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DE10303660A1 - Hüftendoprothesen- System - Google Patents

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DE10303660A1
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inner cone
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DE10303660A
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Emmanuell Anapliotis
Curt Dr. Kranz
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Merete Medical GmbH
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Abstract

Es wird ein Hüftendoprothesen-System aufgezeigt, insbesondere ein Stecksystem für Hüftgelenkendoprothesen, wobei ein Kugelsteckkopf, vorzugsweise aus Keramik, über ein Zwischenstück oder Adapter auf einen Metallkonus einer implantierten Hüftendoprothese in kraftschlüssige Verbindung gebracht werden kann und der Adapter einen reagierenden Innenkonus aufweist, welcher den gesamten möglichen überlappenden Toleranzbereich des Außenkonus des Schaftes einer Endoprothese zum Adapter und weiter zum Innenkonus eines Kugelsteckkopfes kompensiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hüftendoprothesen- System, insbesondere ein Stecksystem für Hüftgelenkendoprothesen, wobei ein Kugelsteckkopf, vorzugsweise aus Keramik, über ein Zwischenstück oder Adapter auf einen Metallkonus einer implantierten Hüftendoprothese in kraftschlüssige Verbindung gebracht werden kann, und der Adapter einen reagierenden Innenkonus aufweist, welcher den gesamten möglichen überlappenden Toleranzbereich des Aussenkonus des Schaftes einer Endoprothese zum Adapter und weiter zum Innenkonus eines Kugelsteckkopfes kompensiert.
  • Es ist im Bereich der Hüftendoprothesen bekannt, dass es beim Aufsetzen von Kugelsteckköpfen aus Keramik auf den Metallkonus von implantierten Hüftendoprothesen zu Haarrissen oder Bruchversagen der Keramik-Kugelsteckköpfe gekommen ist, da der Innenkonus dieser Keramik-Kugelsteckköpfe gegenüber solchen aus Metall nicht in der Lage ist, den gesamten Toleranzbereich unterschiedlich gefertigter Konuszapfen der Hüftendoprothesen aufzunehmen, um eine kraftschlüssige Konusverbindung ohne Spannungsspitzen herzustellen, und damit eine lokale Überlastung der Keramik erfolgt. Dies ist insbesondere bei einer Erstversorgung problematisch, wenn Produktteile verschiedener Hersteller verwendet werden, obwohl die Abmessungen der Innen- und Aussenkonen bekannt sind.
  • Somit können beim Patienten sehr schmerzhafte und unnötige Komplikationen auftreten, was wiederum einer schnelle Revision bedarf, bzw bei Revisionen, wenn der Konus bereits derformiert ist.
  • Auslöser von ungewollten Spannungen, die zu einem Reissen oder Platzen der Keramik- Steckkugel führt, sind demnach unzulässige Toleranzüberschneidungen oder gar Beschädigungen des Prothesenkonus zwischen dem Innenkonus der Keramikkugel und dem Aussenkonus der Zapfen der Endoprothesen, wobei dies besonders im unteren bzw. im Bereich der grösseren Durchmesser der Konen problematisch ist. Hier können Spannungserhöhungen schnell zum Bruchversagen der Keramikkugel führen.
  • Aus diesem Grunde hat sich in der chirurgischen Praxis die Erkenntnis durchgesetzt, dass auf einen Metallkonus des Schaftes einer Hüftendoprothese, die bei einer Erstausstattung mit einem Keramiksteckkopf versehen wurde, bei einer Revision und Entfernung des Kugelkopfes, kein zweites Mal ein Keramiksteckkopf auf den Metallkonus gesetzt werden darf. Der Grund dafür liegt darin, dass beim Abziehen des Keramiksteckkopfes die Oberfläche des Metallkonus so durch das Runden der die Rauhheit ausmachenden gewindeartigen Spitzen des Konus nachhaltig verändert ist, so dass kein zweites Mal ein Innenkonus eines Keramiksteckkopfes hierauf kraftschlüssig sitzen kann. Diese Art der Toleranzkompensation ist mit der einmaligen Anwendung erschöpft.
  • Andererseits könnte man statt eines Keramiksteckkopfes einen entsprechenden Kopf aus Metall nehmen. Es ist aber seit längerem bekannt, das bei der Erstversorgung mit einem Keramiksteckkopf auch ein solcher nach einer Revision verwendet werden muss, da vagabundierende Abriebteilchen der überwiegend aus Polyethylen gefertigten Pfannen innerhalb der Gelenkanordnung ansonsten sehr schnell zwischen Metallsteckkopf und Pfanne zu einem sich ausweitenden Abrieb und Lockerung des ganzen Systems führen würde, die härtere Keramik allerdings unempfindlich auf derartige Abriebpartikel reagiert.
  • Nun ist durch die US PS 5.362.311 ein künstliches Hüftgelenk mit Metallprothese und Keramikkugelkopf bekannt, wobei zwischen dem Innnenkonus der Keramikkugel und dem Metallkonus der Endoprothese Metallkonen in einer Dicke von 50 μm bis 8mm eingefügt werden können, um unterschiedliche Abstände (Halslängendifferenz) in Richtung der Kugelkopfmittellinie ausgleichen zu können. Damit dienen diese Metallkonen dazu, den Keramikkugelkopfes an eine vorher ausgemessene Position zwischen dem Metallkonus der Endoprothese und dem gemessenen Abstand zur Pfanne in Richtung der Längsachse setzen zu können. Allerdings wird auch von unterschiedlichen Dicken in der Adapterwandung berichtet.
  • Eine besondere Absicht und Verwendung zum Auffangen bzw. Abbau von Spannungstoleranzen beim Einsetzen von Keramik- Kugelsteckköpfen mit einem Metalladapter implantierten Endoprothesen ist hieraus nicht erkennbar und nicht bekannt geworden.
  • Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, Keramik- Kugelsteckköpfe mit einem Adapter zu versehen, sodass die Konussitzspannung mit dem späteren Zapfen einer Endoprothese entweder volltragend über den gesamten Konusbereich verläuft oder im schmaleren und oberen Bereich der Keramik-Steckkugel liegt. Die daraus weiterführende Aufgabe besteht darin, dass der Innenkonus der Keramikkugel mit dem Aussenkonus des Adapters einen solchen abgestimmten Toleranzbereich aufweist, sodass der Adapter bereits mit ausgeglichener Spannung vormontiert sein kann und der Innenkonus des Adapters eine reagierende Funktion aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
  • Zur Lösung dieser gestellten Aufgabe wird deshalb vorgeschlagen, vorrangig die Keramik-Steckkugeln mit einem Adapter oder auch paarweise aanzuliefern, wobei der Toleranzbereich des Innenkonus der Keramik-Steckkugel zum Aussenkonus des Adapters einen für die Keramikkugel hinsichtlich der Spannung ausgeglichenen Konussitz ergibt, wobei nahezu eine Kaltverschweissung erzielt wird. Weiterhin soll der Innenkonus des Adapters eine reagierende Funktion aufweisen, wobei „reagieren" bedeutet, dass der Innenkonus sich den unterschiedlichen Abmessungen der vorhandenen Konuszapfen von unterschiedlicher Erzeugung anpassen kann. Und zwar so, dass eine mögliche zu grosse Konusspannung im unteren und dickeren Bereich der gesamten Konusverbindung einerseits durch Nachgeben des unteren Bereiches des Innenkonus des Adapters kompensiert wird oder andererseits der Innenkonus des Adapters eine gewölbte, sich anpassende Oberfläche besitzt.
  • Dies wird einerseits dadurch erreicht, dass der Adapter eine ringförmig Nut im Bereich des grössten Durchmessers besitzt, so dass ein durch den Spannungsdruck der Konusverbindung zum Zapfen der Endoprothese ein nachgebender Bereich im Innenkonus des Adapters entsteht.
  • Weiterführend kann der Innenkonus des Adapters eine gewölbte oder wahlweise sich anpassende Oberfläche besitzen, wobei die ansonst gerade Fläche eines Innenkonus minimal so gewölbt ist, dass die grösste Wölbung in der Hälfte der Konushöhe oder im unteren, im durchmessermäßig grösseren Bereich liegt. Dieser Wölbungsbereich kann zusätzlich noch eine besondere Oberfläche mit besonderer Rauhtiefe aufweisen.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 Ein Steckkugelkopf mit integriertem Adapter,
  • 2 Einzelheit mit Nut im Adapter,
  • 3 ein weiterer Steckkugelkopf mit integriertem Adapter,
  • 4 Einzelheit mit Wölbung im Innenkonus des Adapters.
  • Die 1 und 2 zeigen eine Keramik- Steckkugel 1 mit integriertem Adapter 10, als erste Lösung eines „reagierende" Innenkonus des Adapters 20. Die Keramik- Steckkugel 1 besitzt einen Boden 2, der über Radien 3 in den Innenkonus 4 übergeht. Die Aussenkontur 7 stellt einen Radius um den Mittelpunkt 8 dar. Von der Basisfläche 6 geht eine Schräge 5 zum Aussenradius 7. Derartige Keramik -Steckkugeln 1 sind dem Grunde nach bekannt und werden von verschiedenen Herstellern angeboten.
  • Wie bereits oben erwähnt, bildet der Toleranzbereich des Innenkonus 4 der Keramik-Steckkugel 1 zum Aussenkonus 21 des Adapters 20 einen für die Keramikkugel spannungsfreien Konussitz ergibt, wobei nahezu eine Kaltverschweissung erzielt wird.
  • Der Adapter 20 hat einen Aussenkonus 21, einen Innenkonus 22 und eine Öffnung 24 oben, die auch teilweise geschlossen ausgeführt sein kann. Weiterhin besitzt der Adapter 20 eine ringförmige Nut 23, die von der Basisfläche 25 innerhalb der Wanddicke liegt, wobei diese Nut 23 nicht mutig inner der Wanddicke liegen muss, sondern so angeordnet ist, dass sich ein nachgebender Bereich 26 im Innnenkonus 22 ergibt.
  • Die Tiefe der Nut 23 im Adapter 20 kann bis zur halben Gesamthöhe des Adapter 20 reichen, liegt aber vorzugsweise im unteren Drittel.
  • Die 3 und 4 zeigen die bereits oben genannte Lösung eine „reagierenden" Innenkonus 42 eines Adapters 40, der bereits ebenso wie vorstehend beschrieben eine Einheit 30 mit einer Keramik-Steckkugel 1 bildet oder auch paarweise angeliefert werden kann.
  • Auch hier sind die bilden der Innenkonus 4 der Keramik-Steckkugel 1 mit dem Aussenkonus 41 des Adapters 30 einen für die Keramikkugel spannungsadaptierenden Konussitz, wobei die Konuspassung nahezu eine Kaltverschweissung bildet.
  • Nun ist ersichtlich, dass der Innenkonus 42 des Adapters 40 eine Wölbung 43 besitzt, die im unteren Drittel der Konusinnenfläche 42 liegen sollte.
  • Es ergibt sich ein Wölbungsbereich 44, dessen Entstehung darin liegt, dass der größte Innendurchmesser „x" des Innenkonus 42 eine definierte Vergrösserung zum sonstigen Konusdurchmesser besitzt, zumindest aber einen vom Nennmass nach Plus gerichteten Toleranzbereich.
  • Dieser Wölbungsbereich 44, oder auch der gesamte Konus, am Innenkonus 42 des Adapters 40 kann zusätzlich eine Oberflächenrauhtiefe besitzen, die eine besonders tiefe und verformbare Struktur besitzt, die beispielsweise eine Rauhtiefe von bis zu 50μ betragen kann.
  • Nun ist es durchaus im Bereich dieser Erfindung, wenn ein in einen Keramik-Kugelkopf integrierter Adapter, sowohl die im Adapter 20 dargestellte Nut 23 trägt und zusätzlich einen Wölbungsbereich 44 aufweist, der ausserdem noch eine besondere Rauhtiefe trägt.
  • Vorstehende Ausführungen machen deutlich, dass beim Aufbringen einer der oben genannten System- Kugelsteckköpfe 10 und/oder 30 auf einen Konuszapfen einer bereits implantierten Hüftendoprothese, die möglichen, durch Toleranzüberlappungen oder Schäden am dicken Ende der Konen entstehenden erhöhten Druckspannungen auf den unteren Teil der Keramikkugel vermieden werden, indem der „reagierende" Innenkonus 26, 44 der Adapter 20, 40 diese auftretenden in sich aufnimmt und die eigentliche Konusklemmwirkung in den oberen Teil der Adapter und damit zum maximalen Durchmesser der Keramikkugel verlagert werden.
  • Die Adapter 20,40 bestehen aus einem chirurgisch implantierbarem Metall, beispielsweise CrMO, Titan oder anderen Legierungen.

Claims (9)

  1. Hüftendoprothesen- System für Hüftgelenkendoprothesen mit einem Kugelsteckkopf aus Keramik und einem Adapter, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kugelsteckkopf (1), mittels eines Adapter (20, 40) auf einen Konus einer implantierten Hüftendoprothese in eine kraftschlüssige Verbindung gebracht werden kann, und der Adapter (20, 40) einen reagierenden Innenkonus (22, 26, 42, 44) aufweist, welcher den gesamten möglichen überlappenden Toleranzbereich des Aussenkonus des Schaftes einer Endoprothese zum Adapter und weiter zum Innenkonus eines Kugelsteckkopfes (1) aufnimmt und damit einen für den Kugelsteckkopf (1) verträglichen Spannungsverlauf erzeugt.
  2. Hüftendoprothesen- System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Adapter (20, 40) über seinen Aussenkonus (21, 41) mit dem entsprechendem Innenkonus (4) einer Keramikkugel (1) spannungsadaptiert verbunden wird, indem der Toleranzwert des kleineren Durchmessers der Innen- und Aussenkonen (4, 21, 41) gegen Null gehalten wird und der Toleranzwert des größten Durchmessers der Innen- und Aussenkonen (4, 21, 41) beim Aussenkonus ders Adapter nach Minus und beim Innenkonus der Keramikkugel (1) nach Plus toleriert wird.
  3. Hüftendoprothesen- System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Adapter (20) von seiner unteren breiteren Seite (25) eine nach oben umlaufende Nut (23) trägt.
  4. Adapter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (23) bis zur Mitte der Adapterhöhe tief sein kann und einen elastischen Bereich (26) am Innenkonus (22) bildet.
  5. Hüftendoprothesen- System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkonus (42) eines Adapter (40) eine nach oben verlaufende Wölbung (43, 44) ist.
  6. Adapter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (43, 44) bis zur Mitte der Adapterhöhe sein kann oder über seine Gesamtlänge angeordnete Parabel und einen durch große Rauhtiefe gestalteten plastischen -+Bereich (43, 44) am Innenkonus (42) bildet.
  7. Adapter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (43, 44) zusätzlich mit einer besonderen Rauhtiefe bis zu 50μ versehen sein kann.
  8. Hüftendoprothesen- System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Adapter (20, 40) eine Nut (23), eine Wölbung (43, 44) und einen Bereich mit einer besonderen Rauhtiefe besitzt.
  9. Hüftendoprothesen- System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (20, 40) aus Metall oder Metalllegierung besteht.
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