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Title:
ARTIFICIAL ARTICULAR CAVITY FOR THE HIP WITH HYDROSTATIC HEAD SUPPORT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/001394
Kind Code:
A1
Abstract:
A liquid chamber (3) arranged in the bottom of the cavity (2) is rendered latitudinally sealed by the artificial head (4) of the prosthesis. Thus, the head is hydraulically supported by the liquid chamber (3) filled with synovia and rendered sealed by the head following a deformation of the elastic sealing edge (5). By means of the hydrostatic support, the friction moment increases only a little when the load becomes higher and approaches a constant value which is considerably lower than in conventional prostheses.

Inventors:
MATHYS ROBERT (CH)
Application Number:
PCT/CH1985/000108
Publication Date:
March 13, 1986
Filing Date:
July 08, 1985
Export Citation:
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Assignee:
MATHYS ROBERT CO (CH)
International Classes:
A61F2/32; A61F2/34; A61F2/30; A61F2/36; (IPC1-7): A61F2/34
Foreign References:
DE2742464A11979-03-22
US3740769A1973-06-26
DE2822585A11979-11-29
DE2229812A11974-01-17
FR2060179A11971-06-18
EP0053794A21982-06-16
CH449173A1967-12-31
US3864758A1975-02-11
Other References:
Physics in Medicine and Biology, Volume 23, No. 2, March 1978, London (GB) A. UNSWORTH: "The Effects of Lubrication in Hip Joint Protheses", pages 253-268, see page 260, line 7 - page 261, line 8; figure 6
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Claims:
Patentansprüche
1. Künstliche Hüftgelenkpfanne (1) hohlkugelsegmentförmiger Gestalt, gekennzeichnet durch eine im Pfannenboden (2) gele¬ gene Flüssigkeitskammer (3), welche durch den eingreifenden künstlichen Hüftgelenkkopf (4) des Prothesenschaftes latitu dinal abgedichtet ist.
2. Künstliche Hüftgelenkpfanne gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (1) aus einem elastischen Material besteht und dass die Abdichtung durch elastische Deformation der latitudinal sich erstreckenden Dichtungs kante (5) erfolgt, welche durch die Uebergangszone zwischen sphärischer Innenfläche (6) der Pfanne (1) und Flüssigkeits¬ kammer (2) gebildet wird. r.
3. Künstliche Hüftgelenkpfanne gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (1) aus einem im wesentlich en starren Material besteht mit einem im Pfannenboden (2) eingelassenen elastischen Einsatz (7) der als Flüssigkeits¬ kammer (3) ausgebildet ist.
4. Künstliche Hüftgelenkpfanne gemäss Anspruch 1, gekennzeich¬ net durch einen latitudinalen Dichtungsring aus elastischem Material.
5. Künstliche Hüftgelenkpfanne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitskammer (3) in der Beanspruchungszone der Hüftgelenkkopfaufläge liegt.
6. Künstliche Hüftgelenkpfanne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser der latitudinalen Abdichtungszone (5) vom Hohlkugelzentrum (8) aus einen Oeffnungswinkel von 10°120°, vorzugsweise von 30°90° aufweist.
Description:
Künstliche Hüftgelenkpfanne mit hydrostatischer Kopflagerung

Die Erfindung betrifft eine künstliche Hüftgelenkpfanne hohl- kugelsegmentf rmiger Gestalt.

5 Die bisher bekannten künstlichen Hüftgelenkpfannen, welche zum überwiegenden Teil aus HDPE (High Density Polyethyle ' ne) ge¬ fertigt werden, zeigen bei zunehmender Belastung ein lineares Anwachsen des Reibungsmomentes zwischen Pfanne und Hüftgelenk¬ kopf. Da bei normalem Gang eines künstlichen Hüftgelenkträgers lOSpitzenbelastungen bis zum sieben-bis achtfachen des Körperge¬ wichtes auftreten können treten bei konventionellen Pfannen erheb liche Reibungsmomente auf, welche zu einem übermässigen Verschleiss und Lockerung der Polyäthylenpfanne führen können.

15Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine künstliche Hüftge¬ lenkpfanne zu schaffen, deren Reibungsmoment auch bei zunehmen¬ der Belastung nur geringfügig zunimmt und damit optimale tribo- logische Eigenschaften besitzt. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Hüftgelenk-

20pfanne eine im Pfannenboden gelegene Flüssigkeitskammer aufweist, welche durch den eingreifenden künstlichen Hüftgelenkkopf des Prothesenschaftes latitudinal abgedichtet ist.

Dank dieser neuen Bauweise der erfindungsgemässen Hüftgelenkpfanne 25ergibt sich eine hydrostatische Lagerung des Hüftgelenkkopfes auf der mit Synovialflüssigkeit gefüllten und vom Gelenkkopf durch Deformation der elastischen Dichtungskante abgedichteten Flüssigkeitskammer. Mit zunehmender Belastung nimmt das Reibungs¬ moment nur geringfügig zu und strebt einem konstanten Wert zu, 30der bedeutend niedriger ist als bei konventionellen Hüftgelenk¬ pfannen .

Bei einer aus einem elastischen Material bestehenden erfindungs¬ gemässen Hüftpfanne wird die Flüssigkeitskammer durch eine Ver¬ tiefung im sphärischen Pfannenboden realisiert, so dass die l' ber- 35 angszone zwischen sphärischer Innenfläche und Vertiefung die elastische Dichtungskante bildet.

Die erfindungsgemässe Hüftgelenkpfanne kann aber auch aus einem harten Material, beispielsweise aus einem Metall oder Keramik bestehen mit einem elastischen Einsatz im Pfannen¬ boden der als Flüssigkeitskammer mit einer elastischen Dich- tungskante ausgebildet ist.

Der Einsatz kann auch aus einem Dichtungsring aus elastischem Material bestehen.

Vorzugsweise wird die Flüssigkeitskammer nicht zentrisch im Pfannenboden angeordnet, sondern exzentrisch in der tatsäch- liehen Beanspruchungszone der Hüftgelenkkopfaufläge .

Der Durchmesser der Flüssigkeitskammer, bzw. der von ihr ge¬ bildeten latitudinalen Abdichtungszone hängt von den übrigen Parametern des künstlichen Hüftgelenkes ab, weist aber vor¬ teilhafterweise einen vom Hohlkugelzentrum aus gesehenen Oeffnungswinkel von 10 -120 , vorzugsweise von 30 -90°,auf.

Die vorauf erwähnten Ausgestaltungen der Erfindung sind nebst praktischen Ausbildungsformen davon nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig.l: eine Ausführungsform der neuen Hüftgelenkpfanπe in einem Schnitt durch den Beckenknochen;

Fig.2: Einen Schnitt in vergrösserter Darstellungswe se einer Ausführungsform der neuen Hüftgelenkpfanne aus einem elastischen Material;

Fig.3: einen Schnitt in vergrösserter Darstellungsweise einer Ausführungsform der neuen Hüftgelenkpfanne aus einem starren M »aterial.

Die Hüftgelenkpfanne 1, welche aus einem üblichen Implantat¬ werkstoff bestehen kann weist eine hohlkugelsegmentförmige Gestalt auf und besitzt eine im Pfannenboden 2 gelegene Flüssigkeitskammer 3. Wie aus Figur 1 ersichtlich wird diese Flüssigkeitskammer 3 durch den eingreifenden künstlichen Hüftgelenkkopf 4 des Prothesenschaftes latitudinal, bzw. längs einer Zone der sphärischen Innenfläche 6 abgedichtet.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Hüftgelenkpfanne 1 aus einem elastischen Kunststoffmaterial , beispielsweise aus Polyäthylen (HDPE), bei welcher der Rand der Flüssigkeits¬ kammer 3, bzw.die Uebergangszone zwischen sphärischer Innen- fläche 6 und Flüssigkeitskammer 3 als elastische Dichtungs¬ kante 5 ausgebildet ist. Bei Belastung des künstlichen Hüft¬ gelenkes deformiert sich die elastische Dichtungskante 5 zu einer entsprechenden Kugelzone, welche die mit Synovial- flüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer 3 abdichtet.

In Figur 3 ist eine Ausführungsform der Hüftgelenkpfanne 1 aus einem starren Material, beispielsweise aus Aluminiumoxid¬ keramik, dargestellt. Die Abdichtung der Flüssigkeitskammer 3 erfolgt hier mittels eines elastischen Einsatzes 7 im starren Pfannenboden 2. Der in Figur 3 dargestellte elastische Ein¬ satz 7 ist gleichzeitig als Auskleidung der Flüssigkeitskam¬ mer 3 ausgebildet. Es genügt jedoch für den angestrebten Ab¬ dichtungseffekt, den elastischen Einsatz 7 als Dichtungsring auszubilden.

In der Darstellung der Figur 1 ist die Flüssigkeitskammer 3 exzentrisch im Pfannenboden 2 in der tatsächlichen Bean¬ spruchungszone der Hüftgelenkkopfaufläge angeordnet um eine optimale Kräfteverteilung und Abdichtung zu erhalten. Der Durchmesser der Flüssigkeitskammer 3 hängt vom jeweili¬ gen Design und der Grosse der künstlichen Hüftgelenkpfanne ab und ist in der Darstellung der Figuren 2 und 3 durch einen vom Hohlkugelzentrum 8 aus gesehenen Oeffnungswinkel ex von 60 definiert.