DE60128503T2

DE60128503T2 - Posterior stabilisierter Knieersatz mit Merkmalen zur Verhinderung einer Dislokation

Info

Publication number: DE60128503T2
Application number: DE60128503T
Authority: DE
Inventors: Michael J. Caldwell Pappas
Original assignee: Biomedical Engineering Trust Inc
Current assignee: Biomedical Engineering Trust Inc
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: DE60128503D1; EP1132063A2; AU2640901A; US6491726B2; AU774109B2; JP2001286497A; EP1132063B1; EP1132063A3; US20010034554A1; JP4409781B2

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen U.S. Patentanmeldung Nr. 60/187,916 , die am 8. März 2000 hinterlegt wurde.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kniegelenksprothese und insbesondere auf eine posterior stabilisierte Ersatzkniegelenksprothese.
2. Beschreibung des Standes der Technik.
Ein natürliches Kniegelenk beinhaltet das distale Ende des Femur mit Gelenksknorpel, das proximale Ende der Tibia mit Gelenksknorpel und einen Meniskus zwischen dem Femur und der Tibia. Der Femur bzw. Oberschenkel und die Tibia bzw. das Schienbein sind in geeigneter Beziehung zu dem Lager mittels Bändern gehalten. Diese stabilisierenden Bänder beinhalten das posteriore bzw. rückwärtige Kreuzband, das anteriore bzw. vordere Kreuzband und Seitenbänder.
Ein Biegen bzw. eine Beugung des Knies bewirkt, daß die Tibia relativ zu dem Femur um eine Achse rotiert, welche sich allgemein in einer medial-zu-lateralen Richtung erstreckt und gleichzeitig die Kontaktfläche bzw. den Kontaktbereich des Femur veranlaßt, nach rückwärts relativ zur Tibia zu rollen. Eine Beugung generiert bzw. erzeugt auch eine Rotation der Tibia um ihre eigene Achse. Das Ausmaß einer Rotation der Tibia während eines Siegens des Knies wird durch die Bänder gesteuert bzw. geregelt und begrenzt.
Das natürliche Kniegelenk kann beschädigt oder verletzt werden bzw. erkranken. Beispielsweise kann eine Beschädigung oder Verletzung bzw. Erkrankung des Knies die Gelenkoberflächen des Femur oder der Tibia zerstören und kann den Gelenksknorpel zwischen den Knochen beschädigen. Der Stand der Technik beinhaltet Kniegelenksprothesen, um ein beschädigtes oder verletztes bzw. erkranktes natürliches Knie zu ersetzen. Eine Kniegelenksprothese beinhaltet typischerweise eine femorale Komponente, welche an das distale Ende eines resezierten Femur festgelegt ist, eine tibiale Komponente, die an das proximale Ende einer resezierten Tibia festgelegt ist, und ein Lager zwischen der femoralen und tibialen Komponente. Die untere Fläche der femoralen Komponente einer Kniegelenksprothese definiert typischerweise ein Paar von gekrümmten konvexen Kondylen bzw. Gelenksköpfen. Die obere Fläche des Lagers hat ein entsprechendes Paar von gekrümmten konkaven Bereichen für einen Gelenklagereingriff mit den Kondylen der femoralen Komponente. Die obere Fläche der tibialen Komponente kann im wesentlichen eben bzw. Planar sein und ist in Eingriff mit der unteren Fläche des Lagers angeordnet.
Kniegelenksverbindungen bzw. -Prothesen gemäß dem Stand der Technik haben zahlreiche unterschiedliche Formen angenommen in Abhängigkeit von den Präferenzen des orthopädischen Chirurgen, der Bedingung des natürlichen Knies und der Gesundheit, dem Alter und der Beweglichkeit des Patienten. Einige Kniegelenksprothesen gemäß dem Stand der Technik sichern die untere Oberfläche des Lagers fix an der oberen Oberfläche der tibialen Komponente. Andere Kniegelenksprothesen gemäß dem Stand der Technik erlauben eine Rotationsbewegung zwischen dem Lager und der tibialen Komponente. Noch andere Kniegelenksprothesen gemäß dem Stand der Technik erlauben ein gesteuertes bzw. geregeltes Ausmaß an anteriorer-posteriorer Gleitbewegung zwischen dem Lager und einer tibialen Komponente. Eine Bewegung des Lagers relativ zu der tibialen Komponente erzielt zahlreiche funktionelle Vorteile, wie dies in dem Stand der Technik beschrieben ist. Kniegelenksprothesen gemäß dem Stand der Technik, welche bestimmte der strukturellen und funktionellen Merkmale enthalten, die oben erwähnt sind, sind im U.S. Patent Nr. 4,470,158 und U.S. Patent Nr. 4,309,778 geoffenbart.
Wie oben festgehalten, umfaßt die untere Lageroberfläche der femoralen Komponente auf den meisten Kniegelenksprothesen ein Paar von konvex gekrümmten Kondylen. Die Kondylen der femoralen Komponente sind in gelenkigem Lagereingriff mit gekrümmt konkaven Bereichen auf der oberen Fläche des Lagers. Somit beinhaltet die obere Fläche bzw. Seite des Lagers typischerweise ein Paar von schalenartigen Bereichen bzw. Regionen, welche jeweils einen relativ eingesenkten bzw. vertieften zentralen Abschnitt und eine relativ erhöhte Umfangslippe aufweisen. Wie oben erklärt, bewirkt eine Beugung des Kniegelenks, daß die Tibia um eine medial-laterale Achse relativ zu dem Femur dreht. Eine Beugung bewirkt auch, daß die Tibia um ihre eigene Achse dreht bzw. rotiert. Diese kombinierten Bewegungen können die Kondylen des Femur veranlassen, auf den Konkavitäten auf der oberen Oberfläche eines derartigen Lagers aufzureiten oder diese hinaufzuklettern und sich den peripheren Lippen des Lagers zu nähern, außer das Lager bewegt sich mit dem Femur. Somit tendiert eine Beugung dazu, die relativen Komponenten der Kniegelenksprothese zu einer Verlagerung zu bewegen. Der Grad, bis zu welchem diese Verlagerung bzw. Dislokation möglich ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, am signifikantesten von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Bändern und der Beweglichkeit bzw. Mobilität und Konfiguration des Lagers. Die Wahrscheinlichkeit einer Dislokation bzw. Verlagerung hängt auch von dem Grad einer Beugung und dem Grad einer Kongruenz zwischen der unteren Gelenkslageroberfläche der femoralen Komponente und der oberen Oberfläche des Lagers ab. Beispielsweise ist ein Klettern bzw. Aufsteigen der femoralen Komponente auf dem Lager nicht ein signifikantes Problem, selbst in Knien mit festgelegtem Lager, welche eine im wesentlichen ebene bzw. flache obere Oberfläche auf dem Lager besitzen. Jedoch resultiert die relativ große Inkongruenz zwischen der unteren Lageroberfläche der femoralen Komponente und der oberen Oberfläche des Lagers auf diesen Knieprothesen in einer sehr hohen Kontaktbelastung bzw. -spannung, welche das Lager beschädigen kann. Knieprothesen mit festgelegtem Lager, welche eine größere Kongruenz zwischen der femoralen Komponente und dem Lager aufweisen, stellen in wünschenswerter Weise eine niedrigere Kontaktbelastung bzw. -beanspruchung zur Verfügung. Jedoch erzeugt die größere Kongruenz das Problem, daß die femorale Komponente auf das Lager während eines Siegens oder einer Rotation hochklettert, und erzeugt somit das Potential einer Dislokation.
Eine Valgus-Varus-Stabilität eines Kniegelenks bezieht sich auf die Fähigkeit des Gelenks, den seitlichen Kräften oder Rotationskräften zu widerstehen, welche eine Rotation der Tibia relativ zu dem Femur in der frontalen bzw. vorderen Ebene bewirken würden. Seitliche Kräfte oder Rotationsbewegungen, welche eine Rotation der Tibia relativ zu dem Femur in der vorderen Ebene bewirken, tendieren dazu, eine Dislokation bzw. Verlagerung auszubilden bzw. zu erzeugen. Eine derartige Dislokation tritt insbesondere wahrschein lich entweder auf der medialen oder lateralen Seite der Prothese in Abhängigkeit von der Richtung der seitlichen Kräfte auf. Eine derartige Dislokation in einer Prothese gemäß dem Stand der Technik ist in 18 hierin gezeigt.
Die Kniegelenksprothese ist während normaler Aktivitäten unter einer Drucklast bzw. kompressiven Belastung. Als ein Ergebnis wird Valgus-Varus-Momenten typischerweise adäquat durch die Gelenkoberflächen der Prothesenkomponenten und durch die Bänder widerstanden. Jedoch gibt es Momente, wo eine zusätzliche Valgus-Varus-Stabilität gewünscht sein kann, wie jene Momente bzw. Fälle, wo Bänder defekt bzw. mangelhaft sind bzw. fehlen.
Einige Knieprothesen gemäß dem Stand der Technik erhöhen eine Valgus-Varus-Stabilität, indem sie einen Stabilisationssteher zur Verfügung stellen, welcher sich in einen posterioren Bereich zwischen den femoralen Kondylen erstreckt. Dieser Bereich bzw. diese Region würde durch das rückwärtige Kreuzband eingenommen werden, wenn das Kreuzband vorhanden wäre. Ein Klettern der femoralen Komponente auf dem Lager ist auch ein spezielles Problem für Kniegelenksprothesen, welche einen posterioren Stabilisierungssteher anwenden. Insbesondere erhöht das Klettern der femoralen Komponente auf dem Lager im wesentlichen Scherkräfte auf dem Steher und kann zu einem traumatischen Versagen der Prothese führen.
Kniegelenksprothesen, welche eine Anterior-Posterior-Gleitbewegung des Lagers auf der tibialen Komponente ermöglichen, stellen ein verbessertes Rückrollen zur Verfügung. In diesem Hinblick bezieht sich der Ausdruck "Rückrollen" auf eine posteriore Bewegung des Kontaktpunkts des Femur relativ zur Tibia während eines Siegens. Ein Rückrollen ist ein potentiell wünschenswertes Merkmal einer Knieprothese, wie dies unten erklärt ist. Jedoch hat ein Rückrollen in Prothesen gemäß dem Stand der Technik häufig ein Klettern der femoralen Komponente auf dem Lager bewirkt, und hat somit eine Wahrscheinlichkeit einer Dislokation bzw. Verlagerung erhöht.
Ein Prothesenlager, welches nach rückwärts bzw. posterior während einer Beugung gleiten kann, reduziert ein Zusammenstoßen bzw. Auftreffen zwischen dem Lager und vorderem weichem Gewebe des Knies. Somit kann eine Kniegelenksprothese mit einem Lager, das zu einer Anterior-Posterior- bzw. Vorwärts-Rückwärts-Gleitbewegung fähig ist, einen mangelnden Komfort bzw. ein Unbehagen während einer Beugung reduzieren.
Eine Kniegelenksprothese gemäß dem Stand der Technik mit einem stabilisierenden Steher und einem Lager, das zu einer Vorwärts-Rückwärts-Gleitbewegung fähig ist, ist im U.S. Patent Nr. 5,395,401 , erteilt an Bahler, gezeigt. Insbesondere zeigt U.S. Patent Nr. 5,395,401 eine Knieprothese, die eine tibiale Komponente und ein Lager aufweist, das gleitbar an der oberen Fläche der tibialen Komponente angeordnet ist. Die untere Oberfläche des Lagers ist mit einer Schwalbenschwanznut bzw. -rille versehen, welche sich entlang einer Anterior-Posterior- bzw. Vorwärts-Rückwärts-Richtung an einem Ort zwischen den zwei konkaven Kondylen erstreckt, die an der oberen Oberfläche des Lagers ausgebildet sind. Das Lager, das im U.S. Patent Nr. 5,395,401 gezeigt ist, beinhaltet auch eine Kerbe, die sich in den rückwärtigen Abschnitt des Lagers an einem Ort bzw. einer Stelle zwischen den zwei konkaven Kondylen des Lagers er streckt. Die Kerbe paßt mit der Schwalbenschwanznut des Lagers zusammen. Die Prothese gemäß U.S. Patent Nr. 5,395,401 beinhaltet weiterhin einen Steuer- bzw. Regelarm, der aus einer Metallegierung gebildet ist und einen Zapfen bzw. Stift aufweist, welcher schwenkbar in eine Ausnehmung bzw. Vertiefung eingreift, die an der tibialen Komponente ausgebildet ist. Der Steuer- bzw. Regelarm beinhaltet einen Schwalbenschwanzabschnitt, welcher gleitbar in die Schwalbenschwanznut auf der unteren Oberfläche des Lagers eingreift. Der Steuer- bzw. Regelarm, der im U.S. Patent Nr. 5,395,401 gezeigt ist, hat auch einen stabilisierenden Vorsprung, welcher sich durch die Kerbe in dem Lager und zwischen den Kondylen der femoralen Komponente erstreckt. Der Steher ist für ein Einsetzen in eine schachtelartige Struktur dimensioniert, die in der femoralen Komponente zwischen den zwei konvexen Kondylen der femoralen Komponente ausgebildet ist. Die schachtelartige Struktur hat Seitenwände, welche den stabilisierenden Vorsprung ergreifen. Dies würde erscheinen, daß ein Metall-zu-Metall-Gleitkontakt erforderlich ist, was unerwünscht ist. Andere Ausbildungen von U.S. Patent Nr. 5,395,401 zeigen seitliche bzw. laterale Wände des Lagers, welche sich in die schachtelartige Struktur erstrecken und welche zwischen dem stabilisierenden Vorsprung und den Seitenwänden der schachtelartigen Struktur in der femoralen Komponente liegen. Dies würde einen Metall-zu-Metall-Gleitkontakt vermeiden, jedoch würde dies ein sehr komplexes Lager erfordern. Nichts im U.S. Patent Nr. 5,395,401 würde eine Dislokation des Femur von dem Lager verhindern.
Der Stand der Technik beinhaltet andere Prothesenkomponenten, welche posteriore stabilisierende bzw. Stabilisierungspfosten bzw. -steher aufweisen, welche sich einstückig von dem Lager und in den Raum zwischen den femoralen Kondylen erstrecken. Prothesengelenke gemäß dem Stand der Technik dieser Art sind beispielsweise in U.S. Patent Nr. 5,658,342 ; U.S. Patent Nr. 5,489,311 ; U.S. Patent Nr. 5,330,534 ; U.S. Patent Nr. 4,950,298 ; U.S. Patent Nr. 4,888,021 ; U.S. Patent Nr. 4,634,444 und U.S. Patent Nr. 4,568,348 gezeigt. Alle diese Prothesen gemäß dem Stand der Technik werden für Gelenksersatz verwendet, wo das rückwärtige Kreuzband nicht beibehalten werden kann oder mangelhaft bzw. defekt ist bzw. fehlt. Zusätzlich dienen die meisten dieser Prothesenkomponenten gemäß dem Stand der Technik zur Verwendung, wenn beide Seitenbänder beibehalten werden können.
Zusammenfassend bezieht sich US-A-5,395,401 auf eine Prothesenvorrichtung für ein Gelenk, die ein erstes Prothesenteil, welches einen Verankerungs- oder Befestigungsabschnitt und wenigstens einen drehbaren Gelenksabschnitt beinhaltet, der adaptiert ist, um an einem der Knochen, welche das Gelenk ausbilden, beispielsweise dem Femur, gesichert zu werden, und ein zweites Teil aufweist, welches ebenfalls Befestigungselemente oder Stempel beinhaltet, die adaptiert sind, um an dem Schienbein oder der Tibia festgelegt zu werden und welche mit einer Gleitoberfläche ausgebildet sind, wobei ein zwischenliegendes Teil oder Element zur Verfügung gestellt ist bzw. wird, welches um eine Drehachse drehbar ist und darüber hinaus gleitbar ist.
EP-A-0 916 321 bezieht sich auf eine Kniegelenksprothese, die eine femorale Komponente, eine tibiale Komponente und ein Lager zwischen der femoralen und der tibialen Komponente aufweist, wobei das Lager in drehendem oder gleitendem Lagereingriff mit der tibialen Komponente ist und in gelenkigem bzw. Gelenklagereingriff mit der femoralen Komponente ist, wobei das Lager und die tibiale Komponente Mittel zum Beschränken einer Rotations- und/oder Gleitbewegung dazwischen aufweisen.
Trotz der verschiedenen Attribute der Prothesenkomponenten gemäß dem Stand der Technik ist es gewünscht, eine Kniegelenksprothese zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Dislokations- bzw. Verlagerungsbeständigkeit als andere nicht-angelenkte Kniegelenksprothesen zur Verfügung stellt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kniegelenksprothese zur Verfügung zu stellen, welche jegliche signifikante Wahrscheinlichkeit einer Dislokation vermeidet, während gleichzeitig eine anteriore-posteriore Gleitbewegung des Lagers relativ zu der tibialen Komponente erlaubt wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kniegelenksprothese mit verbesserter Verlagerungsbeständigkeit und verbessertem Rückrollen zur Verfügung zu stellen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kniegelenksprothese zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Verlagerungsbeständigkeit und einen reduzierten Schub auf einen posterioren Stabilisierungsträger bzw. -steher zur Verfügung stellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine posterior stabilisierte Prothesenvorrichtung wird zur Verfügung gestellt. Die Prothesenvorrichtung beinhaltet eine femorale Komponente zum Festlegen an dem distalen Ende eines resezierten Femur, eine tibiale Komponente zum Festlegen an das proximale Ende einer resezierten Tibia, ein Lager, das zwischen der femoralen Komponente und der tibialen Komponente angeordnet ist, und eine Steuer- bzw. Regelarmanordnung, die zwischen wenigstens Abschnitten des Lagers und der tibialen Komponente montiert bzw. festgelegt ist.
Das Lager des gegenständlichen Prothesengelenks bzw. der Prothesenverbindung beinhaltet eine obere Oberfläche, die ein Paar von konkaven Kondylen bzw. Gelenkköpfen aufweist, die für einen Gelenklagereingriff mit der femoralen Komponente konfiguriert sind, wie dies weiter unten erklärt werden wird. Das Lager beinhaltet weiterhin eine inferiore bzw. untere Oberfläche, die für einen Gleitlagereingriff mit der oberen Oberfläche der tibialen Komponente konfiguriert ist. Die untere Oberfläche des Lagers ist weiterhin durch eine Schwalbenschwanznut bzw. -rille gekennzeichnet, die sich in einer Anterior-Posterior-Richtung bzw. Vorwärts-Rückwärts-Richtung erstreckt. Das posteriore Ende des Lagers beinhaltet eine Kerbe oder einen Schlitz, die bzw. der zentral zwischen den medialen und lateralen Extremen bzw. Enden des Lagers angeordnet ist und sich kontinuierlich von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche erstreckt. Die Kerbe ist im wesentlichen mit der Schwalbenschwanznut in der unteren Oberfläche des Lagers ausgerichtet.
Die Steuer- bzw. Regelarmanordnung beinhaltet ein konisches Lager, das für einen rotierenden Lagereingriff in einer konischen Ausnehmung bzw. Vertiefung konfiguriert ist, die in der tibialen Komponente ausgebildet ist. Der Steuer- bzw. Regelarm beinhaltet weiterhin eine Schwalbenschwanzführung an dem oberen Ende großen Durchmessers des konischen Lagers. Die Schwalbenschwanzführung ist für eine Gleitbewegung in der Schwalbenschwanznut des Lagers dimensioniert und beinhaltet gegenüberliegende vordere und rückwärtige Enden, welche von dem konischen Lager beabstandet sein können. Ein Steher ragt nach oben von dem posterioren Ende der Schwalbenschwanzführung vor. Der Steher definiert eine medial-laterale Breite, welche einen gleitenden Eingriff des Stehers in der Kerbe des Lagers ermöglicht bzw. erlaubt. Abschnitte des Stehers, die von der Schwalbenschwanzführung beabstandet sind, beinhalten mediale und laterale Vorsprünge bzw. Erhebungen. Die Vorsprünge haben vorzugsweise gekrümmt konvexe untere Nockenoberflächen. Der Steuer- bzw. Regelarm kann aus einer Mehrzahl von getrennten Komponenten und aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Beispielsweise können obere Abschnitte des Stehers, welche die medialen und lateralen Vorsprünge aufweisen, aus Kunststoff gebildet sein. Dieser obere Kunststoffabschnitt des Stehers kann nicht drehbar mit dem Rest des Steuer- bzw. Regelarms durch einen gesonderten metallischen Abstütz- bzw. Supportzapfen bzw. -stift verbunden sein, welcher sich nach oben von der Schwalbenschwanzführung durch untere Abschnitte des Stehers und in den oberen Abschnitt des Stehers erstreckt, welcher die Vorsprünge daran ausgebildet aufweist. Die Schwalbenschwanzführung ist vorzugsweise aus Metall gebildet und eine konische Lagerung hat vorzugsweise wenigstens äußere bzw. Außenoberflächen, die aus Kunststoff gebildet sind. Diese mehrteilige Konstruktion vermeidet einen Metall-auf-Metall- oder Kunststoff-auf-Kunststoff-Verschleiß.
Die femorale Komponente hat eine obere Oberfläche, die für ein sicheres Montieren bzw. Anordnen an dem resezierten unteren Ende des Femur konfiguriert ist. Die femorale Komponente beinhaltet weiterhin eine untere Oberfläche, die durch ein Paar von gekrümmt konvexen Kondylen definiert ist, die für einen Gelenklagereingriff mit der oberen Oberfläche des Lagers konfiguriert sind. Eine Kerbe oder ein Hohlraum erstreckt sich in das posteriore Ende der femoralen Komponente. Ein Paar von parallelen Wänden an der femoralen Komponente definiert eine Breite für die Kerbe, welche im wesentlichen gleich der Breite des Stehers des Steuer- bzw. Regelarms an Abschnitten des Stehers ist, die die Vorsprünge darauf aufweisen. Die Kerbe ist weiterhin durch ein Paar von Flanschen gekennzeichnet, die sich zueinander benachbart der unteren Oberfläche der femoralen Komponente erstrecken. Die Flansche beinhalten ein Paar von gegenüberliegenden parallelen Kanten bzw. Rändern, welche voneinander um einen Abstand beabstandet sind, der geringfügig größer als die Breite des Stehers des Steuer- bzw. Regelarms an Orten unter den Vorsprüngen auf dem Steher ist. Die Flansche haben weiterhin einen konkaven oberen Nocken, welcher die unteren Nockenoberflächen des Stehers während wenigstens einiger Beugungs- bzw. Biegebereiche ergreift.
Die Prothesenvorrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt es dem Lager, sich in Antwort auf eine Beugung posterior zu verschieben, und erlaubt auch eine axiale Rotation des Lagers relativ zur tibialen Komponente. Zusätzlich sind obere Abschnitte des Stehers des Steuer- bzw. Regelarms effektiv in der Kerbe oder dem Hohlraum der femoralen Komponente gefangen. Folglich kann die femorale Komponente nicht von dem Lager verlagert werden. Noch weiterhin stellt der Steher eine Valgus-Varus-Stabilität zur Verfügung, welche nicht in zahlreichen Kniegelenksprothesen gemäß dem Stand der Technik vorhanden ist. Eine derartige Stabilität ist verwendbar bzw. nützlich, wo eines oder beide der Seitenbänder beeinträchtigt ist bzw. sind.
Die posteriore Translation bzw. Verschiebung des Lagers in Antwort auf ein Biegen bzw. eine Beugung ist vorteilhaft, da ein Rückrollen des Femur auf der Tibia durchgeführt werden kann, ohne daß die femorale Komponente auf die posteriore Gelenkoberfläche des Lagers klettert. Ein derartiges "Klettern", welches bei einem Zurückrollen in der Prothesenkomponente gemäß dem Stand der Technik auftreten würde, bildet zusätzliche Scherkräfte auf den Steher. Ein Klettern erhöht auch die Kompressionskraft auf das Lager. Jedoch sind bzw. werden diese Probleme mit der Prothesenvorrichtung der vorliegenden Erfindung vermieden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenaufrißansicht einer Prothesenvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht der Prothesenvorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
3 ist eine Aufrißansicht von oben der femoralen Komponente.
4 ist eine Aufrißansicht des Lagers von oben.
5 ist eine Aufrißansicht des Lagers von rückwärts.
6 ist eine Seitenaufrißansicht des Steuer- bzw. Regelarms.
7 ist eine Querschnittsansicht des Steuer- bzw. Regelarms.
8 ist eine rückwärtige Aufrißansicht des Steuer- bzw. Regelarms.
9 ist eine Querschnittsansicht in Explosionsdarstellung der tibialen Komponente, des Lagers und des Steuer- bzw. Regelarms.
10 ist eine rückwärtige Aufrißansicht der tibialen Komponente, des Lagers und des Steuer- bzw. Regelarms.
11 ist eine Seitenaufrißansicht der Prothesenkomponente während einer Implantation der femoralen Komponente in das Knie.
12 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zu 11, wobei sie jedoch das Knie in einem weiter fortgeschrittenen Stadium einer Implantation zeigt.
13 ist eine schematische rückwärtige Aufrißansicht der zusammengebauten Prothesenvorrichtung, die unterschiedliche Kräfte zeigt, die auf die Prothesenvorrichtung aufgebracht werden.
14 ist eine Querschnittsseitenansicht der zusammengebauten Prothesenvorrichtung bei voller Streckung.
15 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zu 14, wobei sie jedoch eine Prothesenvorrichtung bei 45° Beugung zeigt.
16 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zu 14 und 15, wobei sie jedoch die Prothesenvorrichtung bei 90° Beugung zeigt.
17 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zu 14-16, wobei sie jedoch die Prothesenvorrichtung bei 120° Beugung zeigt.
18 ist eine rückwärtige Aufrißansicht einer Gelenksprothese gemäß dem Stand der Technik, die eine teilweise Dislokation zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNG
Der verlagerungs- bzw. dislokationsbeständige rückwärtige bzw. posteriore stabilisierte Knieersatz 100 besteht aus einer femoralen Komponente 200, einem Lager 300, einer Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400 und einer tibialen Plattform 500, wie dies in 1 und 2 gezeigt ist.
Die femorale Komponente 200, wie sie in 3 gezeigt ist, enthält eine posteriore Kerbe oder einen Hohlraum 201 mit medialen und lateralen Hohlraumseitenwänden 202. Konkave femorale Nockenoberflächen 203 schauen nach oben auf Flanschen, welche zueinander von den entsprechenden medialen und lateralen Hohlraumseitenwänden 202 vorragen. Die Flansche erstrecken sich posterior und nach oben bzw. superior zu Kanten bzw. Rändern 204, welche in einer extremen oberen Position in einer vollen Streckposition der Prothese sind, wie dies in 1 und 2 gezeigt ist. Die Kerbe 201 ist weiterhin durch eine anteriore bzw. vordere Wand 205 definiert, welche sich zwischen den medialen und lateralen Seitenwänden 202 erstreckt. Die femorale Komponente 200 ist weiterhin durch untere bzw. inferiore konvexe Kondylen 206 definiert, welche in Gelenklagereingriff mit dem Lager 300 angeordnet sind, wie dies weiter unten erklärt werden wird. 2 zeigt eine Seitenansicht der femoralen Komponente 200, wobei der eine posteriore bzw. rückwärtige femorale Kondylus 206 weggebrochen ist, um Details der rückwärtigen Kerbe 201 zu zeigen.
Das Lager 300, wie es in 4 und 5 gezeigt ist, enthält eine posteriore bzw. rückwärtige Kerbe oder einen Schlitz 301 und einen schwalbenschwanzförmigen Führungsschlitz 302. Der Schwalbenschwanz-Führungsschlitz 302 ist in eine ansonsten im wesentlichen ebene bzw. planare untere Ober fläche 303 ausgebildet und erstreckt sich nach vorne von der rückwärtigen Kerbe 301. Das Lager 300 beinhaltet auch mediale und laterale konkave Gelenklageroberflächen 310, welche für einen Gelenklagereingriff mit den Kondylen 206 der femoralen Komponente 200 konfiguriert sind.
Die Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400, wie sie in 6-8 gezeigt ist, umfaßt einen Steuer- bzw. Regelarm 410, einen Steher 420 und ein konisches Lager 430. Der Steuer- bzw. Regelarm 410 umfaßt einen Stehersupport 411, einen Stehersupportzapfen bzw. -stift 412, eine Schwalbenschwanzführung 413 und einen konischen Lagersupport 414, welche alle aus Metall gebildet sind. Die Schwalbenschwanzführung 413 hat eine Schwalbenschwanzquerschnittsform, welche für ein gleitendes Aufnehmen in dem Schwalbenschwanz-Führungsschlitz 302 in dem Lager 300 konfiguriert ist. Der Stehersupport 411 ist einstückig mit dem rückwärtigen bzw. posterioren Ende der Schwalbenschwanzführung 413 ausgebildet und ist dimensioniert, um sich in die posteriore Kerbe 301 in dem Lager 300 zu erstrecken. Der Stehersupportzapfen 412 kann gesondert sowohl von dem Stehersupport 411 als auch der Schwalbenschwanzführung 413 gebildet sein und ragt nach oben von dem Stehersupport 411 vor, wie dies am deutlichsten in 7 gezeigt ist. Die äußere Oberfläche des Stehersupportzapfens 412 kann gerändelt sein, um eine sichere Kraftpassungsmontage des Stehers 420 darauf zu erzielen, wie dies weiter unten erklärt werden wird. Der konische Lagersupport 414 ragt nach unten von der Schwalbenschwanzführung 413 vor und beinhaltet auch eine gerändelte Außenoberfläche.
Der Steher 420 ist aus Kunststoff gebildet und ist auf dem Stehersupportzapfen 412 montiert bzw. festgelegt. Untere Abschnitte des Stehers 420 definieren mediale und seitliche Oberflächen 421, welche sich entsprechend mit medialen und seitlichen Oberflächen des Stehersupports 411 ausrichten. Obere Abschnitte des Stehers 420 sind durch mediale und laterale Vorsprünge 422 gekennzeichnet, welche in medialen und lateralen Richtungen nach außen von den unteren medialen und lateralen Oberflächen 421 vorragen. Die medialen und lateralen Vorsprünge 422 haben Seitenoberflächen 423, welche sich geringfügig zueinander an weiter oben liegenden Positionen auf dem Steher 420 verjüngen. Die medialen und lateralen Vorsprünge 422 definieren weiterhin untere konvexe Stehernockenoberflächen 426, welche die femoralen Nockenoberflächen 203 ergreifen werden, wie dies weiter unten erklärt werden wird. Die unteren Stehernockenoberflächen 426 erstrecken sich durch einen Bogen von einer rückwärtigen Steheroberfläche 427 zu einer vorderen Steheroberfläche 428.
Ein konisches Lager 430 der Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400 ist einstückig aus einem Kunststoffmaterial geformt bzw. gebildet und ist kraftschlüssig auf die gerändelte Oberfläche des konischen Lagersupports 414 gepaßt.
Die tibiale Plattform 500 hat eine im wesentlichen ebene bzw. planare obere Lageroberfläche 501 und ein konisches Loch 502, in welches das konische Lager 430 der Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400 bei einer Implantation angeordnet ist bzw. wird.
Die femorale Komponente 200 ist ähnlich zu jener, die in U.S. Patent Nr. 5,702,466 beschrieben ist, mit der Ausnahme des Zusatzes des Details des posterioren Hohlraums oder der Kerbe 201 und eines modularen Stehers für ein Aufnehmen einer Erstreckung bzw. Verlängerung, die eine erhöhte Festlegung zur Verfügung stellt. Das Lager 300 ist ähnlich zu jenem, das in U.S. Patent Nr. 5,824,096 an dem Kniegelenk beschrieben ist, mit Ausnahme des posterioren Schlitzes 301, welcher nun durch die posteriore Wand des Lagers 300 bricht, und des Zusatzes eines Schwalbenschwanz-Führungsschlitzes 302. Die tibiale Plattform 500 kann dieselbe sein wie jene, die in U.S. Patent Nr. 5,702,466 beschrieben ist. Die hier gezeigte Ausbildung ist eine Version, die verwendet wird, wo eine Erstreckung zu dem distalen Ende der Plattform 500 hinzugefügt wird, um eine Festlegung zu verstärken bzw. zu verbessern, wo es erforderlich ist.
9 und 10 illustrieren den Zusammenbau des Lagers 300 auf der Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400 und in die tibiale Plattform 500.
Die femorale Komponente 200, der Steuer- bzw. Regelarm 410 und die tibiale Plattform 500 sind vorzugsweise aus einer Titanlegierung hergestellt, die mit einer TiN-Beschichtung beschichtet ist, die im U.S. Patent Nr. 5,702,448 geoffenbart ist und von Endotec Inc. unter der Marke UltraCoat^® verkauft bzw. vermarktet wird. Das Lager 300, der Steher 420 und das konische Lager 430 sind vorzugsweise aus UHMWPe gefertigt.
Eine Implantation ist in 11 dargestellt bzw. illustriert. Die tibiale Plattform 500 wird in die Tibia 600 in der üblichen Weise implantiert und das Lager 300 mit der Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400, die vorab zusammengebaut sind, sind bzw. werden auf der tibialen Plattform 500 montiert bzw. angeordnet, wie dies in 9 und 10 gezeigt ist. Das Knie 700 ist bzw. wird um etwa 120° gebogen und die Femoralkomponentenanordnung 900 bestehend aus der femoralen Komponente 200 mit einer festgelegten Erstreckung bzw. Verlängerung 800 ist bzw. wird in bzw. auf den Femur 1000 eingesetzt. Wenn die Femoralkomponentenanordnung 900 proximal bewegt wird, geben die oberen Kanten bzw. Ränder 204 der femoralen Nockenoberfläche 203 die unteren Stehernockenoberflächen 426 frei und erlauben ein vollständiges Sitzen der Femoralkomponentenanordnung 900 auf dem Femur 1000, wie dies in 12 gezeigt ist. Der rückwärtige distale Bereich 1001 des Femur 1000 muß ein Relief 1002 haben, wie dies in 12 gezeigt ist, um die rückwärtige Steheroberfläche 427 freizugeben und um die vollständige Beugung zur Verfügung zu stellen, die erforderlich ist, um die Femoralkomponentenanordnung 900 zu implantieren.
Wie dies in 12 illustriert ist, kann die Tibia 600 nicht posterior verlagert werden, da die Anwesenheit des posterioren distalen Bereichs 1001 eine posteriore tibiale Bewegung durch ein Anschlagen bzw. Auftreffen mit der posterioren Steheroberfläche 427 verhindert. Wie dies in 14 gezeigt ist, verhindern die vordere bzw. anteriore Wand 205 der rückwärtigen Kerbe 201 in der femoralen Komponente 200 und die vorderen Nockenoberflächen 428 des Stehers 420 eine vordere Verlagerung bzw. Dislokation der Tibia 600. Die Seitenoberflächen 423 der medialen und lateralen Vorsprünge 422 des Stehers 420 ergreifen die Seitenwände 202 in dem rückwärtigen Hohlraum 201 der femoralen Komponente 200, wodurch eine medial-laterale Dislokation bzw. Verlagerung verhindert wird. Somit ist die Steuer- bzw. Regelarmanordnung 400 in der femoralen Komponente 200 gefangen und kann nicht von dieser verlagert werden.
Es gibt zwei Mittel einer Valgus-Varus-Stabilität. Unter Lastlagerbedingungen wird die normale Kompressionslast die femoralen Kondylen 206 gegen die zusammenpassende Gelenklageroberfläche 310 des Lagers 300 drücken. Dieses Zusammenpassen ist derart, daß unter Kompression jegliche Rotation der femoralen Komponente 200, in der Ebene von 13, um eine Achse 207 durch das Krümmungszentrum 208 des femoralen Kondylus 206 erfolgen muß. Eine Rotation um die Achse 207 produziert ein Aufschlagen zwischen den Außenseitenoberflächen 423 der medialen und lateralen Vorsprünge 422 auf dem Steher 420 und den Seitenwänden 202 der rückwärtigen Kerbe 201 in der femoralen Komponente 200. Dieser Kontakt erzeugt eine Reaktionskraft, die jeglichem Valgus-Varus-Moment widersteht, das auf das Gelenk angewandt bzw. angelegt wird. Somit muß ein Biegen des Stehers 420 und des Stehersupportzapfens 412 nicht auftreten, um dem angelegten Moment zu widerstehen. Die Seitenoberflächen 423 der medialen und lateralen Vorsprünge 422 sind, wie dies in 8 gezeigt ist, geringfügig verjüngt, um sich während eines Lasttragens zu verbiegen.
Während nicht-lasttragender Phasen, wo jegliches Valgus-Varus-Moment ziemlich gering ist, kann der Steher 420 kleinen Biegelasten unterworfen sein, da eine Gelenks- bzw. Verbindungskompression nicht auftreten kann bzw. muß. Der Abstütz- bzw. Supportzapfen 412 des Stehers 420 muß stark genug sein beim Biegen, um derartigen Momenten zu widerstehen.
Die zusammenwirkende Tätigkeit der Hohlraumnockenoberflächen 203 und der Stehernockenoberflächen 426 ist in 14–17 illustriert. In voller Streckung, wie dies in 14 gezeigt ist, müssen die Nockenoberflächen 203, 426 nicht in Kontakt sein. Sie wirken lediglich, um eine A-P-Verlagerung in einer Abwesenheit eines Lasttragens zu verhindern. Unter einem Lasttragen stellt die Form bzw. Gestalt der femoralen Gelenkoberfläche 210 der femoralen Kondylen 206, die sich gegen die tibiale Gelenkoberfläche 310 pressen, eine Stabilität und eine Position zur Verfügung. Wenn eine Beugung fortschreitet, wie dies in 15 und 16 gezeigt ist, werden die konkaven oberen femoralen Nockenoberflächen 203 die konvexen unteren Stehernockenoberflächen 426 ergreifen und die femorale Komponente 200 nach rückwärts zwingen bzw. beaufschlagen. Die Druckkraft auf das Lager 300 und die konkave Form der Gelenklageroberflächen 310 werden bewirken, daß sich das Lager 300 mit der femoralen Komponente 200 bewegt. Diese Rückwärtsbewegung oder dieses femorale Zurückrollen verbessert eine Quadrizepseffektivität, wie dies gut bekannt ist. Dieses Zurückrollen ist für jegliche normale Lastlager- bzw. -trageaktivität vorhanden, die durch einen Knieersatzpatienten durchgeführt wird, der eine posteriore stabilisierte Vorrichtung benötigt. Diese posteriore Bewegung bzw. Rückwärtsbewegung kann bei voller Beugung verloren werden, wie dies in 17 gezeigt ist, wobei dies jedoch nicht wichtig ist, daß ein Lasttragen normalerweise nicht in dieser Bewegungsphase auftritt, oder sehr selten auftritt. Weiterhin ist es, da die rückwärtige Wand des Lagers 300 in Kontakt mit dem Femur 1000 während einer tiefen Beugung kommen kann, wünschenswert, es dem Lager 300 zu ermöglichen sich nach vorwärts auf der tibialen Komponente 500 zu bewegen, wodurch eine größere Beugung erlaubt bzw. ermöglicht wird.
Diese Prothese ist dahingehend neu, daß sie sich nicht verlagert und nicht ein signifikantes Biegen des Stehers von einem angelegten Valgus-Varus-Moment während eines kompres siven Lasttragens erzeugt. Zusätzlich verwendet die Prothese die medialen Kanten bzw. Ränder der femoralen Kondylen 206 als Nocken 203 und untere Oberflächen 426 von Vorsprüngen 422 auf dem Steher 420, um ein femorales Zurückrollen und eine posteriore Stabilität zu erzeugen. Ein posterior bzw. rückwärts stabilisiertes Knie mit mobilem Lager, wo in erster Linie das Lager unter kompressiver Last steht, stellt eine A-P-Stabilität zur Verfügung. Weiterhin bewegt sich das Lager 300 mit der femoralen Komponente 200 während eines Zurückrollens, wodurch ein das "Klettern" eliminiert wird und somit ein bester Kontakt zwischen der femoralen und Lagergelenkoberfläche 206 und 310 beibehalten wird, und Scherkräfte auf den Steher 420 reduziert werden.

Claims

Verlagerungs- bzw. dislokationsbeständige Kniegelenksprothese umfassend: eine femorale Komponente (200), die eine untere gelenkige bzw. Gelenklageroberfläche (210) mit medialen und lateralen konvexen Kondylen (206) aufweist, wobei sich eine posteriore Kerbe (201) nach vorwärts in eine rückwärtige Fläche der femoralen Komponente erstreckt; eine tibiale Komponente (500); ein Lager (300), das zwischen der femoralen und tibialen Komponente (200; 500) angeordnet ist, wobei das Lager (300) eine obere Lagerfläche (310) in Gelenklagereingriff mit der unteren Gelenklageroberfläche (210) der femoralen Komponente (200) aufweist, wobei das Lager (300) weiterhin eine untere Lagerfläche (303) in gleitendem und rotierendem Lagereingriff mit der tibialen Komponente (500), eine rückwärtige Kerbe (301), die sich nach vorwärts in eine rückwärtige Fläche des Lagers (300) erstreckt, und eine Nut bzw. Rille (302) aufweist, die in der unteren Lagerfläche (303) des Lagers (300) ausgebildet ist und sich nach vorwärts von der rückwärtigen Kerbe (301) in dem Lager (300) erstreckt; und eine Steuer- bzw. Regelarmanordnung (400), umfassend einen Steuer- bzw. Regelarm (410), der gleitbar in der Nut bzw. Rille (302) des Lagers (300) in Eingriff ist, wobei der Steuer- bzw. Regelarm (410) schwenkbar an der tibialen Komponente (500) festgelegt ist, wobei sich ein Steher (420) in einer superioren Richtung bzw. Richtung nach oben von dem Steuer- bzw. Regelarm (410) durch die rückwärtigen Kerben (301, 201) des Lagers (300) und die femorale Komponente (200) erstreckt; wobei die Kerbe (201) der femoralen Komponente (200) durch parallele mediale und laterale Flansche, benachbart der unteren Gelenklageroberfläche (210) der femoralen Komponente (200) definiert ist, und wobei der Steher (420) mediale und laterale Nockenvorsprünge (422) aufweist, die obere Oberflächen (203) der Flansche der femoralen Komponente (200) ergreifen, um eine posteriore Verschiebung des Lagers (300) während eines Siegens der Kniegelenksprothese zu generieren bzw. zu erzeugen und eine Verschiebung bzw. Dislokation zu verhindern, und wobei die Steuer- bzw. Regelarmanordnung (400) einen metallischen Stehersupportzapfen bzw. -stift (412) umfaßt, der sich von dem Steuer- bzw. Regelarm (410) und in den Kunststoffsteher (420) erstreckt, wobei der metallische Stehersupportzapfen (412) Scherkräften widersteht, die auf den Steher (420) während eines Siegens der Kniegelenksprothese generiert sind bzw. werden.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei die Flansche der femoralen Komponente (200) untere Oberflächen aufweisen, die im wesentlichen mit Formen übereinstimmen, die durch die konvexen Kondylen (206) definiert sind, wobei die oberen Oberflächen (203) der Flansche gekrümmt konkave obere Lagerflächen sind.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1 oder 2, wobei die medialen und lateralen Nockenvorsprünge (422) des Stehers (420) gekrümmt konvexe untere Nockenoberflächen (426) für einen Lagereingriff gegen gekrümmt konkave obere Oberflächen (203) der Flansche der femoralen Komponente (200) aufweisen.
Kniegelenksprothese nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die femorale Komponente (200) weiterhin im wesentlichen parallele mediale und laterale Wände (202) umfaßt, die nach oben von der oberen Oberfläche (203) der femoralen Komponente (200) in Nachbarschaft zu den Flanschen vorragen, wobei die medialen und lateralen Vorsprünge (422) des Stehers parallele mediale und laterale Oberflächen (423) aufweisen, die in gleitendem Eingriff mit den medialen und lateralen Wänden (202) der femoralen Komponente (200) angeordnet sind.
Kniegelenksprothese nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die tibiale Komponente (500) eine obere Lageroberfläche (501) mit einer Vertiefung bzw. Ausnehmung (502) aufweist, wobei die Steuer- bzw. Regelarmanordnung (400) einen Vorsprung (430) umfaßt, der schwenkbar in der Ausnehmung (502) der tibialen Komponente (500) in Eingriff ist, um die Schwenklagerung bzw. -montage der Steuer- bzw. Regelarmanordnung (400) an der tibialen Komponente (500) zu erzielen.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 5, wobei die Ausnehmung (502) in der tibialen Komponente (500) und der Vorsprung (430) der Steuer- bzw. Regelarmanordnung (400) komplementär konische Formen aufweisen.
Kniegelenksprothese nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Nut bzw. Rille (302) in der unteren Fläche (303) des Lagers (300) eine Schwalbenschwanznut (302) ist, und wobei der Steuer- bzw. Regelarm (410) eine Schwalbenschwanzkonfiguration (413) für einen gleitbaren Eingriff in die Nut (302) des Lagers (300) aufweist.
Kniegelenksprothese nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die femorale Komponente (200), die tibiale Komponente (500) und der Steuer- bzw. Regelarm (410) aus Metall gebildet sind und wobei das Lager (300) und der Steher (420) aus Kunststoff gebildet sind.
Kniegelenksprothese nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die femorale Komponente (200) weiterhin eine vordere Wand (205) umfaßt, die sich zwischen den medialen und lateralen Wänden (202) erstreckt und einen Abschnitt der Kerbe (201) definiert.