DE69814714T2

DE69814714T2 - Zentriervorrichtung für Femurimplantat

Info

Publication number: DE69814714T2
Application number: DE69814714T
Authority: DE
Inventors: Dennis W Burke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: US6179877B1; US5951606A; CA2231716A1; JP4012618B2; CA2231716C; DE69814714D1; EP0865776B1; EP0865776A3; EP0865776A2; JPH10272148A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Prothesen, und insbesondere Oberschenkelkomponenten von künstlichen Hüftprothesen für Menschen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Lasttragende Skelettelemente, wie beispielsweise die menschliche Hüfte, sind häufig wegen Bruch, Verletzung, Krankheit, Resektionen für Bösartigkeiten oder Krankheiten oder wegen Schmerzen oder Funktionsstörung außer Funktion gesetzt. Solche Elemente werden im allgemeinen durch komplette Gelenkersetzungen mit künstlichen Komponenten repariert. Eine Art Knochenersatz, die in den letzten 30 Jahren besonders erfolgreich gewesen ist, ist diejenige der menschlichen Hüfte. Derartige Hüftprothesen enthalten typischer Weise einen Oberschenkelabschnitt oder eine Oberschenkelkomponente, die in den Oberschenkel implantiert wird, und eine Hüftpfannenkomponente, die an dem Becken befestigt wird. Die Oberschenkelkomponente enthält einen Kopf, der in einer in der Hüftpfannenkomponente ausgebildeten Pfanne dreht. An der Oberschenkelkomponente ist häufig eine Schulter vorgesehen, die auf einer Fläche an dem proximalen Oberschenkel ruht.
Viele bekannte Hüftprothesen erfordern die Verwendung von Zement zum Einbau der Oberschenkelkomponente in den Markkanal des Oberschenkels. Eine Art Zement, die im allgemeinen verwendet wird, ist Methyhnethacrylat.
Der Erfolg der Oberschenkelkomponente eines Gesamthüftimplantats hängt zu einem großen Teil von der technischen Präzision ab, mit welcher das Implantat eingesetzt wird. Es gibt mehrere Faktoren, die zu dem Erfolg einer Oberschenkelkomponente beitragen. Zuerst sollte für eine zementierte Komponente die Komponente in dem zentralen Hohlraum in dem Markkanal des Oberschenkels zentriert werden, in welchen die Oberschenkelkomponente eingesetzt wird. Das Zentrieren der Komponente stellt sicher, dass die Dicke des Zementmantels um die Komponente an allen Seiten gleichmäßig ist. Die Gleichmäßigkeit des Zementmantels macht die Lastverteilung an den Knochen-Zement- und Metall-Zement-Schnittstellen im allgemeinen an allen Seiten der Komponente gleichförmig, wodurch Probleme in Zusammenhang mit der Überbelastung eines Bereichs in der Schnittstelle, wie beispielsweise ein Bruch des Mantels oder ein Trennen des Mantels von dem Knochen oder eine Trennung der Komponente von dem Mantel, vermieden werden. Das Zentrieren der Komponente kann insbesondere für jene Komponenten schwierig sein, die keine Schulter enthalten.
Ein weiterer Faktor, für den festgestellt wurde, dass er zu dem Erfolg sowohl einer unzementierten als auch einer zementierten Oberschenkelkomponente beiträgt, ist, dass die Oberschenkelkomponente zur Stabilität und für den Bereich der Bewegung um ihre Achse in die passende Winkelstellung bezüglich des Oberschenkels gedreht werden sollte. Eine passende Drehstellung oder sogenannten Anteversio erlaubt eine exakte Reproduktion der mechanischen Orientierung des Hüftgelenks.
Ein dritter Faktor ist, dass ein Drehen der Komponente verhindert werden sollte, wenn sie einmal in dem Oberschenkel sitzt. Für zementierte Komponenten ist eine solche Drehkontrolle sehr wichtig, insbesondere während des Einsetzens und Aushärtens des Zements, und es wurde festgestellt, dass eine falsche Bewegung während des Aushärtens des Zements für die Gesamtergebnisse eines zementierten Oberschenkelstiels nachteilig ist. Eine unkontrollierte Drehung vor dem Aushärten des Zements könnte in einem Stiel resultieren, der nicht richtig zentriert ist und der nicht die passende Winkelstellung besitzt, wenn der Zement einmal aushärtet. Für unzementierte Komponenten ist es noch wichtig, dass eine Drehstabilität nach der Implantation der Komponente erzielt wird.
Um die Herstellkosten und Lageranforderungen zu reduzieren, ist es wünschenswert, Komponenten auf das größtmögliche Maß zu standardisieren, sodass ein Stiel oder eine Konstruktion für die meisten Patienten verwendet werden kann. Da unterschiedliche Größen der Komponenten für Patienten unterschiedlicher Statur und unterschiedlichen Alters erforderlich sind, wird die Herstellung und Lagerung unterschiedlicher Modelle für jede Größe der Komponente als äußerst unerwünscht angesehen. Jedoch variiert die Festigkeit, die Zusammensetzung und die Menge des zur Verfügung stehenden Knochens an dem proximalen Oberschenkel von Patient zu Patient stark, selbst für Patienten, welche die gleiche Größe der Komponenten benötigen. Zum Beispiel ist bei vielen Patienten die Knochenmasse an dem proximalen Oberschenkel so klein oder besitzt eine solche Konfiguration, dass nur ein kleiner Teil der Schulter von der Oberschenkelkomponente auf einer Knochenfläche ruht. Daher erfordert eine Standardisierung, dass die für eine Komponente ausgewählte Konstruktion in der Lage ist, diese großen Unterschiede in Festigkeit, Zusammensetzung und Größe aufzunehmen.
In der Vergangenheit wurden viele Anstrengungen unternommen, um Komponenten zu entwickeln, die einer Drehung widerstehen oder welche sich selbst zentrieren. Beispiele solcher Komponenten enthalten jene, die in den folgenden US-Patenten gefunden wurden: 5,116,380; 5,108,452; 4,946,379; 4,936,863; 4,783,192; 4,770,660; 4,678,571; 4,623,353; 4,535,487; 4,068,324; 4,012,796; 2,719,522 und 2,682,265. Jedoch ist keine der vorherigen Konstruktionen in ihrer Gesamtheit erfolgreich sowohl eine Drehung der einmal implantierten Komponente zu verhindern als auch zu gewährleisten, dass die Komponente in einer richtig zentrierten Position gehalten wird. Zusätzlich würden einige der vorherigen Konstruktionen wegen des begrenzten Seitenmaßes der verwendeten Geräte nicht funktionieren, um eine Drehung oder laterale Bewegung in allen Oberschenkeln zu verhindern. In manchen Patienten würden die Geräte mit keinem Knochen wegen seiner unregelmäßigen Zusammensetzung oder seinem Mangel an Knochenmasse in Eingriff gelangen. Während außerdem Abstandhalter, wie beispielsweise jene in dem US-Patent Nr. 5,116,380 offenbarten, zum Zweck des automatischen Zentrierens der Komponente in dem Markkanal verwendet worden sind, dienen solche Abstandhalter nicht der Verhinderung einer Drehbewegung der Prothese während des Aushärtens des Zements. Schließlich können die Abstandhalter die Bewegung des Zements um die Kanten der Komponente stören, wodurch Hohlräume oder Spalten in dem Zementmantel entstehen können.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Oberschenkelkomponente für eine Hüftprothese vorzusehen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oberschenkelkomponente vorzusehen, die selbstzentrierend ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oberschenkelkomponente vorzusehen, die es dem Arzt erlaubt, die Komponente mit der richtigen Winkelstellung einzusetzen und zu halten.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oberschenkelkomponente vorzusehen, die an einer Drehung oder lateralen Bewegung während des Aushärtens des Zements gehindert ist und die mit vielen unterschiedlichen Größen und Formen von Knochen verwendet werden kann.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Einsetzen einer verbesserten Oberschenkelkomponente in einen Oberschenkel vorzusehen.
Es ist auch eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Einfügen einer Oberschenkelkomponente vorzusehen, welche keine Schulter hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung sieht eine Kombination mit einer Prothese mit einem länglichen Stiel, der so ausgebildet ist, dass er in einen Hohlraum passt, der in einer oberen proximalen Fläche eines Knochens gebildet ist, wobei der Stiel einen oberen Abschnitt besitzt; und einer Vorrichtung, welche auf dem oberen Abschnitt des Stiels zum Zentrieren des Stiels in dem Hohlraum, der in der oberen proximalen Fläche des Knochens gebildet ist, befestigt ist, wobei die Vorrichtung aufweist:
wenigstens eine Fläche, welche eine Bohrung bildet, die so ausgebildet ist, dass sie den oberen Abschnitt des Stiels aufnimmt;
eine untere Fläche, die so ausbildet ist, dass sie in Kontakt mit einer oberen proximalen Fläche des Knochens aufsitzt; und
wenigstens zwei nicht-parallele Vorsprünge, die sich von der unteren Fläche der Vorrichtung weg erstrecken und so ausgebildet sind, dass sie sich in im voraus gebildete, entsprechend geformte Schlitze an der oberen proximalen Fläche des Knochens hinein erstrecken.
In der vorliegenden Erfindung ist eine Zentriervorrichtung für Oberschenkelkomponenten offenbart, welche keine daran ausgebildete oder befestigte Rippen aufweisen. Dieser Aspekt der Erfindung ist insbesondere zur Verwendung mit Oberschenkelkomponenten geeignet, die keine Schulter enthalten und die einen lösbaren Kopf besitzen. In diesem Aspekt der Erfindung ist eine Hülse oder dergleichen Vorrichtung vorgesehen, welche eng über den Hals an dem proximalen Ende der Oberschenkelkomponente passt und die zwei nicht-parallele Rippen oder Vorsprünge an ihrer unteren Fläche trennt. Diese Rippen erstrecken sich in im voraus gebildete Schlitze oder Nuten an einer im voraus präparierten Fläche des proximalen Oberschenkels. Vorzugsweise ist der Hals der Oberschenkelkomponente, auf welche die Hülse aufgeschoben wird, als ein konischer Morsekegel ausgebildet und die Hülse besitzt eine Basis, deren Innenseite so geformt ist, dass sie zu dem Hals passt, um eine feste Reibpassung zu bilden. Der obige Aspekt der Erfindung kann auch mit Oberschenkelkomponenten verwendet werden, die Schultern enthalten. Falls eine Schulter vorhanden ist, ist die Hülse mit einer Öffnung versehen, um die Schulter aufzunehmen, und die Rippen werden typischer Weise außerhalb des Umfangs der Schulter oder angrenzend an die vorderen und die hinteren Flächen der Komponente positioniert.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Prothese-Hüftimplantats mit Rippen;
2 eine Querschnittsansicht von unten entlang der Linie 2-2 von 1 unmittelbar unter der Schulter;
3 eine Querschnittsansicht von oben entlang der Linie 3-3 von 1 unmittelbar über der Schulter;
4 eine Seitenquerschnittsansicht entlang der Linie 4-4 von 3;
5 eine perspektivische Schnittansicht von unten eines Prothese-Hüftimplantats, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Rippen zeigt;
6 eine Seitenansicht von unten des Implantats von 5;
7 eine perspektivische Schnittansicht von unten eines Prothese-Hüftimplantats, das ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Rippen zeigt;
8 eine Seitenansicht von unten des Implantats von 7;
9 eine Seitenquerschnittsansicht eines Oberschenkels, welche die Raspel und die aufgeschnappte Fräsführung zeigt;
10 ist eine Perspektivansicht, welche die Verwendung der Fräsführung und der Bohrerspitze zum Formen eines Schlitzes in dem proximalen Oberschenkel zeigt;
11 ist eine Draufsicht der Fräsführung;
12 ist eine Teilquerschnittsseitenansicht des proximalen Oberschenkels und der Fräsführung, welche die Verwendung der Bohrspitze zum Formen eines Schlitzes in dem proximalen Oberschenkel veranschaulicht;
13 ist eine Perspektivansicht von oben, welche das Einsetzen des Prothese-Hüftimplantats in den Markkanal des proximalen Oberschenkels veranschaulicht;
14 eine Perspektivansicht, die das in Position an den proximalen Oberschenkels geklemmte Prothese-Hüftimplantat während des Aushärtens des Zements zeigt; 15 eine Seitenansicht der in 14 dargestellten Klemmvorrichtung;
16 eine Vorderansicht der Klemmvorrichtung von 15;
17 eine Perspektivansicht eines Stempels, der in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bilden der Schlitze in dem proximalen Oberschenkel eingesetzt wird;
18 eine Teilquerschnittsseitenansicht des proximalen Oberschenkels, welche die Verwendung des Stempels von 17 veranschaulicht;
19 eine Perspektivansicht, welche die Verwendung des Stempels von 17 weiter veranschaulicht;
20 eine Seitenansicht einer Zentrierhülse dieser Erfindung, die mit einer schulterlosen Oberschenkelkomponente verwendet wird;
21 eine Teilseitenansicht der Hülse von 20, die an der Oberschenkelkomponente befestigt ist;
22 eine Teilperspektivansicht der schulterlosen Oberschenkelkomponente von 20 und 21, die in einen Hohlraum in dem Markkanal des proximalen Oberschenkels eingesetzt ist;
23 eine Teilseitenansicht der Komponente und des Oberschenkels von 22;
24 eine umgekehrte Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Hülse dieser Erfindung, die mit einer Oberschenkelkomponente mit einer Schulter zu verenden ist;
25 eine seitliche perspektivische Teilexplosionsdarstellung, die eine Oberschenkelkomponente veranschaulicht, die in einen Hohlraum in dem Markkanal des proximalen Oberschenkels mit der Hülse von 24 eingesetzt ist; und
26 eine Querschnittsansicht von oben des proximalen Oberschenkels und der Komponente entlang der Linie 26-26 von 25.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezug nehmend nun auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1 davon, wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung in Zusammenhang mit einer Oberschenkelkomponente 10 beschrieben. Es wird zu verstehen gegeben, das die Komponente 10 entweder mit oder ohne Zement implantiert werden kann. Die Komponente 10 enthält einen Oberschenkelkopf 12 und einen Oberschenkelstiel 14, der ausgebildet ist, um in einen Hohlraum eingesetzt zu werden, der in dem Markkanal eines Oberschenkels 16 gebildet ist (siehe 13). Der Stiel 14 enthält eine große, flache, sich lateral erstreckende Schulter 18 mit einer unteren Fläche 19. Die Fläche 19 der Schulter 18 ist ausgebildet, um auf der Kortikalis des proximalen Oberschenkels im Bereich des natürlichen Oberschenkelhalses zu ruhen. Typischer Weise ist der Kopf 12 mit dem Stiel 14 durch einen mit der Schulter 18 verbundenen Morsekegel-Oberschenkelhals 20 gekoppelt. Wenn der Kopf 12 auf den Hals 20 gesteckt wird, wird eine sehr feste Reibpassung gebildet, und keine zusätzlichen Befestigungselement sind erforderlich. Der Kopf 12 kann durch geeignetes Drehen und Ziehen einfach entfernt werden, falls er aus irgendeinem Grund nach der Implantation verändert oder ersetzt werden muss.
Typischer Weise wird der Stiel 14 in dem Markkanal des Oberschenkels mittels Zement, wie beispielsweise einem Methylmethacrylat-Zement fest gehalten. Es ist bevorzugt, dass der durch den Zement gebildete Mantel um den Stiel 14 in dem Kanal an allen Seiten des Stiels 14 von etwa der gleichen Dicke ist. Somit sollte der Stiel 14 in dem Kanal zentriert sein. Zusätzlich ist es äußerst wünschenswert, dass eine exakte Wiederholung der während des Einsetzens der Probeimplantate ausgewählten Anteversio erzielt wird. Schließlich sollte sich der Stiel 14 nicht bewegen dürfen, während der Zement aushärtet.
Um diese Ergebnisse zu erzielen, sind an der unteren Fläche 19 der Schulter 18 Rippen 22 vorgesehen. Die Rippen 22 sind ausgebildet, um in entsprechend geformten Schlitzen oder Nuten 24 (13) an einer Fläche 46 des proximalen Oberschenkels zu sitzen. Um die drei oben erläuterten Funktionen durchzuführen und eine Konfiguration vorzusehen, welche diese Funktionen bei Verwendung mit den meisten Oberschenkeln unabhängig von der Festigkeit, der Form, der Größe und der zur Verfügung stehenden Knochenfläche durchführt, ist es bevorzugt, dass es wenigstens zwei nicht parallele Rippen 22 an der unteren Fläche 19 der Schulter 18 oder eine einzelne nicht geradlinige Rippe mit nicht parallelen Abschnitten gibt. Wie in den 1–4 dargestellt, sind zwei separate, beabstandete Rippen 22 vorgesehen. Jede Rippe 22 hat eine Länge größer als ihre Breite und steht von der unteren Fläche 19 der Schulter 8 vor. Vorzugsweise erstrecken sich die Rippen 22 von der Außenkante 21 der Schulter 18 zu einem Punkt, an dem sie beinahe den Stiel 14 berühren. Wie in den 1–4 dargestellt, bilden die Rippen 22 einen spitzen Winkel zueinander, aber sie berühren sich nicht. Die Rippen 22 konvergieren zueinander in die Richtung des Schlitzes 14 und divergieren voneinander in der Richtung von dem Stiel 14 weg.
Bezug nehmend auf 5 und 6 ist an der Fläche 19 der Schulter 18 eine einzelne Rippe 30 vorgesehen. Die Rippe 30 hat eine gekrümmte, halbkreisförmige oder halbelliptische Konfiguration, bei der Enden 32 von dem Stiel 14 nach außen wegstehen und der geschlossene oder gekrümmte Abschnitt an den Stiel 14 angrenzt. Die Rippe 30 kann eine beliebige Form oder einen beliebigen Krümmungsradius haben, solange sie nicht geradlinig ist und sofern sie sich in einem wesentlichen Abstand über die Fläche 21 der Schulter 8 erstreckt.
In 7 und 8 sind zwei Rippen 34 und 36 vorgesehen. Die Rippen 34 und 36 sind im allgemeinen orthogonal zueinander und schneiden einander an einem einzelnen Punkt. Vorzugsweise erstreckt sich die Rippe 34 von der Kante 21 beinahe bis zu der Fläche des Stiels 14, während die Rippe 36 beinahe den gesamten Abstand lateral über die Fläche 19 der Schulter 18 quert. Die Rippen 34 und 36 bilden typischer Weise ein Pluszeichen oder eine Kreuzkonfiguration. Jedoch können die Rippen 34 und 36 in einem anderen Winkel als 90° zueinander angeordnet werden, solange sie nicht parallel zueinander sind.
Die Rippen 22, 30, 34 und 36 können entweder aus dem Material der Schulter 18 gefräst und integral damit gebildet werden, oder sie können mit der Fläche 19 der Schulter 18 verbunden oder nachgerüstet werden, nachdem die Schulter 18 gebildet worden ist. In dem letzten Ausführungsbeispiel können die Rippe 22, 30, 34 und 36 aus Methylmethacrylat-Zement gebildet werden, der in die gewünschte Form geformt und mit der Fläche 19 der Schulter 18 verbunden worden ist.
Selbstverständlich können mehr als zwei Rippen vorgesehen sein, oder andere Konfigurationen sind möglich, solange die Rippen sowohl eine Drehbewegung des implantierten Stiels 14 bezüglich des Oberschenkels als auch eine laterale Bewegung des Stiels 14 in eine Richtung im allgemeinen senkrecht zu der Längsrichtung des Oberschenkels verhindern. Außerdem müssen die Rippen eine Konfiguration haben, die ein einfaches Ätzen von entsprechenden Vertiefungen in eine Fläche 46 des proximalen Oberschenkels erlaubt. Auch müssen sich die Rippen ausreichend weit über die Fläche 19 der Schulter 18 erstrecken, damit jede Rippe oder jeder nicht-parallele Abschnitt der gleichen Rippe den Knochen in dem proximalen Oberschenkel über einen ausreichenden Abstand greift, um eine Drehung und laterale Bewegung des Stiels 14 adäquat 14 zu verhindern. Vorzugsweise sollte die Überdeckung der Rippen auf der Fläche 19 der Schulter 18 ausreichend groß sein, damit alle diese Anforderungen für Patienten unabhängig von der Knochenfestigkeit, -zusammensetzung, -masse oder -größe erfüllt werden, sodass ein Standardmodell mit den meisten Patienten verwendet werden kann.
In der vorliegenden Erfindung sind die Rippen oder Vorsprünge nicht an einer Schulter angeordnet, sondern sind an einer lösbaren Hülse oder dergleichen Vorrichtung gehalten, die zeitweise an der Oberschenkelkomponente befestigt wird. Ein Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der Erfindung wird nun unter spezieller Bezugsnahme auf 20–22 beschrieben, die ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Verwendung der Rippen dieser Erfindung mit einer Oberschenkelkomponente 200, die keine Schulter hat, veranschaulichen. Die Oberschenkelkomponente 200 ist herkömmlich und bildet keinen Teil dieser Erfindung. Die Komponente 200 enthält einen Oberschenkelstiel 202, der so ausgebildet ist, dass er in einen Hohlraum eingesetzt werden kann, der in dem Markkanal in einem proximalen Ende eines Oberschenkels 204 ausgebildet ist (22), und einen lösbaren Kopf (nicht dargestellt). Vorzugsweise, aber nicht notwendiger Weise, ist der Kopf mit dem Stiel 202 durch einen Oberschenkelhals 206 eines konischen Morsekegels verbunden. Wegen der konischen Konfiguration des Halses 206 und der engen Passung der entsprechenden, zugehörigen Bohrung in dem Kopf wird, wenn der Kopf auf den Hals 206 gesetzt ist, eine sehr feste Reibpassung gebildet und keine zusätzlichen Befestigungselemente sind erforderlich. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen wird der Stiel 202 typischer Weise in dem Hohlraum in dem Markkanal des Oberschenkels mittels Zement, wie beispielsweise einem Methylmethacrylat-Zement, fest gehalten.
Das Zentrieren des Stiels 202 in dem in dem Markkanal gebildeten Hohlraum wird durch die Verwendung einer Hülse 210 erzielt. Die Außenform der Hülse 210 ist typischer Weise zylindrisch, muss es aber nicht sein. Die Außenform der Hülse 210 kann im Querschnitt quadratisch, achteckig, hexagonal, rechtwinklig oder von einer anderen geeigneten Form sein. Die Hülse 210 enthält eine Außenfläche 212 und abgewandte Enden 214 und 216. Die Außenfläche 212 enthält typischer Weise Rändelbereiche 218 oder dergleichen, um eine verbesserte manuelle Grifffläche vorzusehen. Alternativ kann die Außenfläche 212 erhabene Bereiche (nicht dargestellt) oder andere Merkmale enthalten, um das manuelle Greifen der Außenfläche 212 zu verbessern. Das Ende 216 enthält eine Fläche 215, die so ausgebildet ist, dass sie fest auf der Fläche 224 des proximalen Endes des Oberschenkels 204 ruht, und eine Fläche 215, die typischer Weise im wesentlichen die gleiche Form wie die Fläche 224 hat. An dem Ende 216 sind Vorsprünge oder Rippen 220 und 222 angeordnet. Die Rippen 220 und 222 sind jeweils in eine Richtung quer zu der Mittelachse der Hülse 210 und parallel zu der Fläche 215 und zu der Fläche 224 des proximalen Endes des Oberschenkels 224 ausgedehnt. In dieser Ausdehnungsrichtung sind die Rippen 220 und 222 nicht parallel zueinander und sind typischer Weise in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet. Jedoch können die Rippen 220 und 222 auch in einem stumpfen oder rechten Winkel zueinander angeordnet sein. Typischer Weise sind zwei nicht verbundene Rippen vorgesehen, obwohl alternativ, wie zuvor erläutert, eine einzelne, geradlinige Rippe mit nicht-parallelen Abschnitten oder zwei oder mehr verbundene Rippen vorgesehen sein können. Die Rippen 220 und 222 sind an dem Ende 216 derart positioniert, dass sie auch in eine Richtung im allgemeinen parallel zu der Mittelachse oder in die Längsrichtung der Hülse 210 von der Fläche 215 weg nach außen vorstehen. Die Rippen 220 und 222 sind ausgebildet, um in entsprechende, im voraus gebildete Schlitze oder Nuten 226 und 228 an der Fläche 224 zu sitzen. Die Rippen 220 und 222 sind vorzugsweise derart positioniert, dass die Rippen 220 und 222, wenn die Hülse 210 auf dem Hals 206 befestigt ist, in einer eng beabstandeten oder anstoßenden Beziehung zu der Mittelfläche 230 des Stiels 202 sind. Im montierten Zustand erstrecken sich die Rippen 220 und 222 vorzugsweise von der Mittelfläche 230 weg nach außen und sind typischer Weise, aber nicht notwendiger Weise derart positioniert, dass sie sich über die Mittelfläche 230 hinaus erstrecken und sie nicht an die vordere oder die hintere Fläche 232 des Stiels 202 anstoßen. Jedoch können die Rippen 220 und 222 auch an die vordere und die hintere Fläche 232 des Stiels 202 angrenzen und sich davon nach außen erstrecken.
Um die Befestigung der Hülse 210 auf dem Hals 206 zu vereinfachen, enthält die Hülse 210 eine zentral angeordnete Bohrung 234, die eine Öffnung 236 an dem Ende 216 hat. Vorzugsweise ist die Bohrung 234 in der Ausdehnungsrichtung der Hülse 210 ausreichend lang, um die gesamte Länge des Halses 206 aufzunehmen, sodass die Öffnung 236 auf dem oberen Abschnitt 201 des Stiels 202 angrenzend an den Hals 206 ruht. In einem Ausführungsbeispiel, wenn der Hals mit einem konischen Morsekegel geformt ist, hat die Bohrung 234 eine Innenform und Neigung, die exakt der Form und Neigung der Außenflächen des Halses 206 entspricht. Auf diese Weise sitzt der Hals 206, wenn die Hülse 210 auf dem Stiel 202 derart befestigt ist, dass das untere Ende 216 auf dem oberen Abschnitt 202 des Stiels 202 ruht, in der Bohrung 234, um eine sehr feste Reibpassung zwischen der Hülse 210 und dem Hals 206 zu bilden. Diese feste Reibpassung gewährleistet, dass sich die Hülse 210 bezüglich des Halses 206 nicht dreht oder in anderer Weise, wie beispielsweise in eine axiale Richtung bewegt, ohne die Ausübung einer vorgegebenen, wesentlichen Kraft auf die Hülse 210.
Typischer Weise hat der obere Abschnitt eine nicht-kreisförmige oder nicht-symmetrische Querschnittskonfiguration. Im allgemeinen ist der obere Abschnitt 201 von der Mittelseite 230 zu der Seitenseite 231 länger als von der vorderen zu der hinteren Seite 232. Das Ende 216 und die Bohrung 234 sind typischer Weise so ausgebildet, dass sie satt an der Form des oberen Abschnitts 201, der einen positiven Anschlag vorsieht, anliegen und ihr entsprechen. Als Ergebnis richtet sich die Hülse 210 immer automatisch selbst bezüglich des Stiels 202 aus, um die Rippen 220 und 222 in die gewünschte Raumausrichtung bezüglich des Stiels 202, des Halses 206 und der Mittelfläche 230 zu setzen. Diese Anordnung gewährleistet eine richtige Zentrierung und Anteversio und gewährleistet, dass sich die Rippen 220 und 222 das gewünschte Maß in die Fläche 224 erstrecken. Daher ruht die Komponente 200 immer in der gewünschten Stelle in dem Oberschenkelhohlraum. Alternativ können bei der Benutzung mit einem Stiel 202, der einen oberen Abschnitt 201 mit einem kreisförmigen Querschnitt oder mit einem anderen symmetrischen Querschnitt hat, optische Ausrichtungsmerkmale (nicht dargestellt) an dem Ende 216 der Hülse 210 und an dem oberen Abschnitt 201 platziert werden, um bei der visuellen Ausrichtung der Hülse 210 bezüglich des Stiels 202 zu helfen. Alternativ können die optischen Ausrichtungsmerkmale an den mittleren, seitlichen, hinteren oder vorderen Flächen des Stiels 202 sowie an entsprechenden Außenflächen der Hülse 210 platziert werden.
Es ist selbstverständlich, dass weitere positive Befestigungsmechanismen verwendet werden können, um die Hülse 210 am Hals 206 zu befestigen, falls erwünscht. Zum Beispiel kann eine gefederte Kugel (nicht dargestellt) in dem einen oder dem anderen Element von Hals 206 oder Innenflächen der Bohrung 234 montiert sein, das mit einer entsprechenden Vertiefung im anderen Element der Außenflächen des Halses 206 oder der Innenflächen der Bohrung 234 passt. Eine solche gefederte Kugel mit passender Ausnehmung oder mehrere solcher gefederten Kugeln mit passender Ausnehmung würden eine passende Ausrichtung der Hülse 210 bezüglich des Halses 206 sowie einen positiven Eingriff gewährleisten. Eine solche Anordnung wäre insbesondere geeignet, wenn kein konischer Morsekegelhals benutzt wird. Weitere Beispiele würden wohlbekannte Befestigungsmerkmale, wie beispielsweise Vorsprünge an einem oder dem anderen Element von Hülse 210 und Komponente 200, die in entsprechend geformte Löcher in dem anderen Element von Hülse 210 und Komponente 200 eingepasst sind, enthalten. Weitere Befestigungsmerkmale können verwendet werden, die dem Fachmann wohlbekannt sind, solange die Hülse ohne Zerstören der Position des Stiels 202 in dem Hohlraum entfern werden kann.
Die Komponente 200 besteht aus Materialien, die dem Fachmann für Oberschenkelkomponenten wohlbekannt ist, einschließlich, aber nicht darauf begrenzt, rostfreier Stahl, Kobalt-Chrom-Legierungen oder Titanlegierungen. Die Hülse 210 kann aus einem Kunststoffmaterial wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen oder irgendeinem geeigneten Metall, falls erwünscht, gemacht sein. Vorzugsweise ist die Hülse 210 ein Wegwerfartikel und wird nach Gebrauch entsorgt. Polyethylen oder ähnliche Materialien wären für die Hülse 210 bevorzugt, weil sie einem Anhaften an das Knochenmaterial an der Fläche 224 widerstehen und kostengünstiger gemacht werden können, um den Wünschen der Ärzte zu genügen, um sie als Wegwerfartikel auszubilden. Ferner ist ein nicht-metallisches Material für die Hülse 210 für Metallstiele bevorzugt, da solche Materialien die Komponente 200 schützen würden.
Die Rippen 220 und 222 können in der gleichen Weise wie die Rippen 22 geformt sein. Zum Beispiel können sie mit dem Material der Hülse 210 geformt oder gegossen sein, sie können an dem Ende 216 der Hülse 210 angeschweißt sein, sie können an das Ende 216 angeklebt sein, oder sie können in Löcher oder Ausnehmungen an dem Ende 216 der Hülse 210 eingeschnappt sein. Falls separat von der Hülse 210 gebildet, können sie aus einem anderen Material als die Hülse 210 geformt sein, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat oder irgendein geeignetes Metall oder Kunststoff.
In dem Verfahren zu der Vorrichtung der 20–23 wird eine im allgemeinen flache Fläche 224 an dem proximalen Ende des Oberschenkels 204 in einer dem Fachmann wohlbekannten Weise präpariert. Anschließend werden Schlitze 226 und 228 gebildet, wie beispielsweise in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise. Zement 223 wird bevorzugt in den zuvor in dem Markkanal des Oberschenkels 204 präparierten Hohlraum vor dem Einsetzen des Stiels 202 in diesen Hohlraum eingefüllt. Wenn der Stiel 202 einmal richtig in dem Hohlraum ausgerichtet ist und der Stiel 202 einmal den erforderlichen Weg in den Hohlraum gedrückt ist, wird die Hülse 210 auf dem Hals 206 montiert, bis die Innenflächen der Bohrung 234 in einer engen Reibpassung mit den Außenflächen des Halses 206 stehen. Falls erwünscht, kann die Hülse 210 auf den Stiel 202 vor dem Einsetzen des Stiels 202 in den Hohlraum befestigt werden. An diesem Punkt verlaufen die Rippen 220 und 222 vermutlich in entsprechend geformte Schlitze 226 bzw. 226. Falls nicht, kann erforderlichenfalls ein nach unten gerichteter Druck oder ein lateraler Druck oder beide auf das obere Ende 214 der Hülse 210 ausgeübt werden, wodurch die Position des Stiels 202 in dem Hohlraum eingestellt wird, bis die Rippen 220 und 222 tatsächlich in den Schlitzen 226 bzw. 228 sitzen. Die Schlitze 226 und 228 wurden in einer solchen Weise vorgesehen, dass, wenn die Rippen 220 und 222 jeweils darin ruhen oder eingesetzt sind, der Stiel 202 richtig in dem Hohlraum zentriert ist, um einen gleichmäßigen Mantel aus Zement vorzusehen. Außerdem wird eine laterale Bewegung des Stiels 202 verhindert, und der Stiel 202 ist mit einer gewünschten Anteversio versehen.
Wenn der Zement einmal ausgehärtet ist, kann die Hülse 210 von dem Hals 206 entfernt werden. Dieses Entfernen kann durch manuelles Zurückziehen der Hülse 210 axial weg von dem Hals 206 erreicht werden. Weil der Zement ausgehärtet ist, kann die Hülse 210 von dem Stiel 202 entfernt werden, ohne den Stiel 202 zu lösen oder die gewünschte Ausrichtung des Stiels in dem Hohlraum zu zerstören. Der Kopf wird dann auf dem Hals 206 montiert.
Die Hülse 250, wie sie in 23–26 dargestellt ist, wird nun in Zusammenhang mit einer Oberschenkelkomponente beschrieben, die eine Schulter besitzt. Eine solche Anordnung wäre für Oberschenkelkomponenten mit einer Schulter nützlich, wenn der Arzt die Rippen nicht dauerhaft an der Komponente befestigt haben möchte oder wenn der Arzt keine passende Oberschenkelkomponente mit bereits an der Schulter montierten Rippen hat.
Die Hülse 250 ist in vielfacher Hinsicht ähnlich der Hülse 210. Die Hülse 250 ist vorzugsweise zylindrisch in der Form, obwohl sie in anderen Querschnittsformen geformt sein kann, wie beispielsweise quadratisch, hexagonal, achteckig, rechteckig oder dergleichen. Die Hülse 250 ist ausgebildet, um in Zusammenhang mit einer Oberschenkelkomponente 252 benutzt zu werden, welche eine Schulter 254, einen Stiel 256, einen Hals 258 und einen oberen proximalen Abschnitt 260 enthält. Die Oberschenkelkomponente 252 ist so ausgebildet, dass sie in einen Hohlraum eingesetzt werden kann, der in dem Markkanal eines Oberschenkels 262 gebildet ist. Die Schulter 254 ist so ausgebildet, dass sie auf einer oberen proximalen Fläche 264 ruht, welche im wesentlichen flach bearbeitet worden ist, wie dies dem Fachmann wohlbekannt ist. Die Fläche 264 enthält Schlitze 266, die im voraus typischer Weise mit dem Verfahren und der Vorrichtung, die nachfolgend zu beschreiben sind, gebildet worden sind. Der Hals 258 ist ausgebildet, um einen Oberschenkelkopf aufzunehmen, und ist vorzugsweise, aber nicht notwendiger Weise, ein konischer Morsekegel. Die Schulter 254 erstreckt sich von der Mittelseite 253 der Komponente 252 und kann eine dem Fachmann wohlbekannte herkömmliche Schulter sein. Die Hülse 250 enthält Abschnitte 270, die an einer Außenfläche 272 angeordnet sind, die gerändelt sind oder die irgend eine andere Art von Reibgriff vorsehen. Alternativ können die Bereiche 270 erhabene Bereiche auf der Fläche 272 oder irgendeine andere herkömmliche Struktur zum Verbessern des Griffs der Außenfläche 272 sein. In der Hülse 250 angeordnet und zentral zu ihr positioniert ist eine Bohrung 274, die ausgebildet ist, um den Hals 258 aufzunehmen. Die Innenflächen der Bohrung 274 sind vorzugsweise so geformt, dass sie die gleiche Größe und Form wie die Außenflächen des Halses 258 haben, sodass wie bei der Komponente 200 der Hals 258 sicher und mit einer engen Reibpassung in der Bohrung 274 sitzt, wenn die Hülse 250 auf der Komponente 252 befestigt ist. Wie bei der Komponente 200 widersteht die Hülse 250 vorzugsweise einer Drehung bezüglich des Halses 258, wenn sie richtig montiert ist, aber sie ist davon durch manuelles Zurückziehen der Hülse 250 axial weg von dem Hals 258 entfernbar. Eine untere Fläche 276 der Hülse 250 ist so ausgebildet, dass sie im wesentlichen die gleiche Form wie die proximale Fläche 264 des Oberschenkels 262 hat. Die Fläche 276 ist so ausgebildet, dass sie auf der Fläche 264 ruht, wenn die Hülse 250 auf der Komponente 252 montiert ist. Die Hülse 250 enthält eine Ausnehmung oder Vertiefung 278, die von der Ebene der Fläche 276 in eine Richtung zu einem oberen Ende 277 weg beabstandet ist. Die Ausnehmung 278 ist so ausgebildet, dass sie die Schulter 254 aufnimmt, und ist vorzugsweise ausreichend weit von der Ebene der Fläche 276 beabstandet, um die gesamte Dicke der Schulter 254 aufzunehmen, sodass die Fläche 276 fest auf der Fläche 264 aufsitzt.
Auf jeder Seite der Ausnehmung 278 sind Rippen 280 angeordnet, die sich von der Fläche 276 weg und von dem Ende 277 weg nach außen erstrecken. Die Rippen 280 sind so ausgebildet, dass sie in den Schlitzen 266 in der Fläche 264 sitzen. Die Rippen 280 sind auch in der Ebene der Fläche 276 langgestreckt und sind in dieser Ebene derart ausgerichtet, dass sie nicht zueinander parallel sind. Um eine Schulter aufzunehmen, bilden die Rippen 280 einen Winkel zueinander, der typischer Weise stumpf ist, obwohl der Winkel spitz oder rechtwinklig sein kann (siehe 26). Die Rippen 280 können an irgendeinem Punkt entlang der Fläche 276 positioniert sein und erstrecken sich vorzugsweise weg von der Mitte der Hülse 250 radial nach außen. Jedoch müssen die Rippen 280 sich nicht notwendiger Weise radial nach außen erstrecken und können eine beliebige Position auf der Fläche 276 haben, solange die Rippen 280 nicht parallel zueinander sind und solange die Rippen 280 den Knochen an der Fläche 264 ausreichend greifen, um eine Bewegung der Hülse 250 bezüglich der Fläche 264 unter normalen Betriebsbedingungen zu verhindern. Außerdem können auch mehr als zwei Rippen 280 vorgesehen sein, wie beispielsweise drei, vier oder fünf Rippen. Die Rippen 280 können entlang der Fläche 276 so positioniert sein, dass sie an die Mittelseite 253 der Komponente 252 angrenzen aber sich darüber hinaus erstrecken, oder dass sie an die vorderen und hinteren Seiten 255 der Komponente 252 angrenzen. Typischer Weise grenzen die Rippen 280 wegen räumlicher Begrenzungen nicht an die laterale Seite 257 der Komponente 252 an, obwohl sie dies könnten.
Wenn die Hülse 250 auf die Komponente 252 montiert wird, ruhen die vergrößerten unteren Abschnitte der Bohrung 274 auf dem oberen Abschnitt 260 der Komponente 252. Wie bei der Komponente 200 und der Hülse 210 ist die Querschnittsform der unteren Abschnitte der Bohrung 274, weil die Komponente 252 im Querschnitt nicht-kreisförmig oder nicht-symmetrisch ist, analog nicht-kreisförmig oder nicht-symmetrisch und entspricht der Form des oberen Abschnitts 260. Auf diese Weise ist eine passende Ausrichtung der Hülse 250 auf der Komponente 252 vorgesehen. Außerdem kann, wie in 23 und 24 dargestellt, ein Schlitz 282 an der lateralen Seite der Hülse 250 vorgesehen sein, um einen sich nach außen erstreckenden lateralen Abschnitt der Komponente 252 aufzunehmen. Ein solcher Schlitz würde die richtige Ausrichtung der Hülse 250 auf der Komponente 252 weiter vereinfachen. Wie zuvor bezüglich der Komponente 200 erläutert, können auch optische Merkmale für eine richtige Ausrichtung der Hülse 250 auf der Komponente 252 vorgesehen sein.
Selbstverständlich kann diese Hülse 250 aus dem gleichen Material wie die Hülse 210 geformt sein und kann auf im wesentlichen die gleiche Weise montiert und entfernt werden. Analog können die Rippen 220 und 222 aus dem gleichen Material geformt sein und die gleiche Konstruktion wie die Rippen 280 haben.
Das Verfahren zur Verwendung der Hülse 250 ist im wesentlichen das gleiche wie das Verfahren zur Verwendung der Hülse 210. Der Stiel 256 wird in die in dem Markkanal des Oberschenkels 262 gebildete Ausnehmung eingesetzt, vorzugsweise nach dem Einfüllen des Zements 257. Die Hülse 250 wird fest an dem Hals 258 montiert und der Stiel 256 wird richtig ausgerichtet, sodass die Flächen 276 fest auf der Fläche 264 ruhen und die Rippen 280 in zuvor gebildeten Schlitzen 266 sitzen. Dieser Montageprozess zentriert inhärent die Komponente in dem Hohlraum in dem Oberschenkel 262 und sieht eine geeignete Anteversio vor. Die Hülse 250 kann auf der Komponente 252 bleiben, bis der Zement ausgehärtet ist, um irgendeine Drehbewegung oder laterale Bewegung während des Aushärteprozesses zu verhindern. Wenn der Zement einmal ausgehärtet ist, wird die Hülse 250 durch Anwendung von Kräften weg von dem Oberschenkel 252 entfernt. Es ist natürlich selbstverständlich, dass die Hülse 250 auf die Komponente 252 in der gleichen Weise wie bezüglich der alternativen Ausführungsbeispiele der Komponente 200 und der Hülse 210 beschrieben montiert werden kann.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine Hülse (nicht dargestellt) gemäß dieser Erfindung vorgesehen sein, die ausgebildet war, um über einem bereits auf dem Hals der Oberschenkelkomponente angeordneten Kopf oder über einer Komponente, die einen integral auf dem Hals gebildeten Kopf enthielt, zu sitzen.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zur Realisierung dieses Verfahrens verwendet werden, werden nun unter spezieller Bezugnahme auf 9–14 beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass dieses gleiche Verfahren und diese gleiche Vorrichtung für ein zementiertes oder unzementiertes Implantat verwendet werden können. Die verwendeten Werkzeuge enthalten eine Raspel oder einen Kanalbohrer 40, eine Fräsführung 48, einen Endfräser oder eine Bohrerspitze 70 und ein Klemmelement 92. Der Kanalbohrer 40 ist im wesentlichen ähnlich zu einem herkömmlichen Kanalbohrer, der zum Vergrößern des Markkanals eines Oberschenkels verwendet wird. Wie zuvor angegeben, hat der Kanalbohrer 40 die gleiche Form wie der Stiel 14, aber von größerer Größe. Die Außenfläche des Kanalbohrers 40 ist koaxial zu der Außenfläche des Stiels 14, aber der Abstand zwischen der Mittelachse des Kanalbohrers 40 und seiner Außenfläche ist größer als der Abstand zwischen der Mittelachse des Stiels 14 und seiner Außenfläche. Kerbverzahnungen 41 sind entlang der Außenfläche des Kanalbohrers 40 zum Unterstützen der Vergrößerung und des Säuberns des Markkanals vorgesehen, um einen Hohlraum zu bilden. Von einer Außenfläche 44 des Kanalbohrers 40 erstreckt sich ein Schaft 42. Nahe dem oberen Ende des Schafts 42 ist eine Ausnehmung 50 angeordnet, in welcher eine gefederte Kugel (nicht dargestellt) an einer Befestigung für eine Schnapppassung sitzen kann. Ein im allgemeinen kreisförmiges Loch 54 ist an einer Fläche 44 angrenzend an den Schaft 42 ausgebildet.
Die Fräsführung 48 wird zum Formen von Nuten oder Schlitzen 24 an der Fläche 46 verwendet. Die Fräsführung 48 enthält maschinell bearbeitete Schlitze 58 die sich von einer oberen Fläche 62 zu einer unteren Fläche 64 der Fräsführung 48 erstrecken. Die Fräsführung 48 hat die gleiche Anzahl von Schlitzen 58 wie es Rippen an der Schulter 18 gibt. Zusätzlich haben die Schlitze 58 die gleiche allgemeine Konfiguration wie die Rippen an der Schulter 18. An der oberen Fläche 62 in Zuordnung zu jedem Schlitz 58 ist eine halbkreisförmige Vertiefung 60 angeordnet. Der Schaft 42 soll in einen Kanal 52 der Fräsführung 48 eingesetzt werden, und eine gefederte Kugel (nicht dargestellt) in dem Kanal 52 sieht eine satte Schnapppassung der Fräsführung 48 auf dem Schaft 42 vor.
Eine Bohrspitze 70 wird verwendet, um Nuten 24 zu bearbeiten. Die Bohrspitze 70 hat eine drehbare Welle 74 und ein Außengehäuse 72, das sich nicht dreht und koaxial zu der Welle 74 ist. Das proximale Ende 76 der Welle 74 ist ausgebildet, um in ein Futter eines herkömmlichen Bohrers montiert zu werden, während das distale Ende 78 mit einer Frässpitze versehen ist, die zum Schneiden von Knochen ausgebildet ist. Eine Schulter 80, die angrenzend an das proximale Ende 76 vorgesehen ist, begrenzt die axiale Bewegung der Welle 74 bezüglich des Gehäuses 72. Eine im allgemeinen sphärische Kugel 82 ist an dem unteren Ende des Gehäuses 72 angeordnet und ist so ausgebildet, dass sie in der Vertiefung 60 der Fräsführung 48 sitzt.
Die Verwendungen dieser Werkzeuge zum Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben. Zunächst wird der Oberschenkel für die Chirurgie in einer herkömmlichen Weise präpariert. Eine Raspel oder ein Kanalbohrer 40 wird verwendet, um den Markkanal zu säubern und zu vergrößern, um einen Hohlraum in der Mitte des Oberschenkels zu bilden, um ein Einsetzen des Stiels 14 so vorzubreiten, dass die Außenflächen des Stiels 14 einen vorgegebenen Abstand von der Innenfläche des gebildeten Hohlraums beabstandet sind.
In einer herkömmlichen Weise wird die obere Fläche des proximalen Oberschenkels glatt und mit der Oberfläche 44 des Kanalbohrers 40 bündig gefräst, um eine relativ flache Fläche 46 auf dem proximalen Oberschenkel vorzusehen, auf dem die Fläche 19 der Schulter 18 ruhen kann. Dieser Prozess wird typischer Weise mittels eines großen drehbaren Fräswerkzeugs (nicht dargestellt) erreicht, welches an der Welle 42 befestigt ist und durch einen herkömmlichen Bohrer (nicht dargestellt) gedreht wird. Wenn die Fläche 46 einmal wie beschrieben präpariert worden ist, wird die Fräsführung 48 auf die Welle geschnappt. Die Ausnehmung 50 wirkt mit einer gefederten Kugel (nicht dargestellt) in dem Kanal 52 zusammen, um die Fräsführung 48 satt festzuhalten, sodass die untere Fläche 64 in Kontakt mit der Fläche 44 ist. Ein an der unteren Fläche 64 angeordnetes Zapfenloch 56 sitzt in einem zusammenwirkend geformten Loch 54 in der Fläche 44, um ein Drehen der Fräsführung 48 bezüglich der Welle 42 zu verhindern.
Ein Schlitz 58 ist für jede Rippe 22 vorgesehen. Die Schlitze 58 der Fräsführung 48 sind so ausgebildet, dass sie einen Schlitz oder eine Nut 24 an der Fläche 46 des proximalen Oberschenkels vorsehen, welcher beinahe exakt der Größe und der Form der ausgewählten Rippen 22 oder 30 oder 34 und 36 entspricht, welche an der Schulter 18 vorzusehen sind. Falls zum Beispiel die Rippen 22 die Form und die Konfiguration wie in 1 dargestellt haben, würden die Schlitze 58 die Form und Konfiguration haben, wie in 11 dargestellt. Falls dagegen eine Rippe 30 verwendet werden soll, würde ein einzelner Schlitz in der Fräsführung 48 mit der gleichen halbkreisförmigen Form oder halbelliptischen Konfiguration der Rippe 30 vorgesehen werden. In diesem Fall würde nur eine einzelne Vertiefung 60 an der Fläche 62 an etwa der Mitte des Schlitzes vorgesehen werden. Falls die Rippen 34 und 36 verwendet werden sollen, würden zwei sich schneidende Schlitze in der Fräsführung 48 vorgesehen werden, und eine einzelne Vertiefung 60 würde an der Fläche 62 an dem Schnittpunkt der Schlitze angeordnet werden.
Die Art und Weise der Erzeugung dieser Schlitze oder Nuten 24 wird nun unter Bezugnahme auf 10 und 12 beschrieben. Die Bohrerspitze 70 wird für diesen Zweck verwendet. Die Schulter 80 wird auf Anschlag mit dem proximalen Ende 83 des Gehäuses 72 gedrückt, und die Kugel 82 wird in die zusammenwirkend gebildete Vertiefung 60 gesetzt. Anschließend wird der Bohrer aktiviert und das distale Ende 78 der Welle 74 dringt in die Fläche 46 des proximalen Endes des Oberschenkels 16 bis zu im wesentlichen der gleichen Tiefe wie die Rippe 22 ein, wenn die Fläche 19 der Schulter 18 auf der Fläche 46 ruht. Die Nut 24 wird durch Schwenken des Gehäuses 72 um die Kugel 82 geformt, um die Welle 74 durch den Schlitz 58 zurück und vor zu bewegen, während die Welle 74 durch einen Bohrer (nicht dargestellt) gedreht wird. Auf diese Weise wird das Schneiden jeder Nut 24 genau gesteuert und jede Nut 24 wird mit der gewünschten Position, Tiefe und Breite ausgebildet.
Mittels dieses Verfahrens wird die Nut 24 an einem Punkt direkt unterhalb der Vertiefung 60 am tiefsten und an Punkten am weitesten beabstandet von der Vertiefung 60 in einer Richtung parallel zu der Fläche 46 am flachsten. Diese Nut 24 hat eine etwas bogenförmige Form mit einem Radius gleich dem Abstand von der Mitte der Kugel 62 zu der Spitze des distalen Endes 78. Demgemäß haben die Rippen 22, 30, 34 und 36 vorzugsweise die gleiche bogenförmige Form mit dem gleichen Krümmungsradius. Auch haben die Rippen 22, 30, 34 und 36 aus Sicht des Endes vorzugsweise eine U-förmige Konfiguration, um dem U-förmigen Querschnittsaufbau der Ausnehmung 24 zu entsprechen, wie er durch die Spitze 78 geformt wird.
Wenn der obige Prozess einmal beendet ist und die Nuten 24 geformt sind, werden die Bohrerspitze 70, die Fräsführung 48 und der Kanalbohrer 40 alle aus dem Oberschenkel entfernt und der Stiel 14 wird eingesetzt, wie in 13 dargestellt. Die Rippen 22 werden in die entsprechenden Nuten 24 eingesetzt, und vorzugsweise wird eine Kraft auf die obere Fläche der Komponente 10 ausgeübt, um sie nach unten in den Oberschenkel zu treiben, sodass die Rippen 22 sicher und eng in den Nuten 24 sitzen. Das Einsetzen des Stiels 14 wird in Zusammenhang mit dem Vorsehen des Zements in dem Hohlraum in dem Markkanal in dem Oberschenkel 16 in einer herkömmlichen Weise erzielt. Die Rippen 22 zentrieren den Stiel 14 automatisch in dem Markkanal, um einen gleichmäßigen Mantel zu erzeugen, um eine Drehung der Komponente 10 während der Zeit des Aushärtens des Zements zu verhindern und eine genaue Wiederholung der Anteversio zu erzeugen.
Ein weiteres Merkmal wird nun unter besonderer Bezugnahme auf 3, 4 und 14–16 beschrieben. Wie in 3 und 4 dargestellt, ist eine Vertiefung 90 in der oberen Fläche einer Schulter 18 ausgebildet. Ein Klemmelement 92 wird in Zusammenhang mit der Vertiefung 90 benutzt, um eine nach unten gerichtete Kraft auf den Stiel 14 vorzusehen, während der Zement aushärtet, um sicherzustellen, dass die Fläche 19 der Schulter 18 satt gegen die Fläche 46 gedrückt wird und dass die Rippen 22 in den entsprechenden Nuten 24 sitzen, sodass die resultierende Verbindung fest ist und sodass die Komponente 10 in genau der gewünschten Dreh- und lateralen Ausrichtung ist.
Das Klemmelement 92 enthält einen Stiel 94 mit einem bogenförmigen oberen Abschnitt 96, eine an dem distalen Ende des oberen Abschnitts 96 befestigte Kugel 98, einen Träger 104, einen Flansch 102 und eine Druckfeder 100. Der Stiel 94 erstreckt sich durch ein Loch in dem Träger 104, und der Träger 104 gleitet entlang des Stiels 94. Eine Stellschraube (nicht dargestellt) in dem Träger 104 läuft in einem sich axial erstreckenden Schlitz entland des Stiels 94, um eine Axialbewegung des Trägers 104 zu begrenzen und eine Drehbewegung des Trägers 104 bezüglich des Stiels 94 zu verhindern. Der Träger 104 enthält eine oder mehrere Spitzen 106, die sich von einer Seite davon zu der Kugel 98 erstrecken, und Fingergriffe 105. Die Feder 100 ist zwischen dem Träger 104 und dem Flansch 102 gefangen und drückt den Träger 104 in eine Richtung weg von dem Flansch 102.
Die Verwendung des Klemmelements 92 wird nun unter spezieller Bezugnahme auf 14 beschrieben. Die Kugel 98 wird in die Vertiefung 90 in der Schulter 18 gesetzt. Mit einem gegen den Flansch 102 drückenden Daumen und zwei an den Fingergriffen 105 nach unten drückenden Fingern wird der Träger 104 nach unten zu dem Flansch 102 weg gezogen. Gleichzeitig werden die Spitzen 106 in Eingriff mit dem kleinen Trochanter getrieben. Wenn der Druck auf den Träger 104 nach unten gelöst wird, graben sich die Spitzen 106 in den kleinen Trochanter, die Feder 100 spannt den Stiel 94 vor, sodass die Kugel 98 nach unten zu dem Träger 104 gezogen wird. Die Feder 100 übt dadurch einen nach unten gerichteten Druck auf die Kugel 98 aus, welche dann die Komponente 10 nach unten drückt, um den Stiel 14 richtig in den Oberschenkel 16 zu setzen. Das Klemmelement 92 wird entfernt, wenn der Zement einmal richtig ausgehärtet ist. Das Entfernen wird durch Zusammendrücken der Feder 100 zwischen dem Träger 104 und dem Flansch 102 und Zurückziehen der Spitzen 106 aus dem kleinen Trochanter erreicht.
Das Klemmelement 92 übt die notwendige Setzkraft auf die Komponente 10 mit geringer Beschädigung des Knochens oder des umliegenden Gewebes aus. Das Klemmelement 92 wird durch den Arzt einfach betätigt und einfach entfernt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf 17–19 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel kann entweder mit oder ohne Zement verwendet werden. Gleiche Bezugziffern werden für gleiche Teile verwendet, wo angebracht. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Rippen wieder an der Fläche 19 der Schulter 18 der Komponente 10 angeordnet. Diese Rippen können irgendeine der zuvor, insbesondere Bezug nehmend auf 2–8 beschriebene Form haben. In diesem Ausführungsbeispiel werden wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen vor der Implantation der Komponente entsprechende Nuten zum Aufnehmen der Rippen in die Fläche 46 des proximalen Oberschenkels geschnitten. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen der 9–12 in der Art und Weise der Ausbildung der Nuten zum Aufnehmen der Rippen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle der Fräsführung 48 ein Stempel 120 auf den Schaft 42 der Raspel 40 montiert. Der Stempel 120 enthält einen Zapfen 122, der sich zur richtigen Ausrichtung des Stempels 120 und zum Verhindern einer Drehung des Stempels 120 während des Schneideprozesses in ein Loch 54 erstreckt. Vorsprünge 126 an einer unteren Fläche 124 des Stempels 120 haben geschärfte Kanten entlang ihrer Oberfläche, welche der Fläche 46 des proximalen Oberschenkels zugewandt sind. Die Vorsprünge 126 haben genau die gleiche Form, Ausrichtung und Größe, wie die an der Fläche 19 der Schulter 18 angeordneten Rippen 22, 30 oder 34 und 36. Wenn der Stempel 120 einmal auf der Welle 42 montiert ist, wird der Stempel 120 durch einen Hammer 132 oder ein ähnliches Werkzeug zum Ausüben einer Kraft gegen die Fläche 46 nach unten getrieben, um die Vorsprünge 126 in die Fläche 46 des proximalen Oberschenkels zu treiben. Dieser Vorgang stempelt in die Fläche 46 Nuten, die exakt die gleiche Größe, Form und Orientierung wie die ausgewählten Rippen 22, 30 oder 34 und 36 haben. Wenn die Fläche 124 einmal in festem und gleichmäßigem Kontakt mit der Fläche 44 getrieben worden ist, werden der Stempel 120 und der Kanalbohrer 40 entfernt. Die Komponente 10 wird anschließend wie zuvor beschrieben eingesetzt, sodass die Rippen in die in der Fläche 46 des proximalen Oberschenkels gebildeten Nuten sitzen. Danach wird der Implantationsvorgang beendet, genau wie zuvor bezüglich der Ausführungsbeispiele der 9–12 beschrieben.
Typischer Weise sind der Schaft 42, die Fräsführung 48, die Welle 74, der Bohrerspitze 70, das Klemmelement 92 und der Stempel 120 alle aus einem harten korrosionsfesten Material wie beispielsweise rostfreien Stahl gebildet. Jedoch können auch andere bekannte harte Materialien verwendet werden. Nur zu Veranschaulichungszwecken werden typische Maße der Rippen dieser Erfindung vorgesehen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass durch Vorsehen solcher Beispiele der Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise eingeschränkt ist. Bei einem typischen Implantat würden die Rippen 22 jeweils eine Länge von etwa 1 cm und eine Breite von etwa 1 mm haben. Die Rippe 30 würde einen ungefähren Krümmungsradius von 1 cm und eine Gesamtlänge zwischen den Enden 32 von etwa 15 mm haben. Die Rippen 34 und 36 würden typischer Weise jeweils eine Länge von etwa 1 cm haben. Die Größen und Formen der für die Implantation verwendeten Werkzeuge, wie sie hier beschrieben sind, würden gemäß den Größen und Formen des speziellen Oberschenkels, an dem der chirurgische Eingriff durchgeführt werden soll, ausgewählt werden.
Die obige Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Zentrieren eines Stiels in dem Hohlraum im Markkanal des Oberschenkels vor, wobei eine genaue Reproduktion der Anteversio ermöglicht wird, eine Drehung verhindert wird, wenn die Prothese einmal eingesetzt ist, und die Prothese während des Einsetzens festgeklemmt wird, um eine gute Zementverbindung sicherzustellen. Als Ergebnis wird ein gleichmäßiger Zementmantel um den Umfang des Stiels vorgesehen, der eine Lastverteilung zwischen den Knochen-Zement und Metall-Zement-Schnittstellen optimiert, was eine Fehlfunktion aufgrund ungleichmäßig verteilter Belastungen unwahrscheinlicher macht.
Eine genaue Wiederholung der Anteversio verbessert die Qualität des Implantats und verbessert die Relativbewegung in dem Gelenk, sodass der Patient eine mehr normale und schmerzfreie Bewegung genießen kann. Die Drehkontrolle verhindert eine falsche Bewegung, während der Zement aushärtet, was eine richtige Drehorientierung sicherstellt und die Chancen einer besseren Zementverbindung und einer längeren Lebensdauer für die Prothese verbessert. Das Festklemmen während des Einsetzens gewährleistet auch eine bessere und festere Zementverbindung. Die Vorrichtung dieser Erfindung hat auch eine Anwendbarkeit auf unzementierte Komponenten, da sie eine genaue Wiederholung der Anteversio erlaubt und eine Drehbewegung der Prothese verhindert, wenn sie einmal implantiert worden ist.
In Anbetracht der obigen Beschreibung ist es wahrscheinlich, dass dem Fachmann Modifikationen und Verbesserungen auftreten, die im Schutzumfang dieser Erfindung sind. Die obige Beschreibung soll nur exemplarisch sein, der Schutzumfang der Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Kombination umfassend eine Prothese mit einem länglichen Stiel, der so ausgebildet ist, dass er in einen Hohlraum passt, der in einer oberen proximalen Fläche eines Knochens gebildet ist, wobei der Stiel einen oberen Abschnitt besitzt; und eine Vorrichtung, welche auf dem oberen Abschnitt des Stiels zum Zentrieren des Stiels in dem Hohlraum befestigt ist, der in der oberen proximalen Fläche des Knochens gebildet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: zumindest eine Fläche, welche eine Bohrung bildet, die so ausgebildet ist, dass sie den oberen Abschnitt des Stiels empfangen kann; eine untere Fläche, die so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit einer oberen proximalen Fläche des Knochens aufsitzt; und zumindest zwei nicht parallele Vorsprünge, die sich von der unteren Fläche der Vorrichtung weg erstrecken und die so ausgebildet sind, dass sie sich in im Voraus geformte, korrespondierend geformte Schlitze auf der oberen proximalen Fläche des Knochens hinein erstrecken.
Kombination gemäß Anspruch 1, bei der die Bohrung einen übereinstimmenden Abschnitt besitzt, der hinsichtlich Größe und Querschnittsform einem Gegenabschnitt des oberen Abschnitts des Stiels entspricht.
Kombination gemäß Anspruch 2, bei welcher der Gegenabschnitt des oberen Abschnitts des Stiels einen nicht kreisförmigen Querschnitt besitzt und bei welcher der übereinstimmende Abschnitt der Bohrung einen nicht kreisförmigen Querschnitt besitzt, der hinsichtlich Größe und Form mit dem Gegenabschnitt übereinstimmt.
Kombination gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Prothese laterale, mediale, vordere und hintere Seiten besitzt.
Kombination gemäß Anspruch 4, bei der die Vorsprünge nur jenseits der medialen Seite der Prothese liegen.
Kombination gemäß Anspruch 4, bei der die Vorsprünge benachbart zu der vorderen und hinteren Fläche der Prothese liegen.
Kombination gemäß Anspruch 4, 5 oder 6, bei der die Prothese einen Ansatz besitzt, der an einem proximalen Ende des Stiels angeordnet ist, wobei der Ansatz eine obere Fläche und eine untere Fläche besitzt, wobei die untere Fläche des Ansatzes so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit der oberen proximalen Fläche des Knochens aufsitzt.
Kombination gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, bei welcher der obere Abschnitt des Stiels einen Hals besitzt, der sich von einem proximalen Ende des Stiels erstreckt, und bei welcher zumindest eine der Flächen, welche die Bohrung bilden, dieselbe Größe und Form wie die äußeren Oberflächen des Halses besitzt, wobei der Hals im festen Reibungseingriff mit der zumindest einen Fläche der Bohrung ist.
Kombination gemäß Anspruch 8, bei der der Hals die Form eines spitz zulaufenden Morse-Konus besitzt.
Kombination gemäß Anspruch 7, bei der ein Abschnitt der unteren Fläche der Vorrichtung bezüglich anderen Abschnitten der unteren Fläche zurückgesetzt ist, um den Ansatz unterzubringen, wobei der zurückgesetzte Abschnitt auf der oberen Fläche des Ansatzes aufsitzt, während die anderen Abschnitte der unteren Fläche im Wesentlichen in Ausrichtung mit der unteren Fläche des Ansatzes sind.
Kombination gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Bohrung untere Abschnitte besitzt, die in Kontakt mit dem oberen Abschnitt des Stiels aufsitzen.
Kombination gemäß Anspruch 11, bei welcher der obere Abschnitt des Stiels nicht kreisförmig in Form und Querschnitt ist und bei welcher die unteren Abschnitte der Bohrung im Wesentlichen dieselbe Querschnittsgröße und Form wie die oberen Abschnitte des Stiels besitzen.
Kombination gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Prothese eine femorale Hüftprothese ist.