1) der Öffnung am Randbereichs-Ende16 größer ist als der Nominaldurchmesser (D2) der Öffnung am Kuppel-Ende14 . Strukturseitenwände26 weisen vorzugsweise Senkbohrungen28 auf, welche das Einsetzen von Knochenschrauben ermöglichen oder alternativ das Knochenwachstum fördern. Der Flansch18 kann kontinuierlich rund um den Außenumfang des Randbereichs-Endes des Verstärkungskörpers12 verlaufen (nicht dargestellt). Wie in den1 bis3 dargestellt, ist der Flansch vorzugsweise diskontinuierlich. Die1 und2 zeigen einen Verstärkungskörper, bei welchem der Flansch18 einen oberen Lateralflansch30 sowie einen kleineren unteren Medialflansch32 umfaßt. Die3 zeigt einen Verstärkungskörper, bei welchem der Flansch18 einen oberen Lateralflansch30 und eine untere Flanschlasche34 umfaßt. Der Flansch18 weist Löcher36 auf, welche die Befestigung der Befestigungs-Ausleger am Verstärkungskörper erleichtern. - Die Befestigungs-Ausleger
20 weisen ein erstes Ende38 und ein entgegengesetztes zweites Ende40 auf. Die Befestigungslöcher42 werden am ersten Ende38 der Befestigungs-Ausleger20 angebracht. Die Löcher42 sollten in Größe und Form geeignet zum Zusammenwirken mit den Löchern36 im Flanschbereich18 sein. Befestigungslöcher22 , wie Schrauben, Niete und dergleichen, können durch die Löcher36 und42 eingeführt werden, um die Befestigungs-Ausleger20 selektiv am Verstärkungskörper12 zu befestigen. - Der Grundkörper
44 des Befestigungs-Auslegers weist vorzugsweise eine oder mehrere Senkbohrung(en)29 auf, welche als Sitz für Knochenschrauben46 dienen können, um die Befestigungs-Ausleger20 an Knochenbereichen in der Pelvis eines Patienten zu befestigen. - Es kann eine Vielzahl von Befestigungsverfahren angewandt werden, um die Befestigungs-Ausleger
20 selektiv am Verstärkungskörper12 zu befestigen. Beispielsweise können die Befestigungselemente22 derart sein, daß sie eine Kombination von Mutter und Schraube aufweisen, um die Befestigungs-Ausleger selektiv am Verstärkungskörper zu befestigen. Als Alternative kann auch ein Falzwerkzeug (nicht dargestellt) verwendet werden, um Teile der Befestigungs-Ausleger20 und des Flanschbereiches18 zu verformen und dadurch einen mechanischen Durchdringungseingriff dieser Elemente zu erzeugen. -
2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Befestigungselemente22 Niete23 sind. Der Niet23a ist ein noch nicht eingesetzter, nicht geformter Niet mit einem Hülsenbereich25 . Der dem Niet23a benachbarte Niet23b ist in den Befestigungs-Ausleger eingesetzt, aber noch nicht verformt. Die2 zeigt auch einen Niet23c , der in ein Loch42 des Befestigungs-Auslegers20 eingesetzt und dort bereits verformt ist. Der Niet23d ist ein Beispiel für einen verformten Niet, der jedoch außerhalb des Loches42 nach Art einer Explosivdarstellung gezeigt ist. - Die
7 zeigt eine Nietverbindung, bei welcher die Nietbauteile48 und50 zusammenwirken, um den Flansch18 und den Befestigungs-Ausleger20 fest miteinander zu verbinden. Obwohl die1 und2 die Verwendung von zwei Befestigungselementen zur sicheren Befestigung jedes Befestigungs-Auslegers20 am Flansch18 zeigen, versteht es sich, daß es erwünscht sein kann, nur ein einziges Befestigungselement zu verwenden, um eine Schwenkbewegung des Befestigungs-Auslegers in bezug auf den Verstärkungskörper zu ermöglichen, so daß eine Anpassung an anatomische Unterschiede zwischen den Patienten möglich ist. Als Alternative können auch mehr als zwei Befestigungselemente verwendet werden, um einen einzelnen Befestigungs-Ausleger am Flansch18 zu befestigen. - Die
4A bis4D zeigen verschiedene Formen, in welchen Befestigungs-Ausleger20 hergestellt werden können. Die4A zeigt einen im wesentlichen rechteckigen Befestigungs-Ausleger52 , und4B zeigt einen im wesentlichen keilförmigen Befestigungs-Ausleger54 . Die4C zeigt einen L-förmigen Befestigungs-Ausleger56 , bei welchem das erste Ende38 ein Teil des Körpers53 des Befestigungs-Auslegers ist und das zweite Ende40 als Schenkel55 der L-förmigen Vorrichtung ausgebildet ist. Die4D zeigt einen T-förmigen Befestigungs-Ausleger58 , bei welchem das erste Ende38 des Schenkels57 der T-förmigen Vorrichtung und das zweite Ende40 der Kopfbalken59 der T-förmigen Vorrichtung ist. Es versteht sich, daß verschiedene alternative Konstruktionen von Befestigungs-Auslegern verwendet werden können. Die1 und2 zeigen eine Konstruktion mit umgekehrter Keilform, bei welcher das erste Ende38 ein wenig breiter ist als das zweite Ende40 . -
3 zeigt eine andere Ausführungsform des Verstärkungssystems10 der Erfindung. Wie dargestellt, weist der Verstärkungskörper12 einen Umfangsflansch30 und einen Hakenflansch34 auf. Der Umfangsflansch30 und der Hakenflansch34 weisen jeweils Löcher36 auf. Zusätzlich weisen die strukturellen Seitenwände26 des Verstärkungskörpers12 Senkbohrungen28 auf. Die3 zeigt auch die Befestigung von Befestigungs-Auslegern54 und58 am Umfangsflansch30 . Obwohl nicht dargestellt, versteht es sich, daß, wenn es gewünscht wird, ein zusätzlicher Befestigungs-Ausleger gewünschter Form und Größe an der Haken-Flanschlasche34 befestigt werden kann. - Wie in
5 dargestellt, wird ein Verstärkungskörper12 mit einem geschlossenen Kuppel-Ende13 im Acetabulum15 befestigt. Zu Beginn hält eine Knochenschraube46 den Verstärkungskörper12 im Acetabulum. Mit dem Flanschbereich18 des Verstärkungskörpers werden die Befestigungs-Ausleger20 verbunden und mittels Knochenschrauben46 am Ilium60 und der Pubis62 befestigt. - Die
6 zeigt einen weiteren im Acetabulum befestigten Verstärkungskörper12 . Wie dargestellt, ist ein Befestigungs-Ausleger54 am Umfangsflansch30 befestigt, und Knochenschrauben46 halten den Umfangsflansch am Ilium60 . Wie dargestellt, ist der Befestigungs-Ausleger56 am Hakenflansch34 und mittels einer Knochenschraube46 an der Pubis62 befestigt. - Das erfindungsgemäße Verstärkungssystem wird vorzugsweise aus biokompatiblem metallischen Material hergestellt. Der Verstärkungskörper
12 , die Befestigungs-Ausleger20 und die Befestigungselemente22 bestehen vorzugsweise aus einem weichen formbaren Metall, das es dem Chirurgen ermöglicht, die Bauteile erforderlichenfalls während des chirurgischen Eingriffes genau entsprechend der Anatomie des Patienten zu formen. Ein beispielhaftes Material ist handelsübliches reines Titan. Alternativ können die Befestigungselemente22 , wie Knochenschrauben46 und Niete23 , ebenfalls aus bekannten biologisch verträglichen Metallen oder Metall-Legierungen hergestellt werden, wie beispielsweise aus Titanlegierungen, aus Kobalt-Chrom-Legierungen sowie aus rostfreiem Stahl. - Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verstärkungssystems wird für den Fachmann leicht erkennbar sein. Kurz gesagt wird das Acetabulum des Patienten in bekannter Weise vorbereitet und der Verstärkungskörper
12 wird darin in der gewünschten Ausrichtung positioniert. Der Verstärkungskörper kann anfangs im Acetabulum durch einen oder mehrere Knochenschraube(n) bzw. durch Knochenzement befestigt bzw. stabilisiert werden. Wenn nötig, können der Flanschbereich oder auch andere Teile des Verstärkungskörpers12 manipuliert (d. h. verformt) werden, um die gewünschte Anpassung bzw. Position im Hinblick auf die Anatomie des Patienten zu erreichen. Der Chirurg kann dann die geeignete Größe und Form, wie auch die Abmessungen, des zu verwendenden Befestigungs-Auslegers auswählen. Die Befestigungs-Ausleger können dann am Verstärkungskörper an den gewünschten Stellen des Flanschbereiches18 mittels geeigneter Befestigungsverfahren befestigt werden. Es können dann jegliche Manipulationen an den Befestigungs-Auslegern durch Verformung oder Änderung (beispielsweise durch Schneiden) durchgeführt werden, um sie in geeigneter Weise anzupassen. Dann werden die Befestigungs-Ausleger an den gewünschten Stellen der Pelvis durch eine oder mehrere Knochenschraube(n) befestigt. - Die Befestigungs-Ausleger können entsprechend der Anatomie des Patienten in der Größe variieren. Allgemein haben die Befestigungs-Ausleger eine Länge von 20 mm bis 70 mm sowie eine Breite von etwa 10 mm bis 70 mm. Ein Fachmann kann leicht die geeigneten Abmessungen der zu verwendenden Befestigungs-Ausleger bestimmen.
- Dem Fachmann scheint es ein wichtiger Vorteil der Erfindung zu sein, daß das Verstärkungssystem dem Chirurgen zusätzliche Flexibilität bietet. Der Chirurg kann unter einer Vielfalt von Befestigungs-Auslegern unterschiedlicher Formen und Größen wählen und diese Befestigungs-Ausleger an einer geeigneten Stelle des Verstärkungskörpers befestigen. Es sind auch Abwandlungen des chirurgischen Verfahren zur Implantation des erfindungsgemäßen Verstärkungskörpers denkbar. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne deren Schutzumfang zu verlassen.
Claims (18)
- Modulares Gelenkpfannen-Verstärkungssystem (
10 ) umfassend: einen Verstärkungskörper (12 ) mit einem Kuppel-Ende (13 ,14 ) und einem Randbereichs-Ende (16 ) sowie mindestens einem Umfangs-Flanschbereich (18 ), der sich entlang mindestens eines Teiles des Außenumfanges des Randbereichs-Endes erstreckt, wobei jeder der Flanschbereiche eine Vielzahl von Löchern (36 ) aufweist; mindestens einen separat anbringbaren Befestigungs-Ausleger (20 ;52 ;54 ;56 ;58 ), deren jeder ein erstes, am Verstärkungskörper anbringbares Ende (38 ) sowie ein entgegengesetztes zweites Ende (40 ) hat, wobei das erste Ende ein Loch oder mehrere Löcher (42 ) aufweist, das bzw. die zum Zusammenwirken mit dem Flanschloch bzw. den Flanschlöchern (36 ) vorgesehen ist bzw. sind; mindestens ein im Befestigungs-Ausleger angeordnetes Knochen-Befestigungsloch (29 ) und eine Einrichtung zum Befestigen des ersten Endes des Befestigungs-Auslegers am Flanschbereich, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus einem Element (22 ) zum Einsetzen in ein ausgewähltes Flanschloch (36 ) und ein entsprechendes Auslegerloch (42 ) besteht, so daß der Befestigungs-Ausleger (20 ;52 ;54 ;56 ;58 ) selektiv an einer gewünschten Stelle und in einer gewünschten Ausrichtung an der Stelle am Flanschbereich anbringbar ist. - System nach Anspruch 1, bei welchem das mindestens eine Befestigungs-Element (
22 ) ein Niet (23 ) ist. - System nach Anspruch 1, bei welchem das mindestens eine Befestigungs-Element (
22 ) ein Gewinde-Element ist. - System nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem der Verstärkungskörper (
12 ) eine äußere, am Knochen anliegende Fläche und eine gegenüberliegende innere Fläche aufweist, wobei die äußere, am Knochen anliegende Fläche zur Befestigung in der natürlichen Gelenkpfanne (15 ) eines Patienten geeignet ist. - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem das Randbereichs-Ende (
16 ) und das Kuppel-Ende (14 ) jeweils offen sind. - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem das Randbereichs-Ende (
16 ) einen Durchmesser (D1) hat, welcher größer ist als derjenige des Kuppel-Endes (13 ;14 , D1). - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem sich mindestens ein Knochen-Befestigungsloch (
28 ) im Verstärkungskörper (12 ) befindet. - System nach Anspruch 7, bei welchem die Knochen-Befestigungslöcher (
28 ) Schraubenlöcher sind. - System nach Anspruch 8, welches weiterhin ein oder mehrere Befestigungselement(e) (
46 ) aufweist, das (die) zur Befestigung des Verstärkungskörpers in der Gelenkpfanne (15 ) geeignet ist (sind). - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem entlang eines jeden Befestigungs-Auslegers (
20 ;52 ;54 ;56 ;58 ) eine Vielzahl von Knochen-Befestigungslöchern (29 ) angeordnet ist, welche der Befestigung des Befestigungs-Auslegers am Hüftknochen dienen. - System nach Anspruch 10, welches weiterhin eine Vielzahl von Knochenschrauben (
46 ) umfaßt, die im Zusammenwirken mit den Knochen-Befestigungslöchern (29 ) den Befestigungs-Ausleger (20 ;52 ;54 ;56 ;58 ) am Hüftknochen (60 ,62 ) befestigen. - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem der oder die Befestigungs-Ausleger (
54 ) eine keilförmige Gestalt hat (haben), wobei das erste Ende (38 ) schmaler ist als das zweite Ende (40 ). - System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der oder die Befestigungs-Ausleger (
56 ) im wesentlichen L-förmig ist (sind), so daß das zweite Ende (40 ) ein Segment (55 ) aufweist, das sich im wesentlichen senkrecht zum ersten Ende (38 ) erstreckt. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der oder die Befestigungs-Ausleger (
58 ) im wesentlichen T-förmig ist (sind), wobei ein Schenkelteil (57 ) das erste Ende (38 ) und ein Kopfteil (59 ) das zweite Ende (40 ) bildet. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der oder die Befestigungs-Ausleger (
54 ) rechteckig ist (sind). - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem die Länge eines jeden Befestigungs-Auslegers (
20 ;52 ;54 ;56 ;58 ) im Bereich von etwa 20 mm bis 70 mm liegt. - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem der Flanschbereich (
18 ) diskontinuierlich ist. - System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem der Verstärkungskörper (
12 ) im wesentlichen tassenförmig ist, die Kuppel (13 ;14 ) in der Gelenkpfanne (15 ) eines Patienten und das entgegengesetzte Randbereichs-Ende (16 ) am Rand der Gelenkpfanne befestigbar sind.
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