MIT PORöSER AUSSENHüLLE VERSEHENE METALLPFANNE ZUR VERRINGERUNG DER PFANNENDEFORMATION IN PRESSFIT-SITUATIONEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallpfanne, die direkt in den Beckenknochen eines Patienten implantierbar ist und Teil einer Hüftgelenkprothese ist, mit einer erlaubten Pfannendeformation durch die Elastizität des Beckenknochens im Belastungszustand und die mit diesem Verfahren hergestellten Metallpfannen.

Im Markt existiert eine Vielzahl von Prothesen-Systemen zum Ersatz des natürlichen Hüftgelenkes. Diese bestehen in der Regel aus einem Schaft 1 gekoppelt mit einem Kugelkopf 2 und einer Metallpfanne 4 gekoppelt mit einem Pfanneneinsatz 3. Schaft 1 und Metallpfanne 4 sind mit dem Körper durch Einwachsen in den Oberschenkelbzw. Beckenknochen verbunden und sind Träger für den Kugelkopf 2 bzw. Pfanneneinsatz 3. Der Kugelkopf 2 ist in der Kalotte des Pfanneneinsatzes 3 drehbar gelagert - Freiheitsgrad: 1 (siehe Figur 1).

Metallpfannen werden im Lauf der Operation zur primären Fixierung durch verschiedene Techniken mit dem Beckenknochen gekoppelt. Eine verbreitete Fixierungsart ist das Klemmen der Metallpfanne mittels Pressfit. Dies stellt eine Form der Kopplung dar, welche im technischen Sinn den übermaßverbindungen zuzuordnen ist, d.h. die Außengeometrie der Metallpfanne ist größer als die vom Arzt durch Ausfräsen des Acetabulums geschaffene Pfannenaufnahme. Die so nach dem Einbringen der Pfanne vom Beckenknochen auf die Pfanne wirkenden Normalkräfte und infolgedessen Reibkräfte stellen die primäre Verankerung der Metallpfanne sicher.

Aufgrund der inhomogenen Eigenschaften des Beckenknochens erfolgt in der Regel eine asymmetrische Belastung der Metallpfanne in der Pressfit-Situation, welche eine asymmetrische Verformung der Metallpfanne zur Folge haben kann. Dies ist

prinzipiell unerwünscht, da die asymmetrische Verformung der Metallpfanne das Einbringen der Pfanneneinsätze erschwert bzw. im weiteren Verlauf zur asymmetrischen Belastung und Verformung der Pfanneneinsätze führen kann. Mögliche weitere Auswirkungen sind dann Beschädigungen des Pfanneneinsatzes und/oder Ein- schränkung der Funktion der Gleitpaarung durch lokale Verringerung des Kalottendurchmessers des Pfanneneinsatzes.

Weiterhin kann die Deformation der Pfanne zu einer erhöhten Gefahr der Ausbildung von Stripe-Wear führen, was eine mögliche Ursache für das Auftreten des Quietschphänomens darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass asymmetrische Verformungen der Metallpfanne durch die Elastizität des Beckenknochens im Belastungszustand kompensiert werden. Ferner soll eine Metallpfanne angegeben werden, welche nach diesem Verfahren hergestellt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Metallpfanne mit einer dickwandigen, porösen Außenbeschichtung versehen wird, deren Steifigkeit so eingestellt wird, dass die Schicht im Belastungszustand kollabiert, wenn eine der erlaubten Pfannendeformation entsprechende Spannung überschritten wird. Hierdurch werden asymmetrische Verformungen der Metallpfanne durch die Elastizität des Beckenknochens im Belastungszustand kompensiert. Unter Kollabieren wird das Zusammenfallen oder das Brechen bzw. Einbrechen der porösen Außenbeschichtung verstanden. Dieses Kollabieren erfolgt an den Stellen der porösen Außenbeschichtung, an denen die erlaubte entsprechende Spannung überschritten wird. Unter Pfanne wird in dieser Beschreibung immer die Metallpfanne verstanden. Eine Pfannendeformation bedeutet daher die Deformation der Metallpfanne.

Das Kollabieren kann durch zwei Mechanismen erreicht werden, welche nachfolgend vorgestellt werden.

Nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die poröse Außenbe- schichtung mit einer geschlossenporigen Struktur realisiert, die während des Einbringens der Metallpfanne in den Beckenknochen bei überschreiten der entsprechenden Spannung kollabiert. Die Bruchstücke verbleiben aber innerhalb der Struk- tur, so dass kein entzündliches Risiko besteht.

Nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die poröse Außenbe- schichtung mit einer offenporigen Struktur realisiert, die während des Einbringens der Metallpfanne in den Beckenknochen bei überschreiten der entsprechenden Spannung kollabiert. Dieses Kollabieren ist als plastische Deformation zu verstehen. Es entstehen keine freien Bruchstücke. Der Beckenknochen kann in die verbleibenden Poren des biokompatiblen Materials einwachsen.

Die poröse Außenbeschichtung kann mit Bereichen mit einer geschlossenporigen und mit Bereichen mit einer offenporigen Struktur realisiert werden.

Die Außenbeschichtung wird in einer erfinderischen Ausgestaltung mit einer Dicke von mindestens 0,1 mm, bevorzugt mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm hergestellt.

Eine erfindungsgemäße Metallpfanne zur direkten Implantation in den Beckenknochen eines Patienten, als Teil einer Hüftgelenkprothese, hergestellt insbesondere mit dem beschriebenen Verfahren, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metall- pfanne eine dickwandige, poröse Außenbeschichtung aufweist, die eine geschlossenporige und/oder offenporige Struktur aufweist. Hierdurch kann die Metallpfanne asymmetrische Verformungen durch die Elastizität des Beckenknochens im Belastungszustand kompensieren.

In einer erfinderischen Ausgestaltung beträgt die Dicke der porösen Außenbe- Schichtung mindestens 0,1 mm, bevorzugt mindestens 0,5 mm.

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Nachfolgend werden der Stand der Technik und die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt den Stand der Technik. Eine Hüftprothese besteht in der Regel aus einem Schaft 1 , dessen Schaftkopf 7 mit einem Kugelkopf 2 gekoppelt ist und einer Metallpfanne 4 gekoppelt mit einem Pfanneneinsatz 3. Schaft 1 und Metallpfanne 4 sind mit dem Körper des Patienten durch Einwachsen in den Oberschenkel- 20 bzw. Beckenknochen 21 verbunden und sind Träger für den Kugelkopf 2 bzw. Pfanneneinsatz 3. Der Kugelkopf 2 ist in der Kalotte des Pfanneneinsatzes 3 drehbar gelagert.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Metallpfanne 4, die mit einer dickwandigen, porösen Außenbeschichtung 5 versehen ist. Deren Steifigkeit ist so eingestellt, dass die Außenbeschichtung 5 im Belastungszustand kollabiert, wenn eine der erlaubten Pfannendeformation entsprechende Spannung überschritten wird. Die in Figur 2 dargestellte Metallpfanne 4 weist eine poröse Außenbeschichtung 5 mit einer ge- schlossenporigen Struktur auf, die während des Einbringens der Metallpfanne 4 in den Beckenknochen 21 bei überschreiten der entsprechenden Spannung kollabiert.

Figur 3 zeigt ebenfalls eine erfindungsgemäße Metallpfanne 4, die mit einer dickwandigen, porösen Außenbeschichtung 5 versehen ist. Deren Steifigkeit ist so eingestellt, dass die Außenbeschichtung 5 im Belastungszustand kollabiert, wenn eine der erlaubten Pfannendeformation entsprechende Spannung überschritten wird. Die in Figur 3 dargestellte Metallpfanne 4 weist eine poröse Außenbeschichtung 5 mit einer offenporigen Struktur auf, die während des Einbringens der Metallpfanne 4 in den Beckenknochen 21 bei überschreiten der entsprechenden Spannung kollabiert.