DE3922294C1 - - Google Patents

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    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
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    • A61F2/3859Femoral components
    • A61F2002/3863Condyles fitted on an anchored base

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Endoprothese gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Endoprothese ist aus dem Prospekt "Zimmer-Deloro-Surgical Ltd.", Sheehan Knee Prosthesis bekannt.
Das Tibiateil dieser Prothese ist in der DE-OS 33 09 896 näher beschrieben. Dieses weist einen von dorsal nach ventral verlaufenden Steg mit einem in dessen Mitte fast kugelförmigen Querschnitt auf. Der Steg greift zwischen die Gleitkufen des Femurteils und nimmt in dieser Stellung Führungsaufgaben wahr. Wie das Zusammenspiel zwischen dem Femur- und dem Tibiateil aussieht, ist diesen Druckschriften allerdings nicht zu entnehmen.
Bei Knieprothesen ist es stets kritisch, einen dem physiologischen Bewegungsablauf möglichst angenäherten Ablauf zu erreichen. Insbesondere bei Lastwechselsituationen zeigt sich die Qualität einer Prothese.
Eine andere Endoprothese ist unter der Bezeichnung "Insall/Burstein" Total Knee Systems aus einem Prospekt der Fa. Zimmer, USA bekannt geworden.
Als Führungselement für das Femurteil dient bei dieser Endoprothese ein zwischen den Gleitflächen des Tibiateiles vorgesehener einfacher Steg, welcher in gestreckter Lage des Gelenkes durch eine Öffnung in den zwischen den Gleitkufen des Femurteiles begrenzten Hohlraum eingreift. Mit zunehmender Beugung des Gelenkes kommt dieser Steg außer Eingriff mit dieser Öffnung. Eine Führung der Gleitkufen erfolgt ausschließlich durch eine Anlage der planen Seitenflächen des besagten Steges an den ebenfalls planen Führungsflächen des Femurteiles.
Als nachteilig wird bei dieser Endoprothese die nicht befriedigende Führungsfunktion sowie eine nur bedingt vorhandene Ablastfunktion des Steges bei Lastwechsel-Bewegungen empfunden. Hohe Abriebserscheinungen an den sich gegeneinander abstützenden Teilen sowie eine physiologisch nur unzureichend nachempfundene Bewegung des Gelenkes sind die Folge des Aufbaues der bekannten Endoprothese.
Hier Abhilfe zu schaffen ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Kniegelenk-Endoprothese mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist das Tibiateil mit einem mit seiner Hauptachse femurwärts ausgerichteten Doppelkegelstumpf als Führungs- und Ablastelement versehen. In dem zwischen den Gleitkufen des Femurteiles begrenzten Hohlraum sind den Neigungswinkeln beider den Doppelkegelstumpf bildenden Halbkegelstümpfe entsprechend geneigte und diese teilweise umfassende Führungsflächenpaare ausgebildet, an denen die Kegelflächen der Halbkegelstümpfe in gleitende Anlage kommen. In Abhängigkeit von der Wahl der Größe der Spalte zwischen dem Doppelkegelstumpf und den Führungsflächen im Hohlraum findet eine Ablastung bei Ausführung von Lastwechsel-Bewegungen, also von seitlich auf das Gelenk einwirkende Belastungen, oder aber zusätzlich eine die Gleitkufen und Gleitflächen des Femur- bzw. Tibiateiles entlastende Teilaufnahme auf das Gelenk entlang dessen Hauptachse einwirkender Kräfte statt. Letzteres wird insbesondere der Fall sein bei nur sehr kleinen Spaltöffnungen zwichen dem Doppelkegelstumpf und den Führungsflächenpaaren. Hierdurch ergibt sich eine Reduzierung der Abriebserscheinungen an den Gleitkufen und Gleitflächen. In jedem Falle aber sind die Spaltöffnungen so gewählt, daß Lastwechsel-Bewegungen von dem Doppelkegelstumpf abgelastet werden.
Der physiologische Bewegungsablauf eines gesunden Kniegelenkes wird mit der vorliegenden Endoprothese besonders gut dadurch nachempfunden, daß die beiden Gleitflächen des Tibiateiles von zwei den Doppelkegelstumpf einfassenden, von dorsal nach ventral ausgerichtet verlaufenden Stegen getrennt sind, wobei der dorsal gelegene - also in Laufrichtung von hinten gesehene - Steg eine größere Breite als der ventral gelegene Steg aufweist. Hierdurch wird bei Beugeposition des Gelenkes ein Spiel zwischen den Gelenkteilen ermöglicht, wie es sich auch bei einem gesunden Knie findet. Im gestreckten Zustand des Gelenkes hingegen ist dieses - wie ein natürliches Knie - nahezu spielfrei. Zwischen diesen beiden Extrempositionen vergrößert sich das Spiel ausgehend von der Strecklage stetig.
Die Neigungswinkel beider den Doppelkegelstumpf bildenden Halbkegelstümpfe sind nicht immer notwendigerweise gleich. Für eine symmetrische Flächenpressung an dem Doppelkegelstumpf ist es aber vorteilhaft, wenn beide Neigungswinkel gleich groß sind. In diesem Falle sind die Führungsflächenpaare im Hohlraum des Femurteiles ebenfalls entsprechend den Neigungswinkeln der Halbkegelstümpfe in gleiche Maße geneigt.
In einfacher Weise kann der Doppelkegelstumpf mit einer ihn axial durchgreifenden Schraube mit dem Tibiateil lösbar verbunden sein. Dies gestattet im Eventualfall eines nicht mehr zu vertretenden Abriebs nach längerem Einsatz den Ersatz des Doppelkegelstumpfes, ohne das ganze in der Tibia veranderte Tibiateil auswechseln zu müssen.
Der Doppelkegelstumpf besteht vorzugsweise aus einem abriebfesten Kunststoff wie Polyäthylen oder Polyazetal. Zur Verstärkung des Doppelkegelstumpfes kann dieser mit einer Armierung aus Metall versehen sein.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Teile der Kniegelenk-Endoprothese in einer Ausführungsform mit zweistückigem Femurteil,
Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht der Teile aus Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht (a) des in dem Femurknochen zu verankernden Teiles der Endoprothese, dessen Ansicht (b) und in Aufsicht (c),
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht (a) des die Gleitkufen tragenden Teiles des Femurteiles der Endoprothese, dessen Schnittansicht (b) und in Aufsicht (c),
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht (a) des Tibiateiles ohne Doppelkegelstumpf, dessen Ansicht (b) und in Aufsicht (c) , und
Fig. 6 eine Schnittansicht der zusammengefügten Endoprothese in der Ebene des Doppelkegelstumpfes.
Nachfolgend sind gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Kniegelenk-Endoprothese dargestellt, bestehend aus dem hier zweistückigen Femurteil 1 mit den Teilen 1a und 1b, sowie aus dem Tibiateil 2.
Das Teil 1a weist einen Stiel 10 auf, der in dem Femurknochen verankerbar ist. Es ist mit Anschlagsflächen 18 versehen, an denen Teile des für die Implantation vorbereiteten Femurknochens zur Anlage kommen. Tibiawärts weist das Teil 1a Anlageflächen 11 auf, welche nach Zusammenfügung des Teiles 1a mit dem Teil 1b auf entsprechende Anlageflächen 21 formschlüssig zum Liegen kommen.
Mittels eines Klemmkonus 22 am Teil 1b und einer entsprechenden Klemmhülse 26 sind beide Teile 1a und 1b kraftschlüssig verbindbar, um das Femurteil 1 zu bilden.
Das Teil 1b trägt die Gleitkufen 12, 13. Zwischen beiden Gleitkufen 12, 13 verläuft ein tibiawärts hohler Steg, durch den ein Hohlraum 14 begrenzt ist. Wie weiter unten dargelegt wird, sind in diesem Hohlraum 14 Führungsflächenpaare ausgebildet.
Das Tibiateil weist ebenfalls einen im Knochen verankerbaren Stiel 17 auf. Es weist zwei Gleitflächen 4, 5 auf, auf denen die Gleitkufen 12, 13 des Femurteiles 1 abrollen und abgleiten können. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Gleitflächen 4, 5 in einer Kunststoffauflage 9 ausgebildet.
Als Führungs- und Ablastelement dient der Doppelkegelstumpf 3, mit dem das Tibiateil 2 versehen ist. Dieser besteht aus zwei an ihrer Basis miteinander verbundenen Halbkegelstümpfe 3a, 3b.
Beide Gleitflächen 4, 5 sind von dorsal nach ventral ausgerichtet verlaufenden Stegen 6, 7 getrennt, welche den Doppelkegelstumpf teilweise einfassen. Dabei ist der dorsal gelegene Steg 6 breiter ausgebildet als der ventral gelegene Steg 7. Hierdurch wird ein Spiel des Gelenkes in der Beugeposition erzielt, wohingegen das Gelenk in der Streckposition nahzu spielfrei ist.
In Fig. 2 sind perspektivische Schnittansichten der Teile der Endoprothese aus Fig. 1 dargestellt.
Deutlich erkennbar ist im Schnittbild des Teiles 1a die konische Klemmhülse 26, in welche der Klemmkonus 22 des Teiles 1b zur Herstellung einer konischen Klemmverbindung führbar ist.
Im Schnittbild des Teiles 1b sind die Führungsflächen 15, 16 im Hohlraum 14 angedeutet, die jeweils in diesen hineigeneigt sind, und zwar unter Winkeln, die den Neigungswinkeln beider Halbkegelstümpfe 3a, 3b entsprechen, so daß die Kegelfächen des Halbkegelstumpfes 3a an der Führungsfläche 16 und jene des Halbkegelstumpfes 3b an der Führungsfläche 15 in gleitende Anlagen kommen können.
Der Doppelkegelstumpf 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer ihn axial durchgreifenden Schraube 8 mit dem Tibiateil 2 lösbar verbunden. Die Schraube 8 sichert darüber hinaus den Sitz der Kunststoffauflage 9 auf dem Tibiateil 2, welches im übrigen aus Metall bestehen kann.
Aus Fig. 3 sind weitere Einzelheiten des Teiles 1a ersichtlich.
Die Ausnehmung 23, die von den die Anschlagflächen 18 sowie die Anlageflächen 11 tragenden Laschen begrenzt ist, ist so ausgebildet, daß sie beim Zusammenbau über den den Hohlraum 14 im Teil 1a begrenzenden Steg formschlüssig greifen kann.
Dorsal weist der Teil 1a eine Aussparung 24 von einer solchen Form auf, daß es über den Doppelkegelstumpf 3 führbar ist, und zwar nur in extremer Beugelage des Gelenkes während der Implantation.
Aus Fig. 4 sind weitere Einzelheiten des Teiles 1b ersichtlich. Wie oben schon erwähnt, sind die Führungsflächenpaare 15, 16 im Hohlraum 14 vorgesehen, die den Neigungswinkeln der Halbkegelstümpfe 3a, 3b entsprechend in das Hohlrauminnere geneigt sind. Eine dorsal vorgesehene Aussparung 25 ist entsprechend der Aussparung 24 im Teil 1a dimensioniert und gestattet erst das Hinüberführen des Femurteiles 1 über den Doppelkegelstumpf 3.
Die Gleitkufen 12, 13 des Teiles 1b sind in bekannter Weise bogenförmig gestaltet.
Aus Fig. 5 sind weitere Einzelheiten des Tibiateiles 2 veranschaulicht. Aus Darstellungsgründen ist hier der Doppelkegelstumpf weggelassen.
Deutlich erkennbar ist die Gewindebohrung 27, in welche eine Schraube 8 zur lösbaren Befestigung des Doppelkegelstumpfes und zur Fixierung der Kunststoffauflage 9 auf dem Tibiateil 2 schraubbar ist. Die Gleitflächen 4, 5 sind in der Kunststoffauflage 9 in bekannter Weise bogenförmig ausgebildet.
Die Gleitflächen 4, 5 trennenden Stege 6, 7 sind an ihren Stirnflächen 6a, 7a abgeschrägt, und zwar in einem Winkel, welcher dem Neigungswinkel des Halbkegelstumpfes 3a weitgehend entspricht. Hierdurch wird eine Einfassung des Doppelkegelstumpfes 3 erreicht.
Fig. 6 zeigt die zusammengefügte Endoprothese im Schnitt. Deutlich erkennbar ist, daß der Doppelkegelstumpf 3 von den Führungsflächenpaaren 15, 16 regelrecht gefangen ist. Ein Ausbrechen der Femurteile 1a, 1b unter Belastung ist demnach nicht möglich. Gleichwohl ist aber eine Verschwenkbewegung des Gelenkes gewährleistet.
Der Vorteil der Ausbildung des Führungs- und Ablastelementes als Doppelkegelstumpf 3 wird besonders deutlich, wenn das Gelenk unter einer Lastwechsel-Bewegung steht, wie dies mit dem Pfeil A angedeutet ist. In diesem Falle werden die dabei auftretenden Kräfte auf den Doppelkegelstumpf 3 über die eine Führungsfläche 15 des Führungsflächenpaares und die Kegelfläche des oberen Halbkegelstumpfe 3b in Richtung des Pfeiles 8 sowie über die eine Führungsfläche 16 des Führungsflächenpaares und die Kegelfläche des unteren Halbkegelstumpfes 3a in Richtung des Pfeiles C übertragen. Es ist verständlich, daß die Kräfte in Richtung der Pfeile B und C betragsmäßig gleich groß sind, jedoch entgegengerichtet wirken. Die Kräfte heben sich demnach auf, so daß die übrigen Teile des Gelenkes keiner Belastung ausgesetzt sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Neigungswinkel beider Halbkegelstümpfe in etwa gleich groß gewählt. Hierdurch wird bei einer Lastwechsel-Bewegung eine gleiche Flächenpressung auf die Flächen der Halbkegelstümpfe 3a, 3b erreicht.
Wenn die Spaltöffnung zwischen dem Führungsflächenpaar 15 und dem oberen Halbkegelstumpf 3b beispielsweise klein genug gewählt wird, so kann eine zusätzliche, die Gleitkufen 12, 13 und Gleitflächen 4, 5 entlastende Teilaufnahme auf das Gelenk entlang dessen Hauptachse einwirkender Kräfte stattfinden.

Claims (4)

1. Kniegelenk-Endoprothese, bestehend aus einem durch einen Stiel (10) zu verankernden Femurteil (1), welches mit zwei Gleitkufen (12, 13) versehen ist, die zwischen sich einen von ventral nach dorsal verlaufenden tibiawärts offenen Hohlraum (14) begrenzen, und aus einem ebenfalls durch einen Stiel (17) zu verankernden Tibiateil (2), welches zwei Gleitflächen (4, 5) aufweist, auf denen die Gleitkufen (12, 13) des Femurteiles (1) eine Abroll- und Gleitbewegung ausführen können und welches ein femurwärts ausgerichtetes Führungselement (3) aufweist, welches zwischen die Gleitkufen (12, 13) des Femurteils (1) greift, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (3) als ein mit seiner Hauptachse femurwärts ausgerichteter, die unter Belastung des Gelenks auftretenden Kräfte zumindest teilweise ablastender Doppelkegelstumpf (3) ausgebildet ist, daß im Hohlraum (14) des Femurteiles (1) den Neigungswinkeln beider den Doppelkegelstumpf (3) bildenden Halbkegelstümpfe (3a, 3b) entsprechend geneigte und diese teilweise umfassende Führungsflächenpaare (15, 16) ausgebildet sind, an denen die Kegelflächen der Halbkegelstümpfe (3a, 3b) in gleitende Anlage kommen, und daß die beiden Gleitflächen (4, 5) des Tibiateiles (2) von zwei den Doppelkegelstumpf (3) einfassenden, von dorsal nach ventral ausgerichtet verlaufenden Stegen (6, 7) getrennt sind, wobei der dorsal gelegene Steg (6) eine größere Breite als der ventral gelegene Steg (7) aufweist.
2. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel der beiden Halbkegelstümpfe (3a, 3b) etwa gleich sind.
3. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelkegelstumpf (3) mit einer ihn axial durchgreifenden Schraube (8) mit dem Tibiateil (2) lösbar verbunden ist.
4. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelkegelstumpf (3) aus einem abriebfesten Kunststoff besteht.
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