EP0000549A1

EP0000549A1 - Endoprosthesis

Info

Publication number: EP0000549A1
Application number: EP78100449A
Authority: EP
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Schultz; Dieter Dr. Holzrichter; Hans Dr. Seiler
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1978-07-20
Publication date: 1979-02-07
Also published as: IT7826183A0; JPS5427295A; DE2734249A1

Abstract

The endoprosthesis consists of a stem-shaped implant which is inserted into the bone, the implant consisting of two parts (1, 8). The one part (1) is designed as a hollow cylinder, which is provided on the inner side with axial grooves (6) and on the outer side with a thread (4). The top end of this part widens conically (3). The other part (8) consists of a solid cylinder (8) which can be inserted into the hollow cylinder with positive locking and has a conical widening (10) corresponding to the end section of the hollow cylinder. On the axial part there are ridges (12) in the longitudinal direction, which engage in the grooves (6) of the hollow cylindrical part (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoprothese mit einem stielförmigen Implantat, das im Knochen fixiert wird. Die neue Endoprothese wird in solchen Fällen angewandt, wo es auf eine genaue äquatoriale Justierung ankommt. Typische Anwendungsfälle sind z.B. der Hüftgelenkersatz, Kniegelenkersatz und Zahnersatz.The invention relates to an endoprosthesis with a stem-shaped implant which is fixed in the bone. The new endoprosthesis is used in cases where precise equatorial adjustment is important. Typical applications are e.g. the hip replacement, knee replacement and dentures.

Die Problematik der Totalendoprothese z.B. des Hüftgelenkes ist unter verschiedenen Aspekten zu sehen. Zu den wichtigsten Aspekten gehört die Langzeitverankerung des Stieles im Knochen. Es ist bisher üblich, den Stiel mit Zement im Knochenlager zu verankern. Bei diesen zementverankerten Prothesen treten nach 5 bis 6 Jahren gehäuft Lockerungen auf. Um auch bei jüngeren Menschen, deren Lebenserwartung über der Haltbarkeit der bisherigen Prothesen und Prothesenverankerungen liegt, einen prothetischen Hüftgelenkersatz durchführen zu können, werden in jüngster Zeit auch unterschiedlichst profilierte Stiele erprobt. Diese werden mit einem bisher nicht vermeidbaren Spiel im Knochen eingepaßt. Durch längere Entlastung des Beines werden Bewegungen des Implantates gering gehalten,um so eine knöcherne Ummauerung und Fixierung des Prothesenstieles zu erreichen. Durch das bisher nicht vermeidbare Spiel kann darüber hinaus die gelenkgerechte Stellung des Implantates nicht gewährleistet werden.The problem of total arthroplasty, for example of the hip joint, can be seen in different ways. One of the most important aspects is the long-term anchoring of the stem in the bone. So far it has been common to anchor the stem in the bone bed with cement. With these cement-anchored prostheses, loosening occurs frequently after 5 to 6 years. In order to be able to carry out a prosthetic hip replacement even with younger people, whose life expectancy is above the durability of the previous prostheses and prosthesis anchors, stems with different profiles have recently been tested. These are fitted into the bone with a previously unavoidable game. By relieving the leg for a longer period of time, movements of the implant are kept low in order to achieve a bony wall and fixation of the prosthetic handle. In addition, through the previously unavoidable game the articulated position of the implant cannot be guaranteed.

Die bisherigen Verankerungsarten bringen folgende Nachteile mit sich:

1. Bei sofortiger Belastbarkeit zementverankerter Prothesen treten ungünstige Wechselwirkungen mit dem Gewebe auf.
2. Zementfreie Verankerungen lassen bislang kaum die Möglichkeit des exakten, gelenkgerechten Ausrichtens zu. Das nicht vermeidbare Spiel des Implantates ermöglicht Wackelbewegungen. Dadurch bildet sich ein minderwertiges Fixationsgewebe.

The previous types of anchoring have the following disadvantages:

1. With immediate resilience of cemented prostheses, unfavorable interactions with the tissue occur.
2. Cement-free anchoring has so far hardly allowed the possibility of precise, joint-oriented alignment. The unavoidable play of the implant enables wobbling movements. This creates an inferior fixation tissue.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Implantat zu entwickeln, das zementlos und gelenkgerecht eingesetzt werden kann und sofort belastbar ist.The invention is therefore based on the object of developing an implant which can be used without cement and in an articulated manner and which can be loaded immediately.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Implantat aus zwei Teilen besteht und das eine Teil als Hohlzylinder ausgebildet ist, der auf der Innenseite mit axialen Nuten und auf der Außenseite mit einem Gewinde versehen ist und am oberen Ende einen konischen Endabschnitt aufweist und daß das andere Teil als ein in den Hohlzylinder formschlüssig einsetzbarer Vollzylinder mit in die Nuten eingreifenden axialen Stegen und einer dem Endabschnitt entsprechenden konischen Erweiterung ausgebildet ist. Mittels des Außengewindes läßt sich der Hohlzylinder zementfrei und ohne Spiel bei sofortiger Belastbarkeit im Knochen verankern. Der Nuten-Steg-FormscHLuß ermöglicht eine gelenkgerechteäquatoriale radiale Ausrichtung des Prothesenkopfes am oberen Ende des Vollzylinders. Durch die konische Ausbildung von Hohl- und Vollzylinder am oberen Ende wird eine Verklemmung des eingeschraubten Hohlzylinders bei Erreichen der gewünschten Endstellung bewirkt und eine Rotationsstabilität der Prothese erreicht.This object is achieved in that the implant consists of two parts and the one part is designed as a hollow cylinder which is provided on the inside with axial grooves and on the outside with a thread and has a conical end section at the upper end and that part other than a solid cylinder which can be inserted in a form-fitting manner in the hollow cylinder with axial webs engaging in the grooves and a conical extension corresponding to the end section. By means of the external thread, the hollow cylinder can be anchored in the bone without cement and without play with immediate resilience. The slot-bar form lock enables an equatorial radial alignment of the prosthesis head at the upper end of the full cylinder. Due to the conical design of the hollow and solid cylinder at the upper end, the screwed-in hollow cylinder is jammed when the desired end position is reached and the prosthesis is rotationally stable.

Vorteilhaft sind auch auf der Außenseite des Hohlzylinders axiale Nuten mit einer Breite von 1 bis 8 mm eingefräst. Darüber hinaus ist es günstig, wenn die äußere Oberfläche des Hohlzylinders aufgerauht ist.Axial grooves with a width of 1 to 8 mm are also advantageously milled on the outside of the hollow cylinder. In addition, it is advantageous if the outer surface of the hollow cylinder is roughened.

Im Laufe der Zeit kann das Knochengewebe in diese äußeren Nuten einwachsen, was eine zusätzliche Rotationsstabllisierung bewirkt.Over time, the bone tissue can grow into these external grooves, which causes additional rotation stabilization.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. Durch die Zweiteilung der Prothese läßt sich der Kopfteil unabhängig von der Endstellung des festgeklemmten Hohlzylinders gelenkgerecht, radial ausgerichtet fixieren.
2. Mittels des Gewindes läßt sich das Implantat spielfrei und damit ohne Beeinträchtigung des Fixationsgewebes verankern.
3. Das Implantat kann zementlos eingesetzt werden. Wechselwirkungen mit dem Gewebe werden ausgeschaltet.
4. Die äußeren Nuten des Hohlzylinders bewirken neben dem in Endstellung verklemmenden oberen konischen Teil bei bereits fest verankerter Prothese durch einwachsendes Fixationsgewebe eine zusätzliche Rotationsstabilität.
5. Die Verankerung durch ein Gewinde vergrößert die Oberfläche des Implantates und verbessert dadurch die Haftung.
6. Die spielfreie, .gelenkgerechte Verankerung erweitert die Anwendungsmöglichkeit von isoelastischen Werkstoffen.

The following advantages are achieved with the invention:

1. By dividing the prosthesis in two, the head part can be fixed in a joint-oriented, radially aligned manner regardless of the end position of the clamped hollow cylinder.
2. By means of the thread, the implant can be anchored without play and thus without affecting the fixation tissue.
3. The implant can be inserted without cement. Interactions with the tissue are eliminated.
4. In addition to the upper conical part jamming in the end position, the outer grooves of the hollow cylinder, in the case of an already firmly anchored prosthesis, provide additional rotational stability due to the waxing fixation tissue.
5. The anchoring with a thread increases the surface of the implant and thereby improves the adhesion.
6. The backlash-free, articulated anchoring extends the application of isoelastic materials.

Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel einer in der Zeichnung dargestellten Obersehenkelhalsprothese näher erläutert.The invention is explained in more detail below using the example of a femoral neck prosthesis shown in the drawing.

Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht (senkrecht zur Achse des Außenteiles)
Figur 2 einen vergrößerten Querschnitt A-A gemäß Fig. 1,
Figur 3 eine Draufsicht des vollzylindrischen Innenteiles,
Figur 4 einen vergrößerten Querschnitt B-B gemäß Fig. 3,
Figur 5 eine modifizierte Ausführung, bei der die Nuten zur radialen Fixierung an dem konischen Endabschnitt des hohlzylindrischen Außenteiles angebracht sind.

Show it:

Figure 1 is a plan view (perpendicular to the axis of the outer part)
FIG. 2 shows an enlarged cross section AA according to FIG. 1,
FIG. 3 shows a top view of the fully cylindrical inner part,
FIG. 4 shows an enlarged cross section BB according to FIG. 3,
Figure 5 shows a modified embodiment in which the grooves for radial fixation are attached to the conical end portion of the hollow cylindrical outer part.

Das hohlzylindrische Außenteil 1 (Gewindehülse gemäß Fig. 1) besteht aus der geraden Hülse 2 und dem konischen Endabschnitt 3. Im Bereich der Hülse 2 ist ein Gewinde 4 (s. Fig. 1 und 2), z.B. M 18 x 1,5 eingeschnitten. Außerdem sind auf der Außenseite mehrere axiale Nuten 5 mit einer Breite zwischen 1 bis 8 mm eingefräst. Die Tiefe der Nuten 5 entspricht der Gewindetiefe (u.U. auch tiefer), so daß der Gewindesteg durch die Nuten vollständig unterbrochen wird. Die Innenfläche der Hülse 2 ist mit einer Vielzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter dreieckförmiger Nuten 6 versehen (z.B. 24 Zähne mit einem Modul von 0,5 mm).The hollow cylindrical outer part 1 (threaded sleeve according to FIG. 1) consists of the straight sleeve 2 and the conical end section 3. In the area of the sleeve 2 there is a thread 4 (see FIGS. 1 and 2), e.g. M 18 x 1.5 incised. In addition, several axial grooves 5 are milled on the outside with a width between 1 to 8 mm. The depth of the grooves 5 corresponds to the thread depth (possibly also deeper), so that the thread web is completely interrupted by the grooves. The inner surface of the sleeve 2 is provided with a large number of triangular grooves 6 distributed evenly over the circumference (e.g. 24 teeth with a module of 0.5 mm).

Der obere Endabschnitt 3 des Hohlzylinders 1 ist konisch erweitert und besitzt am oberen Rand Gewinde 7 für Arretierschrauben.The upper end section 3 of the hollow cylinder 1 is flared and has threads 7 for locking screws at the upper edge.

Das vollzylindrische Innenteil 8 gemäß Fig. 3 und 4 besteht aus dem zylindrischen Stiel 9, der konischen Erweiterung 10 und dem Kopfansatz 11. Der Stiel 9 ist mit axialen, gleichmäßig über den Umfang verteilten dreieckigen Stegen 12 (s.Fig. 4) versehen. Die Stege 12 sind so geformt, daß sie beim Zusammenbau von Innenteil 8 und Außenteil 1 formschlüssig in die dreieckförmigen Nuten 6 eingreifen. Auf diese Weise ist das Innenteil 8 in zusammengebautem Zustand radial fixiert. Die konische Erweiterung 10 hat die gleiche Steigung wie der konische Endabschnitt 3 des Außenteiles. Die in das Gewinde 7 (Fig. 1) eingeschraubten Imbusschrauben greifen in die Ring- nut 13 (Fig. 3) und sorgen für einen Preßsitz des Innenteiles 9 im Außenteil 1. Der Kopfansatz 11 ist in üblicher Weise (s. Fig. 5) gekrümmt ausgebildet. Die Außenfläche der Hülse 2 ist aufgerauht, um ein besseres Anwachsen des Kallus zu ermöglichen. Sämtliche Teile sind aus einem Edelstahl für medizinische Anforderungen gefertigt. Eine Fertigung mit einem Emailüberzug ist ebenfalls möglich.3 and 4 consists of the cylindrical stem 9, the conical extension 10 and the head extension 11. The stem 9 is provided with axial, triangular webs 12 evenly distributed over the circumference (see FIG. 4). The webs 12 are shaped so that they engage positively in the triangular grooves 6 when the inner part 8 and outer part 1 are assembled. In this way, the inner part 8 is radially fixed in the assembled state. The conical extension 10 has the same slope as the conical end section 3 of the outer part. The Allen screws screwed into the thread 7 (FIG. 1) engage in the annular groove 13 (FIG. 3) and ensure an interference fit of the inner part 9 in the outer part 1. The head extension 11 is curved in the usual way (see FIG. 5). The outer surface of the sleeve 2 is roughened to allow the callus to grow better. All parts are made of stainless steel for medical requirements. Manufacturing with an enamel coating is also possible.

Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführung. Der Endabschnitt 3 des Hohlzylinders 1 geht hier in eine zylindrische Öffnung 14 über. Die Nuten 6 zur radialen Fixierung des vollzylindrischen Innenteiles 8 sind längs der Mantelfläche dieser zylindrischen Öffnung 14 eingefräst. Der übrige Teil des Hohlzylinders 1 trägt keine Nuten. In entsprechender Weise ist das vollzylindrische Innenteil auf einem kurzen Stück 15 mit axialen Stegen 12 versehen, die fcrmschlUssig in die Nuten 6 eingreifen. Diese Ausführung hat sich vor allem dann bewährt, wenn man zu kleineren Dimensionen übergehen will (Reduzierung von Durchmesser und Länge des hohlzylindrischen Außenteiles).Fig. 5 shows a modified embodiment. The end section 3 of the hollow cylinder 1 merges into a cylindrical opening 14. The grooves 6 for the radial fixation of the fully cylindrical inner part 8 are milled along the lateral surface of this cylindrical opening 14. The rest of the hollow cylinder 1 has no grooves. In a corresponding manner, the fully cylindrical inner part is provided on a short piece 15 with axial webs 12 which engage in the grooves 6 with a positive fit. This version has proven itself especially when you want to move to smaller dimensions (reduction of the diameter and length of the hollow cylindrical outer part).

Zum Einsetzen des zweiteiligen Implantates wird in den Knochen ein dem Gewinde 4 entsprechendes Muttergewinde geschnitten. Dann wird das Außenteil 1 eingeschraubt. Anschließend wird das Innenteil 8 eingesetzt und mittels der in die Gewinde 7 eingeschraubten Imbusschrauben fixiert. Die radiale Feinverzahnung 6, 12 ermöglicht eine sehr genaue Justierung in radialer Richtung. Aufgrund der exakten Justiermöglichkeit, der stabilen Fixierung und der großen Oberfläche der Hülse 2 ist das neue Implantat allen bisher eingesetzten Prothesen überlegen.To insert the two-part implant, a nut thread corresponding to the thread 4 is cut into the bone. Then the outer part 1 is screwed in. Then the inner part 8 is inserted and fixed by means of the Allen screws screwed into the thread 7. The radial fine toothing 6, 12 enables a very precise adjustment in the radial direction. Due to the exact adjustment option, the stable fixation and the large surface of the sleeve 2, the new implant is superior to all previously used prostheses.

Wird die Prothesenkombination bei einem Kniegelenkersatz benutzt, so wird der hohlzylindrische Außenteil 1, wie oben beschrieben, im Schienbeinknochen verankert. Das Innenteil 8.trägt dann an Stelle des Kopfansatzes 11 eine Bodenplatte mit Abrollflächen für die gelenkförmigen Tragflächen des im Oberschenkel fixierten Prothesenteiles. Eine genauere Beschreibung einer Kniegelenk - Endoprothese findet sich a.B. in der DE-OS 22 44 064. Im Rahmen dieser Anmeldung soll lediglich auf die zweiteilige Ausbildung des im Unter- bzw. Oberschenkel verankerbaren Teiles hingewiesen werden, die eine genaue äquatorialle Justierung der Gelenkteile ermöglicht.If the prosthesis combination is used in a knee replacement, the hollow cylindrical outer part 1 is anchored in the shin bone, as described above. The inner part 8 then carries, instead of the head attachment 11, a base plate with rolling surfaces for the articulated supporting surfaces of the prosthesis part fixed in the thigh. A more detailed description of a knee joint endoprosthesis can be found e.g. in DE-OS 22 44 064. In the context of this application, reference should only be made to the two-part design of the part that can be anchored in the lower leg or thigh, which enables precise equatorial adjustment of the joint parts.

Eine weitere Anwendung ist der künstliche Zahnersatz. In diesem Fall wird zunächst nur der hohlzylindrische Teil (etwa gemäß Fig. 1) im Kiefer fixiert. Der einsteckbare vollzylindrische Teil trägt den künstlichen Zahn und wird erst dann im Hohlzylinder fixiert, wenn dieser fest im Kiefer eingewachsen ist (in der Regel nach ca. 2 Wochen). Dies hat den Vorteil, daß der im Kiefer fixierte Teil störungsfrei einwachsen kann und nicht durch vorzeitige Belastungen z.B. beim Kauen in seiner Lage verändert wird. Davon abgesehen ist die äquatoriale Justierung des Zahnersatzes im Gegensatz zur einteiligen Zahnprothese unproblematisch.Another application is artificial dentures. In this case, only the hollow cylindrical part (approximately according to FIG. 1) is initially fixed in the jaw. The insertable, fully cylindrical part carries the artificial tooth and is only fixed in the hollow cylinder when it has firmly grown into the jaw (usually after approx. 2 weeks). This has the advantage that the part fixed in the jaw can grow in without problems and not due to premature loads e.g. changes its position when chewing. Apart from that, the equatorial adjustment of the denture is unproblematic in contrast to the one-piece denture.

Claims

1. Endoprosthesis consisting of a stem-shaped implant which is inserted into the bone, characterized in that the implant consists of two parts and the one part is designed as a hollow cylinder (1,2), which on the inside with axial grooves (6) and is provided on the outside with a thread (4) and has a conical end section (3) at the upper end, and in that the other part than a solid cylinder (8) which can be positively inserted into the hollow cylinder (1) and has axial webs engaging in the grooves (12) and a conical extension (10) corresponding to the end section.

2. Endoprosthesis: according to claim 1, characterized in that on the outside of the hollow cylinder (2) axial grooves are milled with a width of 1 to 8 mm.

3. Endoprosthesis according to claim 1 to 2, characterized in that the outer surface of the hollow cylinder (1) is roughened.

^4th Endoprosthesis according to claims 1 to 3, characterized in that the conical end section (3) of the hollow cylinder (1) is closed with a cylindrical opening (14), along the lateral surface of which the axial grooves (6) are arranged.