DE69827462T2

DE69827462T2 - Hüftschaft-Zementabstandshalter

Info

Publication number: DE69827462T2
Application number: DE69827462T
Authority: DE
Inventors: Farid Bruce Khalili
Original assignee: DePuy Products Inc
Current assignee: DePuy Products Inc
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: EP0927545B1; DE69827462D1; US5997581A; EP0927545A2; JPH11262498A; JP4194699B2; EP0927545A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Eine Krankheit und/oder ein Trauma können die Zerstörung natürlicher Gelenke des menschlichen Körpers auslösen. Der Ersatz natürlicher Gelenke durch Gelenkprothesen kann die Lebensqualität eines Individiums, das unter solchen Gelenkschäden leidet, beträchtlich verbessern. Es sind verschiedene Prothesen bekannt. Unter den verbreiteteren Gelenkprothesen sind solche, die ganz oder teilweise natürliche Knie- oder Hüftgelenke ersetzen.
Bauteile von Gelenkprothesen müssen in den existierenden Knochen implantiert und dort befestigt werden. Im Falle der Hüftgelenk-Arthroplastik, einem chirurgischen Verfahren, bei welchem das Hüftgelenk durch eine Gelenkprothese ersetzt wird, wird im proximalen Teil des Femurs des Patienten eine Hohlraum vorbereitet, um einen Femoralschaft (ein Teil einer Hüftgelenk-Prothese) aufzunehmen. Andere chirurgische Verfahren zum Gelenkersatz erfordern die Herstellung ähnlicher Hohlräume im vorhandenen Knochen zum Einsetzen der verschiedenen Prothesenbauteile.
Ein solcher Hohlraum wird vorbereitet und dann kann das Prothesenbauteil nach einer ganzen Anzahl von Verfahren in dem Hohlraum befestigt werden. Beispielsweise kann das Prothesenbauteil im Hohlraum einzementiert werden oder es kann mit mechanischer Befestigung durch eine Reibpaarung bzw. durch die Anwendung einer Befestigungsvorrichtung befestigt werden.
Wenn Zement zur Befestigung eines Prothesenbauteiles an Ort und Stelle verwendet wird, ist es im allgemeinen erwünscht, einen gleichmäßigen Zementmantel rund um das Bauteil herum herzustellen. Ein Weg zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Zementmantels besteht darin, das Prothesenbauteil in der Aufnahmeöffnung mittels einer mechanischen, am Prothesenbauteil befestigten Führung zu zentrieren. Solche Führungen werden gewöhnlich als „Abstandshalter" oder als „Zentrierer" bezeichnet. Bekannte Abstandshalter für Hüftgelenke werden beispielsweise gut passend auf das distale Ende des Hüftgelenkschaftes aufgesetzt, bevor der Schaft in den geräumten, mit Knochenzement gefüllten Femoralkanal eingeführt wird.
Obwohl die bekannten Abstandshalter den Schaft im allgemeinen erfolgreich im Femoralkanal zentrieren, verursachen die Gestalt der Abstandshalter sowie die Verfahren bei ihrer Anwendung eine ganze Anzahl von Problemen in bezug auf die Integrität des Zementmantels sowie auf die Bindung zwischen dem Zementmantel und das Prothesenbauteil. In Abhängigkeit vom gewählten Knochenzement kann beispielsweise sogar eine geringfügige Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Zubereitung des Zementes und dessen Einfüllen in den Kanal und dem Zeitpunkt, zu dem der Schaft und der Abstandshalter dort eingesetzt werden, dem Zement weitgehende Aushärtung ermöglichen, so daß es zu einer nicht optimalen Bindung zwischen dem Zement und dem Abstandshalter kommt. Weiterhin kann der Abstandshalter den Zementmantel hinter der distalen Spitze des Schaftes in einer Weise in drei oder vier Segmente unterteilen, daß die separaten Segmente keine Bindung untereinander haben.
Wenn ein passender Schaft mit Abstandshalter in einen zementgefüllten Knochenkanal eingesetzt werden, neigt der Abstandshalter ferner dazu Luft in Form kleiner Blasen einzufangen und zwar an der Oberfläche des Zements vom Punkt des Einsetzens auf der ganzen Strecke bis zum endgültigen Auflagepunkt des Abstandshalters. Die Blasen, von denen viele eingefangen werden, wenn der Zement aushärtet, erzeugen an der Grenzfläche zwischen dem Abstandshalter und dem Schaft Diskontinuitäten, die zur Lösung der Bindung führen können. Da sich der Abstandshalter am distalen Ende des Schaftes befindet, entstehen die Blasen auch am distalen Ende, und das distale Ende ist derjenige Ort, wo die höchsten Grenzflächenspannungen zwischen Zement und Schaft entstehen. Auch wenn der Zement aushärtet, ist es wahrscheinlich, daß keine Bindung zwischen dem Abstandshalter und dem Zement entsteht. Somit verursachen die bekannten Verfahren nicht nur Vorstufen für Bindungsfehler, sondern dies geschieht auch an der ungünstigsten Stelle.
In der Patentschrift US 4.718.909 ist ein Abstandshalter zum Zentrieren eines Prothesenschaftes im Femoralkanal dargestellt. Der Zement zusammen mit dem Abstandshalter und dem Schaft in situ injiziert. Der Abstandshalter hat die Form eines gewickelten Ringes, so daß er zementdurchlässig ist. Eine zusätzliche Führung ist erforderlich, um den Schaft während der Zementinjektion zu halten.
In den Veröffentlichungen EP-A-0 427 444 und WO 97/04723 ist ein Gelenkprothesen-Bauteilsystem desjenigen Typs beschrieben, wie er im Oberbegriff von Anspruch 1 dargestellt ist.
Daher ist es wünschenswert, zusätzliche Anordnungen und Verfahren zu schaffen, die leicht realisiert werden können und welche die Herausforderungen der Befestigung des Hüftgelenkschaftes und spezieller die Probleme in Verbindung mit der Herstellung einer widerstandsfähigen Zementbefestigung lösen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, welches die Zementbefestigung von Prothesenimplantaten, wie beispielsweise Femoralschäften, verbessert.
Erfindungsgemäß ist ein Gelenkprothesen-Bauteil-System vorgesehen, wie es im anliegenden Anspruch 1 beschrieben ist.
Danach ist ein Abstandshalter vorgesehen, welcher einen Grundkörper mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende sowie einer zum ersten und zum zweiten Ende offenen Öffnung aufweist. Der Abstandshalter kann ein Element eines Gelenkprothesen-Bauteil-Systems sein, welches ferner eine Zement-Einspritzdüse aufweist, die durch eine Öffnung einsetzbar ist sowie eine rund um mindestens einen Teil der Düse hzerum einsetzbare Hülse, welche in bezug auf jene gleitfähig ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die Beschreibung und auf die beigefügten Zeichnungen, welche darstellen:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Abstandshalters.
2 ist ein Schnitt des Abstandshalters von 11 entlang der Linie 2-2.
3 ist eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform des Abstandshalters von 1 und 2.
4 ist ein Schnitt des Abstandshalters von 3 entlang der Linie 4-4.
5 ist ein Schnitt durch einen geräumten Femur, wobei der Abstandshalter im geräumten Femoralkanal dargestellt ist.
6 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Zementsystems.
7 ist eine Schnittdarstellung eines Femurs und zeigt das Zementsystem positioniert für Zementeinleitung.
8 zeigt den Rücklauf der Zementeinspritzung im Femur.
9 zeigt einen Femoralschaft, wie er durch den Zement zum Abstandshalter geführt wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Abstandshalters 10. Der Abstandshalter 10 kann als Vorrichtung an sich in verbesserter Weise bekannte Abstandshalter ersetzen oder er kann als Bauteil eines einheitlichen Zementsystems und eines Verfahrens funktionieren, was später mit weiteren Details beschrieben werden wird.
Der Abstandshalter 10 weist einen Grundkörper 11 mit einem ersten und einem zweiten Ende auf, die einander gegenüberliegen, wobei der Grundkörper eine nach beiden Enden zu offene Öffnung 12 begrenzt. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Öffnung allgemein kreisrund und der Grundkörper 11 um den Mittelpunkt der Öffnung herum zentrisch symmetrisch. Der allgemein ringförmige bzw. kegelstumpfförmige Grundkörper 11 weist eine nach innen gewandte Wand 14 und eine nach außen gewandte Wand 16 auf. Von der nach außen gewandten Wand 16 aus erstrecken sich Vorsprünge 18. Die Vorsprünge 18 können mit gleichmäßigem Abstand, etwa um 90 Grad versetzt, wie dargestellt, oder mit ungleichmäßigem Abstand angeordnet sein. Obwohl vier Vorsprünge 18 dargestellt sind, kann der Abstandshalter 10 weniger als vier oder mehr als vier Vorsprünge aufweisen.
Jeder Vorsprung 18 hat ein erstes Ende 20 und ein zweites Ende 22. Die ersten und zweiten Enden 20 bzw. 22 der Vorsprünge 18 können sich über das erste und/oder zweite Ende des Grundkörpers 11 hinaus erstrecken, sie können koplanar mit dem ersten und/oder zweiten Ende des Grundkörpers abschließen oder sich nicht bis zum ersten und/oder zweiten Ende des Grundkörpers erstrecken. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich das erste Ende 20 eines jeden Vorsprunges 18 über ein erstes Ende des Grundkörpers 11 hinaus, und das zweite Ende 22 eines jeden Vorsprunges erstreckt sich nicht so weit, wie das zweite des Grundkörpers.
Die Vorsprünge 18 definieren einen Außenumfang des Abstandshalters 10, der größer ist als der Umfang der nach außen gewandten Wand 16 des Grundkörpers 11. Die Vorsprünge 18 können einfache Unebenheiten oder langgestreckte Elemente sein, und sie können hart und starr oder weich und elastisch sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 18 starre, langgestreckte Anordnungen mit einer abgerundeten Außenfläche, und sie sind abgeschrägt, so daß das erste Ende eines Vorsprunges breiter ist als das zweite Ende.
2 ist ein Schnitt des Abstandshalters 10 von 1 entlang einer Linie 2-2. Bei dieser Darstellung führt ein nach innen abgeschrägtes erste bzw. proximales Ende 24 des Grundkörpers 11 zur Öffnung 12 durch den Grundkörper. Wie zu sehen ist, ist der Grundkörper 11 abgeschrägt oder kegelstumpfförmig, und die Öffnung 12 hat an einem Ende des Grundkörpers einen größeren Durchmesser als am anderen Ende.
Verschiedene Ausführungsformen des Abstandshalters 10 weisen einen Grundkörper 11 mit einer nach außen gewandten Wand 16 auf, welche zylindrisch oder abgeschrägt ist, kombiniert mit einer nach innen gewandten Wand 14, welche zylindrisch oder abgeschrägt ist.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Abstandshalters 10' mit vier gleichmäßig verteilten Vorsprüngen 18', welche von einem Ende des Abstandshalters aus gesehen ein allgemein rechteckiges Profil haben.
4 ist eine Schnittansicht des Abstandshalters 10' von 3. Bei dieser Darstellung ist das eine Ende des Grundkörpers als im wesentlichen ebene Stirnfläche mit gleichmäßiger Höhe dargestellt. Die Vorsprünge 18' haben erste Enden 20', welche sich etwa um die gleiche Strecke (gestrichelte Linie) über die ebene Stirnfläche hinaus erstrecken. Die Vor sprünge 18b zw. 18' können scharfe erste Enden 20 bzw. 20' oder Endbereiche aufweisen. Wie in 4 dargestellt, hat der Grundkörper 11' keine gleichmäßige Länge, und das untere Ende des Grundkörpers begrenzt, (wie dargestellt) eine Stirnfläche, welche nicht eben ist.
Nun wird auf 5 Bezug genommen, wo ein beispielhafter Abstandshalter 10, ausgewählt aus einer Gruppe von Abstandshaltern mit unterschiedlichen Außen- und Innendurchmessern, dargestellt ist, wie er in einem geräumten Femoralkanal 26 positioniert ist. Der Abstandshalter 10, dargestellt gesehen von seinem distalen Ende aus, ist im geräumten Kanal in einer derartigen Ausrichtung plaziert, daß das erste Ende des Abstandshalters und die Öffnung mit der offenen Mündung des geräumten Kanals abschließen.
Jeder der Vorsprünge 18 hat Kontakt mit der Innenfläche 28 des geräumten Kanals. Somit hat die Außenwand 16 des Grundkörpers Abstand von der Innenfläche 28 und der Abstandshalter 10 ist im Femoralkanal 26 zentriert. Die Spalte zwischen der Außenwand 16 des Grundkörpers und der Innenwand des geräumten Kanals 26 sollten als Pfade wahrgenommen werden, durch welche der Knochenzement rund um den Abstandshalter fließt und diesen einhüllt, was später noch mit weiteren Einzelheiten beschrieben werden wird.
7 zeigt ein erfindungsgemäßes Zementsystem in Verbindung mit einem beispielhaften Abstandshalter 10. Dieses Zementsystem weist eine Zement-Zufuhrdüse 30 auf mit einem proximalen Ende 32, das mit einer Zufuhr von Knochenzement (nicht dargestellt) in Verbindung stehend plaziert werden kann und mit einem distalen Ende 34, das durch die Öffnung 12 im Abstandshalter 10 einsetzbar ist und von welchem aus der Zement, wie in 8 dargestellt, zugeführt werden kann. Die Düse 30 kann eine Länge haben, welche größer ist als die Länge eines Hüftprothesenschaftes 46 (in 8 dargestellt). Eine Hülse 36 umgibt zumindest einen Teil der Düse 30 und ist in bezug auf diese gleitfähig. Die Hülse 36 ist zur Positionierung des Abstandshalters 10 und spezieller, um sie zum distalen Ende 34 der Düse 30 hin zu stoßen, von Nutzen. Auf der Hülse 36 und auf der Düse 30 können Meßteilungen 38 vorgesehen werden, um die Einsetztiefe der Düse 30 und des Abstandshalters 10 im geräumten Kanal 26 zu messen.
7 zeigt das Zement-Zufuhrsystem und den Abstandshalter positioniert im geräumten Kanal 26 eines Femurs 40. In einem beispielhaften Verfahren wird ein geeignet dimensionierter Abstandshalter 10 auf der Düse 30 plaziert. Die Düse 30 wird dann in den geräumten Kanal 26 eingesetzt. Die Hülse 36 wird dazu benutzt, den Abstandshalter 10 zum distalen Ende 34 der Düse 10 hin (in der durch den Pfeil 41 angezeigten Richtung) zu stoßen, bis sich dieser Abstandshalter in einer gewählten Tiefe im geräumten Kanal 26 befindet. Typischerweise wird der Abstandshalter 10 in den geräumten Kanal 26 gestoßen, bis die Vorsprünge 18 des Abstandshalters die Innenfläche 28 des geräumten Kanals 26 berühren. Wenn sich der Abstandshalter 10 in der gewählten Tiefe befindet, wird die Hülse 36 aus der Düse 30 und aus dem Femur 40 entfernt. Eine Längsunterbrechung 42 in der Hülse 36 kann vorgesehen werden, um es zu ermöglichen, daß die Hülse 36 von der Düse 30 entfernt werden kann, ohne die Düse vom Abstandshalter 10 oder von einer anderen Zement-Zufuhreinrichtung zu entfernen.
8 zeigt einen beispielhaften Verfahrensschritt, bei welchem Zement 44 aus dem offenen distalen Ende 34 der Düse 30 unter Druck ausgestoßen wird, um den geräumten Kanal 26 in umgekehrter Richtung zu füllen. Wenn der Zement 44 den geräumten Kanal ausfüllt und in die Räume zwischen der Innenfläche 28 und dem Kanal fließt, wird die Düse 30 allmählich vom Abstandshalter 10 abgezogen, welche im wesentlichen oder vollständig unbewegt in der gewählten Einsetzposition und Tiefe verbleibt. Die Hülse 36 kann dazu benutzt werden, den Abstandshalter 10 an Ort und Stelle zu halten, so daß die Rückwärtsdruck des Zements den Abstandshalter nicht verlagert. Zusätzlich können sich scharfe Kanten an den Vorsprüngen 18 bzw. 18' in den Knochen eingraben, um dazu beizutragen, den Abstandshalter 10 an Ort und Stelle zu halten. Wenn die Düse 30 vom Abstandshalter 10 (der nun vollständig von nicht ausgehärtetem Knochenzement umgeben ist) gelöst ist, wird im Rücklaufverfahren zusätzlicher Knochenzement nach Anweisung des Chirurgen zugegeben.
Bevor der Zement 44 aushärtet, wird ein langgestrecktes Prothesenbauteil, wie beispielsweise ein Femoralschaft 46 durch den nicht ausgehärteten Zement 44 bis zum Abstandshalter 10 vorgeschoben, wie es in 9 dargestellt ist. Der Schaft 46 wird in den Abstandshalter 10 eingeführt, bis er sicher sitzt. Ein geneigtes oder abgeschrägtes proximales Ende 24 des Grundkörpers (2) hilft dabei, den Schaft 46 in den Grundkörper 11 einzuführen und darin zu zentrieren. Des Schaft 46 und der Abstandshalter 10 sind derart dimensioniert, daß ein Zentralbereich 48 des Schaftes in einer Preßpassung mit der nach innen gewandten Wand 14 des Abstandshalters 10 verbunden ist. Der Schaft 46 wird dadurch zentriert und in einer ausgewählten Tiefe gehalten, bis der Zement 44 ausgehärtet ist.
Der Schaft 46 trägt während der Einführung in den Abstandshalter 10, wenn überhaupt, einige Blasen in den nicht ausgehärteten Zement 44 ein. Wenn der Zement aushärtet, entsteht ein qualitativ hochwertiger, rißfester Mantel, um den Schaft an Ort und Stelle zu hal ten. Der Zementmantel weist ein paar Diskontinuitäten auf, insbesondere in der Zone hoher Spannungen rund um die distale Spitze des Schaftes. Da der Zement nach der Positionierung des Abstandshalters im Kanal eingebracht wird, ist die Möglichkeit gegeben, daß zwischen dem Zement und dem Abstandshalter eine vollständige Bindung entsteht, weil der Zement die Abgabedüse in seiner flüssigsten Form verläßt und durch das Einstoßen des Abstandshalters entstandene Rillen durch den aushärtenden Zement beseitigt werden. Diskontinuitäten im Zusammenhang mit dem Schaft befinden sich, wenn überhaupt, im Mittelbereich des Schaftes, wo die Spannung im Zement am geringsten ist.
Obwohl die Erfindung hier in bezug auf beispielhafte Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben wurde, können verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen in Form und Detail derselben vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Gelenkprothesen-Bauteil-System umfassend: ein langgestrecktes Prothesenbauteil mit einem proximalen Endbereich, einem distalen Endbereich (46) und einem Zentralbereich (48) zwischen dem proximalen Endbereich und dem distalen Endbereich (46) und einen Grundkörper (11) mit einem ersten Ende (24) und einem zweiten Ende, welcher eine Öffnung (12) umschließt, die am ersten Ende (24) und am zweiten Ende offen ist, wobei diese Öffnung (12) einen Durchmesser hat, welcher größer ist als derjenige des distalen Endbereiches (46) und kleiner ist als derjenige des proximalen Endbereiches des langgestreckten Prothesenbauteiles; wobei das langgestreckte Prothesenbauteil durch die Öffnung (12) aufgenommen werden kann, so daß der Grundkörper (11) sich im Zentralbereich (48) des langgestreckten Prothesenbauteiles anlegt und dieser Grundkörper (11) eine nach innen gewandte Wand (14) und eine nach außen gewandte Wand (16), von welcher aus sich eine Vielzahl von Vorsprüngen (18) erstreckt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner umfaßt: einen Zement-Einspritzeinlaß mit einer langgestreckten Düse (30), welche durch die Öffnung (12) einführbar ist, um Zement (44) einzuspritzen, und welche derart ausgebildet ist, daß sie aus der Öffnung (12) wieder herausgezogen werden kann.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach Anspruch 1, bei welchem die vom Grundkörper (11) umschlossene Öffnung (12) allgemein kreisrund ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach Anspruch 2, bei welchem der Grundkörper (11) symmetrisch rund um den Mittelpunkt der Öffnung (12) ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach Anspruch 3, bei welchem der Grundkörper (11) allgemein ringförmig ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem die Vielzahl von Vorsprüngen (18) gleichmäßig verteilt ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem die Vorsprünge (18) scharfe Kanten aufweisen.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem jeder der Vorsprünge (18) ein erstes Ende (20) und ein zweites Ende (22) aufweist und bei welchem eines der beiden Enden eines jeden Vorsprunges (18) über das erste Ende (24) oder über das zweite Ende des Grundkörpers (11) hinausragt.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem die langgestreckte Düse (30) einen offenen distalen End-Teil (34) aufweist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach einem der bisherigen Ansprüche, bei welchem die Düse (30) mit einer Meßteilung (38) versehen ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach einem der bisherigen Ansprüche, welches ferner eine Hülse (36) aufweist, die rund um mindestens einen Teil des Düse (30) anordenbar ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach Anspruch 10, bei welchem die Hülse (36) mit einer Meßteilung (38) versehen ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Hülse (36) eine Diskontinuität (42) in Längsrichtung aufweist und flexibel ist.
Gelenkprothesen-Bauteil-System nach Anspruch 10 bis 12, bei welchem die Hülse (36) gleitfähig in bezug auf die Düse (30) ist.