DE602004007050T2

DE602004007050T2 - Modulares Knochenimplantat

Info

Publication number: DE602004007050T2
Application number: DE602004007050T
Authority: DE
Inventors: Robert A Warsaw Hodorek; Daniel F. Logan Justin; E. Marlow Alta Goble; Thomas Wade Hyde Park Fallin; Nathan A. Logan Hammond; Daniel J. West Jordan Triplett; Daniel Logan Gerbec; Gordon Nibley Baker
Original assignee: Zimmer Technology Inc
Current assignee: Zimmer Technology Inc
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-01-31
Also published as: JP2004249105A; US8241367B2; EP1449500A3; US20110066249A1; JP4704692B2; AU2004200394B2; EP1449500B1; US7857858B2; US20070162145A1; ES2287649T3; CA2455377A1; US7182786B2; EP1449500A2; US20030204263A1; DE602004007050D1; AU2004200394A1; CA2455377C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft modulare Knochenimplantate und deren Montageeinrichtungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Zeichnungen stellen einige veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung dar und sind nicht so zu betrachten, daß sie ihren Rahmen begrenzen.
1 ist eine auseinandergezogene Seitenansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knochenimplantats.
2 ist ein hinterer Aufriß der veranschaulichenden Ausführungsform der 1.
3 ist eine seitliche Schnittansicht der veranschaulichenden Ausführungsform der 1, die längs der Linie 3-3 der 2 aufgenommen ist.
4 ist eine Detailansicht der Schnittansicht der 3.
5 ist eine perspektivische Untersicht der Schale der veranschaulichenden Ausführungsform der 1.
6 ist eine Unterdraufsicht der Schale und des Kiels der veranschaulichenden Ausführungsform der 1, die zusammengebaut sind.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Montagewerkzeugs zur Verwendung bei der Montage eines erfindungsgemäßen Knochenimplantats.
8 ist eine seitliche Schnittansicht des Montagewerkzeugs der 7, die es in einem Zustand zeigt, in der es zur Verwendung bereit ist.
9 ist eine seitliche Schnittansicht des Montagewerkzeugs der 7, die es nach der ersten Stufe seiner zweistufigen Aktivierung zeigt.
10 ist eine seitliche Schnittansicht des Montagewerkzeugs der 7, die es während der zweiten Stufe seiner zweistufigen Aktivierung zeigt.
Die vorliegende Erfindung ist auf jedes Knochenimplantat anwendbar, in dem eine Modularität vorteilhaft ist. Beispiele umfassen Gelenkprothesen für das Knie, die Hüfte, die Schulter, den Ellenbogen, das Fußgelenk- und das Handgelenk. Solche Prothesen werden implantiert, indem zuerst ein Einschnitt nahe des Gelenks vorgenommen wird, um Zugang zum Gelenkraum zu erhalten, die das Gelenk bildenden Knochenenden abgeschnitten werden, die ersetzt werden sollen, und die Prothesen auf die abgeschnittenen Knochenenden gesetzt werden.
Das US-Patent Nr. 5,609,641 offenbart eine Tibiaprothese, die eine tibiale Schale und einen Pfosten, der sich davon erstreckt, zur Aufnahme eines Stiels aufweist. Der Stiel stellt eine geschlossene Hülse bereit, die mit dem Pfosten bei der Montage in Eingriff tritt, so daß eine Keilverriegelung oder ein Morse-Kegelverriegelungssitz erzielt wird. Die internationale Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. WO 02/07647 betrifft ebenfalls eine orthopädische Komponente, wo ein erstes Element mit einem zweiten Element verbunden ist, wobei in diesem Fall die Verbindung eine Kegelverbindung und eine in Eingriff befindliche Paßverbindung aufweist. Die europäische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 552 950 offenbart ein tibiales Element, das eine tibiale Schale aufweist. Es ist ein Stiel mit der Schale durch eine Verzapfungsanordnung verbunden, wobei ein Morse-Kegel und eine Befestigungsschraube verwendet werden. Jedoch offenbart oder lehrt keines dieser Dokumente die Bereitstellung einer Verbindung, wo es einen Freiraum zwischen zylindrischen und verjüngten Abschnitten der Verbindung gibt.
Die vorliegende Erfindung ist ferner in den beigefügten Satz Ansprüchen definiert. Die 1-6 stellen eine veran schaulichende Tibiaknieprothese dar, die verwendet wird, um die verschiedenen Aspekte der Erfindung zu beschreiben.
Ein Tibiaprothese 2 umfaßt getrennte Schalen- 10, Kiel- 40, und Stiel- 80 Komponenten, die miteinander verbunden werden können, um eine erwünschte Gelenkprothesenkonfiguration zum Ersetzen der Gelenkfläche der proximalen Tibia zu bilden. Die Schale 10 umfaßt im allgemeinen planare Ober- 12 und Unterseiten 14. Die Oberseite 12 ist eingerichtet, eine (nicht gezeigte) Lagerfläche, wie eine Polyethylenlagerfläche aufzunehmen, wie es in der Technik bekannt ist. Die Unterseite 14 ist eingerichtet, auf dem abgeschnittenen Ende der proximalen Tibia zu sitzen. Es erstrecken sich eine oder mehrere Rippen 16 radial längs der Unterseite und stehen nach unten von der Unterseite vor. Die Rippen 16 werden in Nuten aufgenommen, die in die proximale Tibia eingeschnitten sind, um der Prothese einen Drehwiderstand zu verschaffen. Die Rippen 16 dienen außerdem dazu, die Schale 10 zu verstärken, indem sie das Trägheitsbiegemoment der Schale erhöhen. Wo eine weitere Stabilität erwünscht ist, sorgt die Schale über einen Ansatz 18, der sich von der Unterseite 14 nach unten erstreckt, für die modulare Anbringung zusätzlicher Komponenten. Der Ansatz 18 umfaßt ein oberes Ende 20, das mit der Unterseite 14 der Schale 10 verbunden ist, ein frei vorstehendes unteres Ende 22, und eine Achse, die sich vom oberen Ende 20 zum unteren Ende 22 erstreckt. Eine Außenwand 24 definiert das Äußere des Ansatzes 18, und eine Innenbohrung 26 erstreckt sich vom oberen Ende 20 zum unteren Ende 22. Die Außenwand umfaßt einen zylindrischen Paarungsabschnitt 28, einen verjüngten Paarungsabschnitt 30 und einen ausgesparten, Nicht-Paarungsabschnitt 29 dazwischen. Es ist ein Ausrichtungsloch 32 im unteren Ende 22 ausgebildet und erstreckt sich zwischen der Außenwand 24 und der Innenbohrung 26 nach oben. Die Rippen 16 können sich an den Ansatz 18 anschließen, oder sie können kurz vor dem Ansatz 18 enden, um eine Lücke 34 zu lassen.
Es kann eine Verlängerung an die Schale angebracht werden, um die Stabilität der Tibiaprothese am Knochen zu erhöhen. Eine solche Verlängerung kann die Form eines Stiels, eines gerillten Stiels oder eines Kiels annehmen. Die Verlängerung kann symmetrisch oder asymmetrisch sein. In der veranschaulichenden Ausführungsform ist ein Kiel 40 mit dem Ansatz 18 gepaart, um sowohl die Dreh- als auch Biegestabilität der Tibiaprothese am Knochen zu erhöhen. Der Kiel 40 umfaßt einen länglichen Körper mit einem oberen Ende 42 und einem untere Ende 44, wobei sich eine Achse zwischen ihnen erstreckt, und eine Außenwand 46. Der Kiel umfaßt mindestens eine Rippe 48, die sich axial längs der Außenfläche 46 erstreckt und radial nach außen vorsteht. Der Kiel umfaßt eine erste axiale Bohrung 50, die sich nach unten vom oberen Ende 42 erstreckt und eine Bohrungswand aufweist, die einen zylindrischen Paarungsabschnitt 52, einen verjüngten Paarungsabschnitt 54, und eine Endwand 56 aufweist. Es ist ein Ausrichtungsloch 58 in der Endwand 56 ausgebildet und erstreckt sich nach unten. Der Kiel umfaßt ferner eine zweite axiale Bohrung 64, die sich vom unteren Ende 44 nach oben erstreckt und eine verjüngte Seitenwand 65 aufweist. Ein Keilportal 66 vermittelt zwischen den ersten 50 und zweiten 64 axialen Bohrungen. Das Portal 66 umfaßt eine kreisförmige zentrale Öffnung 67 und seitliche Schlitze 68, die ein eingriffsfähiges Bajonettelement bilden. Alternativ kann das Portal 66 mit einem Gewinde versehen sein, um ein Gewindeelement in Eingriff zu nehmen.
Der Kiel 40 tritt mit der Schale 10 in Eingriff, wobei der Ansatz 18 in die erste axiale Bohrung 50 aufgenommen wird, der verjüngte Abschnitt 30 des Ansatzes auf dem verjüngten Abschnitt der Bohrung 54 sitzt, und der zylindrische Abschnitt 28 des Ansatzes durch den zylindrischen Abschnitt 52 der Bohrung in Preßsitzbeziehung aufgenommen wird, um eine Verbindung zwischen der Schale 10 und dem Kiel 40 zu bilden. Die verjüngten Abschnitte helfen bei der Ausrichtung der Komponenten, wenn sie zusammengebracht werden. Der zylindrische Preßsitz verriegelt die Komponenten miteinander. Der zylindrische Preßsitz stellt außerdem eine fluiddichte Dichtung bereit, um zu verhindern, daß Material am Preßsitz vorbei in die Verbindung hinein oder aus ihr heraus wandert. In der veranschaulichenden Ausführungsform führt der ausgesparte Abschnitt 29 des Ansatzes zu einer Umfangslücke 69 zwischen dem Ansatz 18 und der ersten axialen Bohrung 50, die zwischen den zylindrischen 28, 52 und verjüngten 30, 54 Abschnitten der Verbindung liegt. Die Schale 10 und der Kiel 40 können ausgerichtet werden, indem ein Ausrichtungsstift 70 in einem der Ausrichtungslöcher 32, 58 vorgesehen wird. In der veranschaulichenden Ausführungsform ist das Kielausrichtungsloch geringfügig kleiner als der Stift 70, und der Stift 70 wird in es hinein gepreßt. Das Schalenausrichtungsloch 32 ist geringfügig größer als der Stift. Wenn die Komponenten zusammengebracht werden, wird verhindert, daß sie sich festsetzen, bis das Schalenausrichtungsloch 32 mit dem Stift 70 in Eingriff tritt. Wo eine Lücke 34 zwischen dem Ansatz 18 und den Rippen 16 vorhanden ist, kann sich das obere Ende 42 des Kiels 40 weiter nach oben erstrecken und in die Lücke 34 passen, wie in 4 gezeigt.
Die Verbindung der vorliegenden Erfindung macht von einem Preßsitz Gebrauch, was gegenüber Morse-Kegel-Anordnungen vorteilhaft ist, die für sich verwendet werden. Der Preßsitz ermöglicht es, daß die Komponenten miteinander in engem Reibungseingriff gleiten, um eine fluiddichte Dichtung und starken Widerstand gegen eine Verlagerung zu schaffen. Die Bearbeitungspraktikabilität führt zu einem Preßsitz, der ein Kontaktband oder einen Kontaktbereich aufweist, wohingegen ein Kegel typischerweise einen Linienkontakt zwischen den Paarungsteilen aufweist. Der Preßsitz stellt daher eine bessere Dichtung bereit, und es ist wahrscheinlicher, daß er verhindert, daß Material über die Preßsitzgrenze wandert. Ferner ist die Preßsitzverriegelungsanordnung nicht von der präzisen axialen Positionierung zwischen den Komponenten abhängig und ermöglicht es daher, daß sie axial an einem gewünschten Ort positioniert werden, sobald ein Anfangspreßsitzeingriff erzielt worden ist. Während ein zylindrischer Preßsitz gezeigt worden ist und sich für eine präzise Herstellung eignet, können andere Querschnittsformen in einen erfindungsgemäßen gleitenden Preßsitz verwendet werden. Die Verbindung nutzt auch einen Kegeleingriff, der für die Zentrierung der Komponenten während der Montage und einen festen Anschlag für das Aufsetzen sorgt, wenn die verjüngten Abschnitte aufeinander aufsetzen. Wenn der Kegel vollständig aufgesetzt ist, verschafft er der Verbindung infolge des axialen Abstandes zwischen dem Preßsitz und den Kegelkontakten eine erhöhte Biegefestigkeit. Wie in 4 gezeigt, sind die Preßsitz- 28, 52 und verjüngten 30, 54 Abschnitte soweit wie möglich axial voneinander beabstandet, um die Biegefestigkeit der Verbindung zu maximieren. Die veranschaulichende Abschrägung ist größer als 3°, um die Fertigung eines Kegels mit einer vorhersagbaren Sitztiefe zu erleichtern. Jedoch kann der Kegel ein Verriegelungskegel sein, um eine weitere Verriegelungsfestigkeit bereitzustellen. Da der Preßsitz eine fortgesetzte axiale Translation während der Montage zuläßt, nachdem er in Eingriff gebracht ist, kann der verjüngte Abschnitt der Verbindung verriegelt werden, nachdem der Preßsitz in Eingriff gebracht worden ist. Ein Verriegelungskegel läge in der Größenordnung von 1,5-3°.
Wenn sie zusammengebaut sind, sind die Rippen der Schale 16 und des Kiels 48 im allgemeinen von oben bis unten miteinander ausgerichtet, so daß sie als eine einzige Rippe vorstehen, wie in 6 am besten zu sehen ist. Wenn jedoch die Schale und der Kiel vollständig zusammengebaut sind, bleibt eine axiale Lücke 72 zwischen den Rippen 16, 48, so daß sie sich nicht berühren. In der veranschaulichenden Ausführungsform ist die erste axiale Bohrung mit dem zylindrischen Preßsitzabschnitt 52 über dem verjüngten Abschnitt 54 und dem Verriegelungsstift 70 angeordnet. Mit dieser Anordnung und dem axialen Abstand 72 der Rippen 16, 48 gibt es außerhalb der Verbindung keinen Kontakt zwischen der Schale 10 und dem Kiel 40. Irgendwelche Teilchen, die durch den Kontakt zwischen den Komponenten erzeugt werden können, werden in der Verbindung eingeschlossen, so daß sie nicht nach oben in den Gelenkraum wandern können. Während es im Rahmen der Erfindung liegt, die verjüngten Abschnitte über den zylindrischen Abschnitten auszubilden, um die Zentrierungs- und Verriegelungsfunktionen bereitzustellen, stellt eine solche Anordnung nicht dieselben Abdichtungseigenschaften bereit.
Es kann ein Stiel 80 mit dem Aufbau aus Schale 10 und Kiel 40 kombiniert werden, um der Tibiaprothese eine weitergehende Biegestabilität zu verschaffen. Der Stiel 80 umfaßt einen Schaft 82 mit einem oberen Ende 84 und einem untere Ende 86. Das obere Ende 84 umfaßt einen verjüngten Abschnitt 88 und eine axiale Gewindebohrung 90. Der verjüngte Abschnitt 88 des Stiels wird in die zweite axiale Bohrung 64 des Kiels 40 aufgenommen. Diese Kegelverbindung kann auch als Selbstverriegelungskegel vorgesehen werden. Es erstreckt sich ein Bolzen 92 durch die Innenbohrung 26 des Ansatzes und das Portal 66 und ist in die Gewindebohrung 90 des Stiels geschraubt, um die Komponenten zusammen zu ziehen und zu halten. Der Kopf 94 des Bolzens ist in einer Gegenbohrung 96 versenkt, die in der Oberseite 12 der Schale ausgebildet ist.
Außerdem wird ein Montagewerkzeug zur Montage der modularen Gelenkkomponenten gezeigt, die während der Montage eine lineare Vorspannkraft benötigen. Das Montagewerkzeug ist besonders gut geeignet, wo hohe Montagekräfte benötigt werden. Es ist außerdem für einen minimal-invasiven Zugang zum Gelenk geeignet, wo eine Montagekraft an eine kleine entfernte Operationsstelle abgegeben werden muß. Die Preßsitzanordnung der veranschaulichenden modularen Implantatausführungsform erfordert abhängig vom Eingriff zwischen den Preßsitzkomponenten eine Montagekraft von 4,4 bis 8,8 kN (1000 bis 2000 Pfund). Zum Beispiel ist festgestellt worden, daß ein Eingriff von 0,025 mm (0,001 Inch) 4,4 kN (1000 Pfund) erfordert, und es ist festgestellt worden, daß ein Eingriff von 0,05 mm (0,002 Inch) 8,8 kN (2000 Pfund) erfordert. Ebenso ist festgestellt worden, daß wenn die Komponenten zur Montage angeordnet sind, eine Verschiebung von 1,3 mm (0,050 Inch) erforderlich ist, um das Spiel aus dem Aufbau zu entfernen, und eine Verschiebung von weiteren 2,5 mm (0,100 Inch), um die Komponenten vollständig in Eingriff zu bringen.
Die 7-10 stellen ein Montagewerkzeug dar, das die Kraft und Verschiebung bereitstellen kann, die zur Montage des veranschaulichenden modularen Implantats erforderlich sind. Ein Kompressor 100 umfaßt ein Griffstück 102 mit proximalen 101 und distalen 103 Enden, ein erstes Schaftelement 104 mit einem Befestigungsende 106, das starr am Griffstück befestigt ist, und einem Arbeitsende 108, und ein zweites Schaftelement 110, das zur axialen Translation relativ zum ersten Schaftelement 104 koaxial im ersten Schaftelement angebracht ist. Das zweite Schaftelement umfaßt ein erstes Ende 112 und ein zweites Ende 114. Das erste Ende 112 umfaßt eine Eingriffsspitze 116, wie eine Gewindespitze oder eine Bajonettspitze. Das Montagewerkzeug weist eine T-förmige Bajonettspitze 116 mit einem runden zentralen Abschnitt 118 und einem Paar Ösen 120 auf, die sich radial nach außen erstrecken. Die Bajonettspitze 116 weist im allgemeinen dieselbe Formt wie das Portal 66 im Kiel 40 auf und kann am Kiel angebracht werden, indem sie in das Portal 66 eingeführt wird und das zweite Schaftelement 110 um eine viertel Umdrehung relativ zum Kiel gedreht wird, so daß sich die Ösen 120 über die Unterseite des Portals 66 hinaus erstrecken und sie ergreifen. Es ist ein Linearmotor innerhalb des Griffstücks 102 angeordnet und ist mit dem zweiten Ende 114 des zweiten Schaftelements 110 in einer axialen Kraftübertragungsbeziehung verbunden. Der Motor speichert Energie, bis er benötigt wird, um die modularen Gelenkkomponenten zusammenzubauen. Wenn er in Betrieb gesetzt wird, bewirkt der Motor, daß sich das zweite Schaftelement 110 zum Griffstück verschiebt und sich folglich die Bajonettspitze 116 zum Arbeitsende 108 des ersten Schaftelements 104 bewegt.
Im Gebrauch werden die modularen Gelenkkomponenten anfänglich mit dem Ansatz 18 in Eingriff gebracht, der in der axialen Bohrung 50 aufgenommen ist. Die ersten 104 und zweiten 110 Schaftelemente werden längs der Innenbohrung 26 eingeführt, bis sich die Bajonettspitze 116 des zweiten Schaftelements 110 durch das Portal 66 erstreckt. Das Werkzeug wird gedreht, so daß sich die Ösen 120 unter die Kanten des Portals 66 erstrecken. An diesem Punkt greift die Bajonettspitze 116 formschlüssig in den Kiel 40 ein, und das Arbeitsende 108 des ersten Schaftelements 104 liegt am Boden der Gegenbohrung 96 an. Der Motor wird betätigt, und der zweite Schaft wird zurückgezogen, um die Schale 10 und den Kiel 40 in einen Verriegelungseingriff zu ziehen. Das Werkzeug 100 wird dann gedreht, bis die Ösen 120 wieder mit dem Portal 66 ausgerichtet sind, und das Werkzeug wird zurückgezogen.
Es kann eine Vielfalt von Motormechanismen vorgesehen werden, um die Linearbewegung zu erzeugen, um das Werkzeug 100 zu betätigen. Beispiele umfassen elektrische und pneumatische Drehmotoren, die mit Dreh-Linear-Übersetzungsgetrieben gekoppelt sind, lineare Pneumatikkolben und Federmechanismen. Die veranschaulichende Ausführungsform stellt einen linearen Federmotor dar, der zwanzig Tellerfedern 130 aufweist, die durch einen Teleskopkern 132 eingespannt sind. Erste 134 und zweite 136 Bewegungssperren liegen an gegenüberliegenden Enden des Tellerfederstapels 130 an. Wenn keine anderen Einschränkungen vorhanden sind, sind die ersten und zweiten Bewegungssperren 134, 136 und Tellerfedern 130 frei, sich im Griffstück 102 axial zu bewegen. Das zweite Schaftelement 110 erstreckt sich durch die zweite Bewegungssperre 136 und den Teleskopkern in einer axial gleitenden Beziehung. Das zweite Ende 114 des zweiten Schaftelements 110 ist mit der ersten Bewegungssperre 134 so gekoppelt, daß sich das zweite Schaftelement 110 mit der ersten Bewegungssperre 134 bewegt. Eine axiale Öffnung 137 vermittelt vom Äußeren zum Inneren des Griffstücks in Ausrichtung mit der ersten Bewegungssperre 134. Die Öffnung 137 ermöglicht es, daß ein Kolben, der an einer äußeren Presse angebracht ist, in das Griffstück 102 eingeführt wird, um gegen die erste Bewegungssperre 134 zu drücken, um den Mechanismus zusammenzudrücken.
Es ist eine Verbindung, die ein Paar Verbindungsstücke aufweist, an jedem Ende des Griffstücks angeordnet, um eine sichere Erfassung und Freigabe der beiden Bewegungssperren bereitzustellen. Die distale Verbindung weist ein erstes Verbindungsstück 138 und ein zweites Verbindungsstück 140 auf, die zur Rotation relativ zueinander miteinander verstiftet sind 139. Das erste Verbindungsstück ist zur Rotation relativ zur ersten Bewegungssperre 134 an seinem gegenüberliegenden Ende mit der ersten Bewegungssperre 134 verstiftet. Das zweite Verbindungs stück ist zur Rotation relativ zum Griffstück an seinem gegenüberliegenden Ende mit dem distalen Ende 103 des Griffstücks verstiftet 135. Die Verbindung wird an einer Ausrichtung am Singularitätspunkt, oder oberen Totpunkt, längs ihrer Drehachsen durch einen Zapfen 142 gehindert, der aus dem zweiten Verbindungsstück 140 vorsteht, so daß er einen Stift 144 im Griffstück berührt. Der Zapfen 142 und der Stift 144 stoppen eine Rotation der Verbindung gegen den Uhrzeigersinn, 2° bevor sie den Singularitätspunkt erreicht. Ein erster Verriegelungsstift 146 gleitet in eine Bohrung 148 in der Seite des Griffstücks 102, um mit einem Nocken 150 am zweiten Verbindungsstück 140 in Eingriff zu treten, um die Verbindung lösbar daran zu hindern, sich im Uhrzeigersinn zu drehen. Infolge des flachen Winkels der Verbindung in dieser Position üben große axiale Kräfte an der Bewegungssperre verhältnismäßig kleine Kräfte auf den Verriegelungsstift 146 aus. Eine ähnliche Verbindung, die ein Paar Verbindungsstücke 152, 154 aufweist, ist am proximalen Ende 101 des Gehäuses und der zweiten Bewegungssperre 136 verstiftet. Diese Verbindung wird ähnlich an einer Überdrehung durch einen Zapfen 156 und einen Stift 158 gehindert und wird lösbar durch einen zweiten Verriegelungsstift 162 gesperrt, der in einer Bohrung 164 gleitet.
Es ist ein Auslösemechanismus 170 vorgesehen, um die aufeinanderfolgende Betätigung der Verriegelungsstifte 146, 162 zu vereinfachen. Es ist ein Auslösergehäuse 172 am Griffstück 102 angebracht und hält die anderen Teile des Mechanismus. Ein erster Hebel 174 ist zur Rotation im Gehäuse 172 verstiftet 178 und umfaßt ein Eingangsende 173 und ein Ausgangsende 175. Das Ausgangsende 175 ist über ein Joch 182, das ein Kugelende 184 umgibt, das am Verriegelungsstift 146 ausgebildet ist, mit dem ersten Verriegelungsstift 146 verbunden. Das Eingangsende 173 des ersten Hebels 174 ist durch eine Blattfeder 186 nach oben vorgespannt, wodurch der Verriegelungsstift 146 nach unten in den Eingriff mit dem Nocken 150 vorgespannt ist. Der Drehstift 178 des ersten Hebels ist ein Ausgangsende 175 näher, so daß es eine mechanische Kraftverstärkung gibt, die proportional zum Verhältnis der Eingangs- und Ausgangslängen ist. Daher werden Kräfte, die auf das Eingangsende 173 ausgeübt werden, zur leichten Betätigung des Verriegelungsstifts 146 multipliziert. Entsprechend ist der zweite Hebel 176 zur Rotation im Gehäuse 172 verstiftet 180 und umfaßt ein Eingangsende 187 und ein Ausgangsende 188. Das Ausgangsende 188 ist über ein Joch 190, das ein Kugelende 192 umgibt, das am Verriegelungsstift 162 ausgebildet ist, mit dem zweiten Verriegelungsstift 162 verbunden. Das Eingangsende 187 des zweiten Hebels 176 ist durch eine Blattfeder 194 nach oben vorgespannt, wodurch der Verriegelungsstift 162 nach unten in den Eingriff mit dem Nocken 160 vorgespannt ist. Ein Auslöser 196 ist zur Rotation im Auslösergehäuse 172 verstiftet 198 und liegt über den Eingangsenden 173, 187 der beiden Hebel 174, 176. Der Auslöser 196 umfaßt einen ersten Kontakt 200, der nach unten vorsteht, um mit dem Eingangsende 173 des ersten Hebels 174 in Eingriff zu treten. Der Auslöser 196 umfaßt einen zweiten Kontakt 202, der nach unten vorsteht, um mit dem Eingangsende 187 des zweiten Hebels 176 in Eingriff zu treten. Der zweite Kontakt 202 ist relativ zum ersten Kontakt 200 in einem Abstand angeordnet, so daß er den zweiten Hebel 176 erst in Bewegung setzt, nachdem der erste Hebel 174 vollständig in Bewegung gesetzt worden ist.
Im Gebrauch wird das Montagewerkzeug 100 mit seinem distalen Ende nach unten gehalten, so daß die Schwerkraft die zweite Bewegungssperre 136 axial nach unten zur Mitte des Mechanismus hin bewegt. Wenn sich die zweite Bewegungssperre 136 bewegt, dreht sich die proximale Verbindung im Uhrzeigersinn, wobei das Ende des zweiten Verriegelungsstifts 162 auf dem Nocken 160 gleitet. Wenn die Verbindung bis zu ihren Grenzen gerade gerichtet ist, rutscht der Verriegelungsstift 162 über das Ende des Nockens 160 und schnappt in Position, um die zweite Bewegungssperre 136 zu verriegeln. Die erste Bewegungssperre 134 wird nun mit einer äußeren Presse axial zur Mitte des Mechanismus gedrückt, um die Tellerfedern 130 zusammenzudrücken. Wenn sich die erste Bewegungssperre 134 bewegt, dreht sich die distale Verbindung gegen den Uhrzeigersinn, wobei das Ende des ersten Verriegelungsstifts 146 auf dem Nocken 150 gleitet. Wenn die Verbindung bis zu ihren Grenzen gerade gerichtet ist, rutscht der Stift 146 über das Ende des Nockens 150 und schnappt in Position, um die erste Bewegungssperre 134 zu verriegeln. Das vorgespannte Montagewerkzeug ist nun im Zustand, um verwendet zu werden, um die modularen Gelenkkomponenten zu montieren. Das Werkzeug 100 wird mit den Implantatkomponenten in Eingriff gebracht. Der Auslöser 196 wird gedrückt, um das Werkzeug in Gang zu setzen. Wenn sich der Auslöser 196 um seinen Drehstift 198 dreht, drückt der erste Kontakt 200 das Eingangsende 173 des ersten Hebels 174, was bewirkt, daß das Ausgangsende 175 den ersten Verriegelungsstift 146 zurückzieht und die distale Verbindung freigibt. Die distale Verbindung dreht sich im Uhrzeigersinn und ermöglicht es, daß die erste Bewegungssperre 134 distal springt. Das zweite Schaftelement 110 bewegt sich mit der ersten Bewegungssperre 134 und zieht die modularen Komponenten zusammen. Die Federwirkung des Werkzeugs schnappt die Preßsitzverbindung in einen Eingriff. Wenn die ersten Bewegungssperre 134 gelöst ist, übersteigt die Federspannung immer noch das Minimum, das erforderlich ist, die Preßsitzverbindung aufzusetzen. Dies stellt sicher, daß die Verbindung vollständig aufgesetzt ist, macht es jedoch schwierig, das Werkzeug 100 von den Gelenkkomponenten zu lösen. Daher bewirkt ein fortgesetztes Drücken des Auslösers, daß der zweite Kontakt 202 gegen das Eingangsende 187 des zweiten Hebels 176 drückt, um den zweiten Verriegelungsstift 162 zurückzuziehen. Dies ermöglicht es, daß die zweite Bewegungssperre 136 proximal springt und die restliche Federspannung löst. Das Werkzeug 100 kann nun von den Gelenkkomponenten gelöst werden. Die Auslösung des zweistufigen Auslösers findet schnell statt und ist für den Benutzer erkennbar, für den es nur nötig ist, den Auslöser einmal vollständig zu drücken, um die getrennten aufeinanderfolgenden Auslösungen zu bewirken.
Im klinischen Gebrauch wird ein Einschnitt in das Kniegelenk gemacht. Für einen minimal-invasiven chirurgischen Zugang wird ein Einschnitt an einer der medialen und lateralen Seiten des Kniegelenks vorgenommen, um die Gelenkoberflächen freizulegen, während vermieden wird, das Weichgewebe des Recessus suprapatellaris zu beeinträchtigen. Danach werden Resektionsinstrumente in den Einschnitt eingeführt, um den proximalen Tibiaknochen zu präparieren und eine kielaufnehmende Aussparung zu bilden. Idealerweise wird nur die minimale Knochenmenge entfernt, die erforderlich ist, um eine stabile ebene Oberfläche an der Tibia bereitzustellen. Die veranschaulichende modulare tibiale Komponente weist ein niedriges Profil auf. Aufgrund dieses niedrigen Profils und der Modularität kann der Einschnitt ziemlich klein sein und braucht nur groß genug sein, um einen Durchgang der einzelnen Komponenten zu ermöglichen. Die gegenwärtigen Erfinder haben festgestellt, daß eine Schalenkomponente mit einer Gesamthöhe von weniger als 18 mm durch einen solchen minimal-invasiven chirurgischen Einschnitt eingeführt werden und mit der Tibia in Eingriff treten kann, wo die minimale Knochenmenge entfernt worden ist. Die Kielkomponente der vorliegenden Erfindung kann in den präparierten Gelenkraum manipuliert werden, da ihr die große Oberseite der Schale fehlt. Ebenso ermöglichen das niedrige Profil und die Modularität der Komponenten, daß die Patella in ihrer anatomischen Orientierung relativ zum Femur bleibt, um das Trauma weiter zu reduzieren, das durch das Gelenk während der Operation erlitten wird, und um die Erholung und das Endergebnis der Prozedur zu unterstützen. Der Kiel wird durch den Einschnitt manipuliert und in der Aussparung angeordnet. Es wird dann die Schale durch den Einschnitt manipuliert und mit dem Kiel in Eingriff gebracht. Das Montageinstrument wird mit der Schale und dem Kiel in Eingriff gebracht und in Gang gesetzt, um die Komponenten zusammenzuziehen, um den Preßsitz in Eingriff zu bringen und die verjüngten Abschnitte der modularen Verbindung aufzusetzen.
Es wird durch Fachleute verstanden werden, daß das Vorhergehende veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben hat und daß Veränderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche de finiert wird. Die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich zum veranschaulichenden Tibiaimplantat auf eine Vielfalt von Knochenimplantate anwendbar. Ebenso können dort, wo männliche/weibliche Eingriffsabschnitte dargestellt worden sind, die männlichen und weiblichen Komponenten umgekehrt werden und befinden sich immer noch im voraussichtlichen Rahmen der Erfindung. Ebenso kann die Anordnung der mehreren nicht zueinander passenden Verbindungsformen geändert werden, während sie in der Erfindung bleiben. Zum Beispiel stellt die veranschaulichende Ausführungsform eine Verbindung dar, die einen Preßsitz und dann einen Kegel umfaßt. Die Erfindung erwägt, diese Reihenfolge umzukehren, so daß der Kegel vor dem Preßsitz kommt.

Claims

Tibiale Komponente einer Knieprothese, mit einer Schale (10), die im wesentlichen eine planare Oberseite (12) und Unterseiten (14) aufweist, und einer Verlängerung (40), die einen länglichen Körper mit einem oberen Ende (42) und einem unteren Ende (44) bildet, wobei die Schale (10) oder die Verlängerung (40) einen nach außen vorstehenden Ansatz (18) aufweist, wobei der Ansatz (18) eine Außenwand (24) mit einem zylindrischen Abschnitt (28) und einem verjüngten Abschnitt (30) aufweist, wobei die andere der Schale (10) oder der Verlängerung (40) eine sich nach innen erstreckende Bohrung (50) aufweist, die eine Bohrungswand bildet, wobei die Bohrungswand einen zylindrischen Abschnitt (52) und einen verjüngten Abschnitt (54) aufweist, wobei die Verlängerung (40) entfernbar mit der Schale (10) in Eingriff bringbar ist, wobei der Ansatz (18) in der Bohrung (50) aufgenommen ist, wobei der verjüngte Abschnitt (30) des Ansatzes (18) auf dem verjüngten Abschnitt (54) der Bohrung (50) sitzt und der zylindrische Abschnitt (28) des Ansatzes (18) durch den zylindrischen Abschnitt (52) der Bohrung (50) aufgenommen ist, wobei die zylindrischen Abschnitte in einer Preßsitzbeziehung aufgenommen sind, um eine Verbindung zwischen der Schale (10) und der Verlängerung (40) zu bilden, wobei die Schale (10) und die Verlängerung (40) überall voneinander beabstandet sind, außer an den zylindrischen und verjüngten Sitzabschnitten der Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (18) zwischen den zylindrischen und verjüngten Abschnitten (28, 30) ausgespart ist (29), so daß es einen Freiraum zwischen dem Ansatz (18) und der Bohrung (50) zwischen den zylindrischen und verjüngten Abschnitten (28, 30) gibt.
Tibiale Komponente nach Anspruch 1, wobei die verjüngten Abschnitte (30, 54) einen Verriegelungskegel bilden.
Tibiale Komponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Ansatz (18) von der Unterseite (14) der Schale (10) nach unten erstreckt und die Bohrung (50) eine erste axiale Bohrung aufweist, die in der Verlängerung (40) ausgebildet ist, die sich vom oberen Ende (42) zum unteren Ende (44) der Verlängerung (40) erstreckt.
Tibiale Komponente nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der verjüngte Abschnitt (30) des Ansatzes (18) unter dem zylindrischen Abschnitt (28) des Ansatzes (18) ausgebildet ist und der verjüngte Abschnitt (30) der Bohrung (50) unter dem zylindrischen Abschnitt (52) der Bohrung (50) ausgebildet ist, so daß sich der verjüngte Sitzabschnitt der Verbindung unter dem zylindrischen Preßsitzabschnitt der Verbindung befindet.
Tibiale Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zylindrische Preßsitz zwischen dem Ansatz (18) und der ersten axialen Bohrung (50) die Bohrung (50) abdichtet, um zu verhindern, daß Material in den Abschnitt der Bohrung unter dem Preßsitz eintritt oder ihn verläßt.
Tibiale Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schale (10) ferner mindestens eine Rippe (16) aufweist, die sich längs der Unterseite (14) erstreckt und nach unten von der Unterseite (14) vorsteht, und die Verlängerung (40) ferner mindestens eine Rippe (48) aufweist, die nach außen vorsteht, wobei die Rippen (16, 48) im allgemeinen miteinander von oben nach unten ausgerichtet sind, um als eine einzige Rippe vorzustehen, sich jedoch in einer axial beabstandeten Beziehung befinden, so daß sie sich nicht berühren.
Tibiale Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sie ferner eine Rotationsausrichtungseinrichtung (70) zur Ausrichtung der Verlängerung (40) und der Schale (10) in einer vorgegebenen Beziehung zur Montage aufweist, wobei die Ausrichtungseinrichtung (70) in der Verbindung ausgebildet ist.
Tibiale Komponente nach Anspruch 7, wobei die Rotationsausrichtungseinrichtung (70) in der Verbindung relativ zum zylindrischen Preßsitzabschnitt so angeordnet ist, daß sie in der Verbindung eingeschlossen ist, um eine Wanderung von Material aus der Rotationsausrichtungseinrichtung aus der Verbindung heraus zu verhindern.
Tibiale Komponente nach Anspruch 7, wobei die Rotationsausrichtungseinrichtung (70) einen Stift aufweist, der in einem Loch (32, 58) aufgenommen ist.
Tibiale Komponente nach Anspruch 9, wobei der Stift in der ersten axialen Bohrung (50) angeordnet ist und der Stift durch ein Loch (32) aufgenommen ist, das im Ansatz (18) ausgebildet ist.
Tibiale Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verlängerung (40) einen Kiel (40) aufweist und eine zweite axiale Bohrung (64) aufweist, die sich vom unteren Ende (44) zum oberen Ende (42) erstreckt, um mit der ersten axialen Bohrung (50) in Verbindung zu stehen, wobei die zweite axiale Bohrung (64) eine verjüngte Innenwand zur Aufnahme einer Stielverlängerung bildet.
Tibiale Komponente nach Anspruch 11, wobei die Schale (10) eine Bohrung (67) aufweist, die sich von der Oberseite durch den Ansatz (18) in Verbindung mit der ersten axialen Bohrung (50) nach unten erstreckt, wobei die Schalenbohrung einen Bolzen (92) aufnimmt, der mit der Verlängerung des Kiels (40) oder des Stiels (80) in Eingriff steht.
Tibiale Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schale und/oder die Verlängerungskomponenten mindestens eine Rippe (16, 48) aufweisen.
Tibiale Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schale (10) mindestens eine Rippe (16) aufweist, die sich radial längs ihrer Unterseite (14) erstreckt und nach unten vorsteht, und der Kiel (40) eine Außenfläche und mindestens eine Rippe (48) aufweist, die sich axial längs der Außenfläche erstreckt und radial nach außen vorsteht, wobei die Rippen (16, 48) an der Schale und dem Kiel von oben nach unten ausgerichtet sind, um als eine einzige Rippe vorzustehen, wobei die Rippen (16, 48) an der Schale und dem Kiel axial voneinander beabstandet sind.