Künstliche Hüftgelenke umfassen üblicherweise eine Gelenkpfanne mit einem Einsatz, in welchen der Kopf eines Schafts eingreift. In der Praxis sind zwei Typen von Pfannen sehr gebräuchlich : konisch geformte Pfannen und sphärische Pfannen. Die Entscheidung für den einen oder den anderen Pfannentyp erfolgt je nach Indikation und Vorliebe des behandelnden Arztes.

Beide Pfannentypen umfassen jeweils eine metallische Aussenschale und einen in der Schale angeordneten Einsatz oder Inlay, der üblicherweise aus Keramik, Kunststoffen wie zum Beispiel Polyäthylen oder Metall hergestellt ist. Solche künstliche Gelenkpfannen haben sich aufgrund ihrer Konstruktion aus Schale plus Einsatz als sehr verlässlich erwiesen. Um soll mittel-bis langfristig eine optimale Sekundärstabilisierung sicherzustellen werden die Pfannen zum Beispiel mit einer rauhen Oberflächenbeschichtung versehen.

Oft werden die Pfannen auch mit Spongiosa hinterfüllt, falls das vorgefräste Bett im Knochen nicht in der ganzen Tiefe von der Pfanne ausgefüllt wird. Das Hinterfüllen erfolgt nach dem Einsetzen der Pfanne und erfordert daher eine entsprechende Öffnung im Pfannenkörper. Üblicherweise ist diese Öffnung im Polbereich der Aussenschale angeordnet.

Um das anschliessend eingesetzte Inlay sicher vor einen Kontakt mit dem Knochenmaterial zu schützen, muss die polare Pfannenöffnung noch vor dem Einsetzen des Inlays dicht verschlossen werden. Ein Beispiel für ein bekanntes Verschlusssystem ist in der EP-A-0'601'224 beschrieben.

Mehrere stirnseitige Öffnungen der Pfannenschale sind durch ein auf der Innenseite der Schale gelagertes Verschlusselement verschliessbar. Die Schale weist drei etwa gleich grosse Öffnungen auf, die sich gleichmässig verteilt jeweils über ein Kreissegment von annähernd 60° erstrecken. Das scheibenförmige Verschlusselement ist um eine Schwenkachse, welche im wesentlichen senkrecht zum stirnseitigen Bereich verläuft und mit der Rotationsachse der Pfannenschale zusammenfällt, verschwenkbar. Das Verschlusselement weist etwa gleich grosse Ausnehmungen auf, die sich gleichmässig verteilt jeweils über ein Kreissegment von annähernd 60° erstrecken. Sämtliche Öffnungen lassen sich also durch Verdrehen des Verschlusselementes vollständig verschliessen. Das Verschlusselement ist ohne Spiel und unter Vorspannung zum Beispiel mittels einer Niete an der Stirnseite befestigt.

Die US-B-6'231'612 zeigt eine kreisrunde Öffnung am Pol, welche primär zum Ansetzen des Einschlagwerkzeugs genutzt wird. Die Bohrung ist mit einem Innengewinde versehen und wird nach dem Einschlagen der Pfanne mit einem passenden Stopfen verschraubt. Im eingeschraubten Zustand Liegt der Stopfen plan zur Innenwand der Pfannenschale. Die durchgehende Oberfläche soll Mikrobewegungen und damit verbundenen Abrieb des Inlays an der Pfannnenschale vermeiden.

Bei den bekannten Verschlusssystemen kann nicht immer ausgeschlossen werden, dass sich das Verschlussmittel lockert oder teilweise öffnet. Geschieht dies, so kann Gewebeflüssigkeit das Inlay angreifen und mikroskopisch feine Inlaypartikel können in das benachbarte Gewebe austreten. Die Folgen einer solchen Fehlfunktion können von Entzündungen bis hin zu langfristigen Störungen des Knochenaufbaus und des Anwachsens des Implantates im Knochen reichen. Die bekannten Verschlusssysteme sind zudem recht aufwendig herzustellen und verteuern dadurch das Implantat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine künstliche Gelenkpfanne mit einem neuen Verschlusssystem zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile nicht oder nur in geringerem Masse aufweist, wobei sie kostengünstig hergestellt werden kann und einen besonders zuverlässigen Verschluss sicherstellt. Es ist zudem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemässen Deckels und ein Einschlaginstrument zum Einschlagen eines solchen Deckels in eine erfindungsgemässe Gelenkpfanne zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer künstlichen Gelenkpfanne gemäss des Oberbegriffs des Anspruches 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass sich ein polarer im wesentlichen zylindrischer Kanal in einer Gelenkpfannenschale mit einer leicht bombierten Scheibe versch. liessen lässt, welche im Klemmsitz im Kanal gehalten ist. Die Verschlussscheibe, im folgenden auch Deckel genannt, weist einen Aussendurchmesser auf, welcher einige zehntel Millimeter bis Millimeter grösser ist als der Innendurchmesser des zu verschliessenden Kanals und wird mittels eines neuen Instrumentes gemäss der vorliegenden Erfindung passgenau in den Kanal eingesetzt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindungsgegenstände dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt : Figur 1 eine erfindungsgemässe Pfannenschale mit teilweise ausgebrochener Wandung und einen zugehörigen Deckel ; Figur 2 einen Schnitt entlang der Pfannenachse im Polbereich ; Figur 3 ein Herstellungsschema für die kalottenförmigen Verschlussdeckel ; Figur 4a ein Instrument zum Einschlagen des Verschlussdeckels, welches im Kopfbereich entlang der Längsachse geschnitten ist ; und Figur 4b eine Detailansicht des Kopfbereiches des Einschlaginstrumentes im Längsschnitt, wobei im dargestellten Instrument kein Deckel gehalten ist.

Figur 1 zeigt einen Grundkörper oder eine Schale 1 einer künstlichen Gelenkpfanne, welche bis auf die Ausgestaltung eines polaren Bereiches aus dem Stand der Technik bekannt ist, und von der Anmelderin sehr erfolgreich produziert und vertrieben wird. Für die vorliegende Erfindung ist es nicht wesentlich ob es sich bei der Pfanne um eine Schraubpfanne oder eine Pressfitpfanne handelt. Die zugehörige äussere Mantelfläche 11 könnte also durchaus auch Gewindegänge oder andere Befestigungsmittel aufweisen. Die dargestellte Pfannenschale ist am Pol leicht abgeflacht und weist also von distal, d. h. entfernt vom Pol, nach proximal, einen zunehmenden Radius auf. Bei der dargestellten Schale ist ein distaler Wandbereich weggelassen, so dass der Blick auf einen polaren Kanal 3 zum Hinterfüllen der Schale 1 von Innen her frei ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel fällt die zentrale Achse des Kanals 3, bestehend aus einer zylindrischen Bohrung 33 mit einer dazu leicht verengten polaren Öffnung 30, mit der Pfannenachse Ap zusammen. Durch die strichlinierte Achse Ap soll auch angedeutet werden, wie der Deckel 2 zum Verschliessen des Kanals 3, respektive der Öffnung 30 in die Schale 1 eingeführt wird. Der Deckel 20 entspricht im wesentlichen einer leicht bombierten oder konvex gewölbten Scheibe. Der Deckel 2 ist im wesentlichen rotationssymmetrischen zur Pfannenachse (Ap) und weist eine konvex gekrümmten Oberseite 22 und eine konkav gekrümmte Unterseite 21 auf. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Rand der Scheibe 2 parallel zur Mittelachse ausgerichtet, so dass der Scheibenrand eine zylindrische Mantelfläche definiert. Wie im weiteren ausgeführt wird, ist diese Randgestaltung äusserst vorteilhaft für die Dichtwirkung des Deckels 2.

Der Deckel wird mit der konvexen Oberseite 22 voran in eine zylindrische Bohrung 33 eingeführt. An die zylindrische Bohrung 33 schliesst im proximalen Bereich eine umlaufende Rippe 31 an, an deren umlaufender Innenwand 32 der periphere Bereich des Deckels 2 zu liegen kommt. Die Höhe der Rippe 31 bestimmt den Durchmesser der Öffnung 30. Die Innenwand der zylindrischen Bohrung 33 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise parallel zur Pfannenlängsachse Ap ausgerichtet.

Die Verschlussscheibe 2 ist im Durchmesser einige Hundertstelmillimeter bis einige Zehntelmillimeter grösser als die zylindrische Bohrung 33, so dass ein stabiler Presssitz der eingeschlagenen Scheibe 2 gewährleistet ist.

Die konvexe Gestaltung der Scheibe 2 erleichtert einerseits das Einschlagen und unterstützt andererseits den sicheren Sitz der Scheibe 2 in der zylindrischen Bohrung 33 durch ein gewisses Federmoment. Aus der Figur 2 geht hervor, dass der Rand der Scheibe 2 gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung parallel zu ihrer Mittelachse ausgerichtet ist, und damit vollflächig in der zylindrischen Bohrung 33 anliegen kann. Der Rand 23 der Scheibe 2 könnt auch im wesentlichen senkrecht zum anliegenden Bereich der Deckeloberfläche 22 ausgebildet, oder sogar abgerundet sein.

Solche oder abweichende Randformen sind möglich, solange der Sitz des Deckels in der Bohrung 33 nicht wesentlich beeinträchtigt ist.

Die Innenwand 32 der Rippe 31 ist leicht nach proximal geneigt, so dass die bombierte Scheibe 2 mit dem peripheren Bereich der Oberseite 22 annähernd vollflächig an der Rippe anliegen kann. Dadurch ist sichergestellt, dass der Deckel 2 den Schaleninnenraum zuverlässig und dauerhaft gegen das Eindringen von Flüssigkeiten oder Gewebematerial abdichtet.

Andererseits ist natürlich auch das Austreten von feinsten abgeriebenen Inlay-oder Schalenpartikeln in das anliegende Gewebe unterbunden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Pfanne der Grösse 56, dass heisst mit 56 mm Pfannendurchmesser, wie es in der Figur 2 dargestellt ist, ist die zylindrischen Bohrung 33 knapp unter 18 mm weit und der Durchmesser der Öffnung 30 ist 16.9 mm. Die Rippe 31 ist also annähernd 1 mm breit. Wie bereits oben beschrieben ist die Innenwand 32 der Rippe 31 um annähernd 15° nach proximal geneigt, so dass die 0.6 mm starke Scheibe 2 mit einem äusseren Krümmungsradius von etwa 46.1 mm mit dem peripheren Bereich der Oberseite 22 satt an der Rippe 31 anliegen kann. Die Vorspannung der Scheibe 2 beträgt 0.02 bis 0.5 mm, vorzugsweise 0.05 bis 0.1 mm, dass heisst, der Scheibendurchmesser ist um diesen Wert grösser als die Bohrung 33.

Da je nach Körpergrösse des Patienten verschiedene Pfannengrössen zum Einsatz kommen, hat es sich als praktisch erwiesen auch die Hinterfüllkanäle in mehreren angepassten Grössen auszugestalten. Für die Verschlussdeckel werden vorteilhafterweise drei Grössen mit folgenden Durchmessern/Krümmungsradien angeboten 15/31,18/45 und 25/90 (alle Angaben in mm). Öffnungen unter 5 mm lassen sich nicht mehr einfach hinterfüllen und Öffnungen über 40 mm beeinträchtigen die Stabilität der Pfannenschale. Das Verhältnis von Durchmesser zum Krümmungsradius wird vorzugsweise so gewählt, dass die Höhe aller angebotenen Deckel 2 annähernd gleich ist. Es wird dadurch eine zu starke Bombierung vermieden, was dazu führen könnte, dass die Deckel über die Pfannenkontour hinaus in den zu hinterfüllenden Hohlraum ragen.

Ein bevorzugtes Verfahren zur kostengünstigen Herstellung der erfindungsgemässen Deckel 2 ist in der Figur 3 skizziert. Mit einem zylindrischen Stempel 50, der eine bombierte Unterseite 51 aufweist, wird aus einem vorgängig edelkornrundgestrahlten Titanblech B gestanzt. Die konvexe Wölbung der Stempelunterseite bestimmt die Wölbung des ausgestanzten Deckels und stellt gleichzeitig sicher, dass die Kanten scharf sind. Das dargestellte Ein-Schritt- Herstellungsverfahren stellt auch sicher, dass der Rand 23 der Scheibe 2 parallel zu ihrer Mittelachse verläuft. Würden erst flache Scheiben ausgestanzt, und diese anschliessend in die konvexe Form gebracht, so wäre dies nicht der Fall.

Beim Stanzen bleibt die Oberflächenstrukturierung der Aussenseite 22 erhalten. Im oben beschriebenen Fall eines Deckels mit 18 mm Durchmesser wird bevorzugterweise ein Stössel 50 mit einer Stösselunterseite 51 mit einem Radius von 45.5 mm bei der Herstellung verwendet werden.

Zum passgenauen Einsetzen des Deckels 2 in die Bohrung 33 wird vorzugsweise das in der Figur 4 dargestellte Einschlagwerkzeug 6 benutzt. Der Deckel 2 wird von einer Feder 80 in einer Vertiefung 61 an einem Kopf 60 des Einschlagwerkzeugs 6b gehalten. Die Feder 80 ist in einer passenden Nut 65 im Kopf 60 versenkt. So dass sie die Aussenkontur des Kopfes nicht störend beeinflusst. Ein zylindrischer Stössel 72 mit einer bombierten Stirnfläche 73, welche auf die Deckelgeometrie angepasst ist, ist in einem zentralen Hohlraum 66 im Kopf 60 hin-und herbeweglich geführt und gelagert. Bevorzugterweise ist die Bombierung der Stösselunterseite 73 übereinstimmend mit der Krümmung der Deckelunterseite 21 gestaltet. Dadurch wird erreicht, dass der Deckel 2 beim Einsetzen auch durch einen heftigen Schlag nicht über die Rippe 31 hinweg aus der Aufnahme 33 geschalgen wird. Der Stössel 72 sitzt auf einer Stösselstange 71 welche in einem Handgriff 99 endet, und wird federkarftbeaufschlagt in einer rückwärtigen Position im Kopf 60 gehalten. Die dafür verwendete Spiralfeder 75 ist im Innern des Kopfes gelagert und liegt mit einem Ende an einer Anschlagfläche 68 des Kopfes 60 und mit einem entgegengesetzten Ende an einem lösbar an der Stösselstange 71 befestigten Kragen 9 an. Der Kragen 9 ragt teilweise in den Kopf 60 hinein und begrenzt die Vorwärtsbewegung des Stössels in bezug auf den Kopf 60.

Angepasst auf die Tiefe der zylindrischen Ausnehmung 33 in der Pfannenschale und auf die Stärke des Deckels 2 kann der Weg des Stössels 72 so begrenzt werden, dass der Deckel sicher an der Anlagefläche 32 der Rippe 31 zu liegen kommt, der Deckel aber nicht durch einen viel längeren Einschlagweg des Stössels unnötig strapaziert wird. Zum Einschlagen kann auf der Stösselstange 71 im Bereich zwischen Kragen 9 und Griff 99 ein, in der Figur 4a nicht dargestelltes, Schlaggewicht beweglich gelagert sein.

Im dargestellten Einschlagwerkzeug der Figur 4 sind eine Stirnfläche 62 und eine vordere zylindrische Mantelfläche 63 zum exakten Positionieren des Instrumentes 6 in der Pfannenschale vorgesehen. Nach dem Einsetzen der Pfannenschale im Knochen und nach einem allfälligen Hinterfüllen und anschliessendem Reinigen des Schaleninneren wird das Einschlaginstrument mit dem einzuschlagenden Deckel bestückt und in eine entsprechende zylindrische Aufnahme distal unterhalb der Bohrung 33 eingeführt. Diese Aufnahme für den Kopf des Einschlagwerkzeugs 6 ist in der Pfannenschale gemäss der Figuren 1 und 2 nicht dargestellt.

Um die Gefahr eines Verkippens des Einschlagwerkzeugs zusätzlich zu verringern kann der Kopf des Instruments 6 in anderen vorteilhaften Ausführungsformen mit drei oder mehr Auslegern oder einer Stützscheibe (in den Figuren nicht dargestellt) versehen sein, welche auf dem unteren Schalenrand 12 zu liegen kommen.

Da die Feder 80 den Deckel 2 nur gegen ein Herausfallen aus der Vertiefung 62 im Kopf 60 sichern muss, kann auch ein andersartiges Haltesystem zum Einsatz kommen. Bei Deckeln aus ferromagnetischen Werkstoffen, könnten zum Beispiel Haltemagnete eingesetzt werden.

Der Kopf 64 ist vorzugsweise leicht zu zerlegen und/oder mit grosszügig dimensionierten Reinigungsöffungen versehen, welche das Reinigen und Sterilisieren des Medizinalwerkzeuges erleichtern.

Analog zum Einschlagwerkzeug wird auch noch ein Werkzeug zum Entfernen des eingeschlagenen Deckels angeboten. Im Unterschied zum Einschlagwerkzeug weist dieses einen Stössel oder Schlagpilz mit einer halbkugelförmigen Stirnseite mit einem Radius von 6 mm auf. Soll ein bereits in der Pfanne eingeschlagener Deckel entfernt werden, so wird der Deckelunterseite 21 im Zentrum ein Schlag versetzt. Der kleinere Radius des Schlagpilzes bewirkt ein starkes Durchbiegen des Deckels 2 und löst diesen aus der Bohrung 33, so dass der deformierte Deckel üblicherweise nur noch aus der Pfanne entnommen werden muss.