CH630519A5

CH630519A5 - Knee-joint endoprosthesis

Info

Publication number: CH630519A5
Application number: CH683278A
Authority: CH
Inventors: Hans Grundei; Wolfram Thomas
Original assignee: Schuett & Grundei Sanitaet
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1978-06-22
Publication date: 1982-06-30
Also published as: JPS61115519U; FR2395014A2; DE2728427A1; GB1575278A; JPS6143471Y2; FR2395014B2; DE2728427C2; JPS5439997A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kniegelenk-Endoprothese, bestehend aus dem unteren, durch einen Stiel im Schienbein zu verankernden Tibiateil, der beiderseits eines von vorn nach hinten verlaufenden Mittelsteges je ein nach vorn bogenförmig ansteigende, im Querschnitt ausgekehlte Gleitfläche aufweist, und dem im Oberschenkelknochen durch einen Stiel zu verankernden Femurteil, der mit zwei den Steg überbrückenden, sich auf den Gleitflächen abstützenden Kufen versehen ist, bei welchem Tibiateil der Steg mit einer beidseitig einen freien Zapfen bildenden starren Querachse versehen ist, die hinter der Längsachse des unteren Stiels angeordnet ist und sich die beiden Gleitflächen und die diesen in der Strecklage angepassten Kufen durch eine nach hinten konische Verbreiterung des Steges von vorn nach hinten in der Breite verjüngen, und die Zapfen in wenigstens angenähert parallel zu den unteren Kufenflächen verlaufenden, an den hinteren Enden nach oben offenen Führungsnuten der Kufen mit Spiel eingreifen und die Strecklage der Gelenkteile anschlagbegrenzt ist.

Bei bekannten Kniegelenk-Endoprothesen der vorerwähnten Art ist beim operativen Einbau eine Schraubmontage erforderlich und die Kufen des Femurteiles gleiten bei Kniebeugungen beidseitig eines Mittelsteges des Tibiateiles in bogenförmige, ausgekehlte Gleitflächen von gleichbleibender Breite und werden zwangsweise durch einen einen Bogenschlitz des Steges des Tibiateiles durchgreifenden Querzapfen des Femurteiles geführt (DE-OS 2 244 064). Es ist damit nicht möglich, den natürlichen Bewegungsablauf den physiologischen Verhältnissen eines gesunden Kniegelenkes nachzuahmen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin zu erreichen, dass der Femurteil in Beugestellungen des Gelenkes gegenüber dem Tibiateil je nach Ansatz der Streckbänder des Beines eine sich automatisch anpassende begrenzte Bewegung nach vorn ausführen kann und dass die Endoprothese auch eine begrenzte Drehbewegung des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel zulässt und dass jegliche Schraubmontage der beiden Gelenkteile beim operativen Einbau der Prothese vermieden wird.

Wird der sattelförmige Steg mit einer führenden, beiderseits je einen freien Achszapfen bildenden, bei gestreckter Lage des Gelenkes zur unteren Stielachse exzentrisch nach hinten verlagerten starren Querachse versehen und die beiden ausgekehlten, bogenförmigen Gleitflächen und die diesen in der Strecklage angepassten Stützkufen durch eine nach hinten konische Verbreitung des Steges von vorn nach hinten in der Breite veijüngt, wobei die Achszapfen in wenigstens angenähert zur unteren Kufenfläche verlaufende, am hinteren Ende nach oben offene Führungsnuten der Stützkufen mit Spiel eingreifen und mit einer Anschlagbegrenzung der beiden Gelenkteile, ist es möglich, Femurteil und Tibiateil je in einem fertigen Stück als Einheiten herzustellen, den Femurteil mit dem offenen oberen Ende seiner Führungsnuten über die Achszapfen des Tibiateiles zu haken und dadurch jegliche Montagearbeiten durch Schraubverbindungen zu vermeiden. Dadurch, dass der Sattelsteg sich nach hinten verbreitert und umgekehrt die Gleitflächen und Stützkufen sich nach hinten in der Breite veijüngen, wird in jeder Beugelage eine begrenzte Drehbewegung des Tibiateiles zum Femurteil erreicht, wie sie beim gesunden Kniegelenk vorhanden ist, und durch das zusätzliche Spiel der Achszapfen in den Führungsnuten kann sich der Femurteil je nach Ansatz der Streckbänder des Beines, der bei jedem Patienten unterschiedlich ist, durch eine sich hieran anpassende begrenzte Bewegung nach vorn gegenüber dem Tibiateil einstellen, die ebenfalls beim natürlichen gesunden Kniegelenk vorhanden ist. Durch diesen erzielbaren physiologischen Bewegungsablauf der Protheseteile werden Überdehnungen des muskulären Kniestreckapparates gegenüber starren Achskonstruktionen vermieden. Schliesslich ist die Strecklage des Gelenkes durch einen Anschlag begrenzt, ohne dass eine Verkeilung der Teile eintritt, wobei es vorteilhaft ist, dass in der Strecklage eine Überstreckung von etwa 5° erreicht wird. Ferner wird damit noch erreicht, dass in je2

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der Beugelage des Gelenkes eine begrenzte Drehbewegung des Tibiateiles zum Femurteil entsprechend dem gesunden Kniegelenk erreicht wird und dass der Femurteil eine begrenzte Bewegung gegenüber dem Tibiateil nach vorn ausführen kann, die ebenfalls beim gesunden Kniegelenk vorhanden ist. Durch den erzielbaren physiologischen Bewegungsablauf der Prothesenteile werden Überdehnungen des muskulären Kniestreckapparates vermieden. Nach einer früheren Lösung war aber der Femurteil mit einem Befestigungsstiel im Oberschenkelknochen versehen, dessen Achse in der lotrechten längsverlaufenden Mittelebene des Gelenkspaltes lag. Dadurch konnte die im Kniescheibenband eingelagerte Kniescheibe nicht ihre natürliche Bewegung von oben aussen bogenförmig nach innen und unten unbehindert ausführen.

Um die beschriebene Kniegelenk-Prothese so auszuführen, dass auch diese natürliche Bewegung der Kniescheibe erfolgen kann, wird nach der Erfindung so vorgegangen,

dass der Befestigungsstiel des Femurteiles gegenüber der lotrechten längsverlaufenden Mittelebene des Gelenkspaltes zur äusseren Kufe versetzt auf der Kufenüberbrückung des Femurteiles befestigt ist und diese Versetzung der von oben nach unten bogenförmig seitlich nach innen erfolgenden Kniescheibenbewegung auf der durch die vordere Kufen-überbrückungsfläche und der Kufenvorderflächen gebildeten, dem natürlichen Gelenk nachgeformten Gleitfläche angepasst ist.

Damit ist es möglich, dass die Kniescheibe bei Beugebewegungen des Kniegelenkes die natürliche Gleitbewegung von aussen oben bogenförmig nach unten und innen in den Gelenkspaltraum ausführen kann, da nunmehr der innere Femurteil zur Achsebene des Befestigungsstieles einen grösseren Abstand besitzt als der äussere Femurteil, so dass die Kniescheibe damit in den Gelenkspalt auf der Gleitfläche eingleitet, die durch die Überbrückung der beiden Femurteile und die Vorderfläche der beiden Femurteile gebildet ist. Durch die Erfindung kann nunmehr auch die Bewegung der Kniescheibe eines gesunden Kniegelenkes bei einer Kniege-lenk-Prothese erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in der beispielsweise eine Kniegelenk-Endopro-these dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht der Kniegelenk-Endoprothese mit Verankerungsstielen in der Strecklage,

Fig. 2 eine Rückansicht der Prothese ohne Verankerungsstiele,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Prothese,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Oberseite der Prothese, Fig. 5 einen Querschnitt durch die Prothese in Richtung der Achse des Tibia-Verankerungsstieles,

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 eine Seitenansicht des Tibiateiles,

Fig. 8 eine Aufsicht zu Fig. 7,

Fig. 9 den Femurteil einer linken Kniegelenk-Prothese in Seitenansicht,

Fig. 10 den Femurteil in Aufsicht von oben,

Fig. 11 den Femurteil, gesehen in Richtung des Pfeiles Y der Fig. 9,

Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 18 der Fig. 10 oder 11,

Fig. 13 den Femurteil, gesehen in Richtung des Pfeiles X der Fig. 9.

Die Kniegelenk-Endoprothese besteht aus dem unteren Tibiateil 1 und dem oberen Femurteil 2, die je mit einem Verankerungsstiel 3 und 4 im Schienenbein und Oberschenkelknochen verankert werden. Die Stiele 3 und 4 verjüngen sich nach aussen und sind zur grossflächigen Abstützung mit umlaufenden Tragrippen 2a und 4a versehen, deren eine Fläche senkrecht zur Stielachse liegt. Die Stiele 3 und 4 bilden mit den Gelenkteilen 1 und 2 je eine Einheit oder sind vorteilhaft lösbar mit den Teilen 1 und 2 verbunden, wobei dann die Teile 1 und 2 je mit einem sich nach aussen verjüngenden Konuszapfen (5 und 6) (Fig. 5) versehen sind, auf die die Stiele mit entsprechendem Passsitz fest und unverdreh-bar aufsetzbar sind. Um die Stiele von den Teilen 1 und 2 lösen zu können, sind auf der Oberseite des Femurteiles 2 sich gegenüberliegende Keilnuten 7 und auf der vorderen Unterseite des Tibiateiles ebenfalls Keilnuten vorgesehen, in die keilförmige Instrumente zum Eingriff kommen können, um die Stiele zu lösen, falls z. B. die Teile 1 und 2 nach Ver-schleiss ersetzt werden müssen, während die Verankerungsstiele im Schienenbein und Oberschenkelknochen verbleiben.

Der Tibiateil 1 ist mit einem mittigen, sich vorn bei 8 nach hinten verbreiternden Sattelsteg 9 versehen, der vorn oben eine Anschlagnase 10 aufweist und auf der hinteren Hälfte eine grössere Höhe besitzt. Im Bereich dieses erhöhten Teiles ist eine gegenüber der Stielachse exzentrische Querachse gelagert, die beiderseits in vorspringende, vorteilhaft konisch auslaufende Achszapfen 11 übergeht. Beidseitig des Sattels 9 ist der Tibiateil 1 mit im Querschnitt ausgekehlten Gleitflächen 12 versehen, die bogenförmig mit steigendem Teil nach vorn verlaufen und deren Breite sich von vorn nach hinten entsprechend dem Verlauf des Sattels 9 verjüngt. Die Gleitflächen 12 sind den anatomisch gestalteten Kufen 13 kongruent angepasst, um die Funktion eines gesunden Kniegelenkes physiologisch nachahmen zu können.

Der obere Femurteil 12 besteht aus zwei Kufen 13, die mit der Unterfläche auf den Gleitflächen gleiten und teilweise auch abrollen, wobei sich die Kufen in der Breite ebenfalls von vorn nach hinten entsprechend den Gleitflächen 12 verjüngen. Diese Kufen sind am Vorderende bei 14 überbrückt, und diese Überbrückung 14 legt sich in der Strecklage des Gelenkes gegen die obere vordere Nase 10 des Sattels 9. Das hintere Ende 13a der Kufen 13 ist über ihre Oberseite hinaus nach oben verlängert.

Beide Kufen 13 sind auf dem Sattelsteg 9 zugekehrten Innenseiten, deren Verlauf dem Verlauf der Seitenflächen des Sattels angepasst ist, mit einer etwa zur unteren Kufenfläche parallelen Führungsnut 15 versehen, deren Weite grösser ist als der Durchmesser der Führungszapfen 11 und die sich im Querschnitt zum Nutboden vorteilhaft ebenfalls verjüngen. In Beugelagen des Gelenkes besitzen die Gelenkzapfen 11 ein Spiel in den Nuten, und nur in der Strecklage legen sich die Zapfen 9 gegen die untere Seitenwand der Nuten 15. Die beiden Nuten 15 sind am hinteren oberen Ende bei 15a offen, so dass der Femurteil 2 mit den offenen Nutenenden 15a in Beugelage des Gelenkes um die Zapfen 11 gehakt und dann in die Strecklage gebracht werden kann, wobei die Zapfen 11 in den Nuten 15 frei gleiten können, bis die Strecklage erreicht ist.

Durch den sich von vorn nach hinten verbreiternden Sattelsteg 9 und die sich umgekehrt in der Breite verjüngenden Gleitflächen 12 des Tibiateiles 1 und der Kufen 13 des Femurteiles 2 ist eine feste Lage der Teile 1 und 2 zueinander nur in der Strecklage des Gelenkes gewährleistet, während bei einleitender Beugebewegung sich der Femurteil zunächst mit dem Vorderteil gegenüber dem Tibiateil etwas nach vorn bewegt, wie es auch beim gesundem Kniegelenk der Fall ist, aber dabei besitzt der Femurteil durch das Spiel zwischen den Achszapfen 11 und den Führungsnuten 15 eine freie Bewegungsmöglichkeit nach vorn oder umgekehrt z.B. 7 mm, durch die sich der Femurteil je nach Ansatz der Streckbänder des Beines in seiner Vorwärtsbewegung anpasst und dadurch Überdehnungen des muskulären Kniestreckapparates ausschaltet. Weiter besteht durch das Spiel zwischen den Achszapfen 11 und den Führungsnuten 15 in Beugelagen ein

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weiterer geringer Freiheitsgrad. Durch den sich nach hinten verbreiternden Sattelsteg 9 und die sich in der Breite nach hinten verjüngenden Gleitflächen 12 und Kufen 13 ist auch in allen Beugelagen wie bei natürlichem Kniegelenk eine begrenzte Verdrehung der Teile 1 und 2 bzw. des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel möglich.

Um den Abrieb der Endoprothese zwischen den Gleitflächen und Kufen so gering wie möglich zu halten, werden der Tibiateil 1 und der Femurteil 2 aus einem Aluminiumoxyd (Sintertonerde) hergestellt. Dieses Material besitzt eine besondere Härte und zeichnet sich durch Gewebeverträglichkeit aus. Die beiden Gelenkteile I und 2 werden mit den Tragrippenstielen 3 und 4 aus Stahl fest oder wie schon erwähnt lösbar durch konische Klemmwirkung verbunden.

Der Femurteil einer Kniegelenk-Endoprothese besteht somit nach Fig. 1 bis 8 aus den beiden auf dem Tibiateil gleitenden Kufen 13b und 13c, die durch den vorderen Teil 14 mit ebener Oberfläche überbrückt sind. Die einander zugekehrten Flächen der Kufen 13b und 13c sind mit an einem Ende nach oben offenen Führungsnuten 15 für den Eingriff eines Führungszapfens des Tibiateiles versehen.

Der vordere Teil der Brücke 14 und die vorderen Teile der Kufen 13b und 13c bilden die Gleitfläche für die nicht dargestellte Kniescheibe.

Um die Kniescheibenbewegung der natürlichen Knie-5 Scheibenbewegung anzupassen, die von oben aussen bogenförmig nach unten und innen erfolgt, ist gemäss der Fig. 9 bis 13 der Befestigungsschaft 6 bzw. Befestigungsstiel im Oberschenkelknochen mit seiner Achse aus der durch den Gelenkspalt 16 von vorn nach hinten gelegten, lotrechten io Mittelebene 17 etwas nach aussen zum äusseren Femurteil 13c in die lotrechte Ebene 18 versetzt angeordnet. Da nunmehr der innere Femurteil 13b einen grösseren Abstand von der Achsebene 18 besitzt als der äussere Femurteil 13c, kann die Kniescheibe auf der vorderen Fläche der Überbrückung 15 14 und der Vorderfläche der beiden Kufen 13b und 13c von oben aussen bogenförmig nach unten und innen in den Gelenkspalt 16 eingleiten, so dass damit die natürliche Bewegung der Kniescheibe erreicht wird und damit Zerrungen des Kniescheibenbandes oder ein verstärkter Verschleiss aus-20 geschaltet werden.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

630 519 PATENTANSPRÜCHE

1. Kniegelenk-Endoprothese, bestehend aus dem unteren, durch einen unteren Stiel (5) im Schiebein zu verankernden Tibiateil (1), der beiderseits eines von vorn nach hinten verlaufenden Steges (9) je eine nach vorn bogenförmig ansteigende, im Querschnitt ausgekehlte Gleitfläche (12) aufweist, und dem im Oberschenkelknochen durch einen oberen Stiel (6) zu verankernden Femurteil (2), der mit zwei den Steg mit einer Kufenüberbrückung (14) überbrückenden, sich auf den Gleitflächen abstützenden Kufen (13) versehen ist, bei welchem Tibiateil der Steg mit einer beidseitig einen freien Zapfen (11) bildenden starren Querachse versehen ist, die hinter der Längsachse des unteren Stiels (5) angeordnet ist und sich die beiden Gleitflächen (12) und die diesen in der Strecklage angepassten Kufen (13) durch eine nach hinten konische Verbreiterung des Steges von vorn nach hinten in der Breite verjüngen, und die Zapfen (11) in wenigstens angenähert parallel zu den unteren Kufenflächen verlaufenden, an den hinteren Enden nach oben offenen Führungsnuten (15,15a) der Kufen (13) mit Spiel eingreifen und die Strecklage der Gelenkteile (1,2) anschlagbegrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Stiel (6) am Femurteil (2) gegenüber der lotrechten längsverlaufenden Mittelebene (17) des Gelenkspaltes (16) zur aussenliegenden Kufe (13c) versetzt auf der Kufenüberbrückung (14) befestigt ist, und dass diese Versetzung eine von oben nach unten bogenförmig seitlich nach innen erfolgende Kniescheibenbewegung auf der durch die vordere Kufenüberbrückungsflä-che und die Kufenvorderflächen gebildeten, dem natürlichen Gelenk nachgeformten Gleitfläche ermöglicht.

2. Endoprothese nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Beugestellung des Gelenkes die Gleitflächen (12) und Kufen (13) zwischen sich ein Spiel aufweisen und die Achszapfen (11) im Durchmesser kleiner sind als die Weite der Führungsnuten (15).

3. Endoprothese nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achszapfen (11) zu ihren Enden und Weiten der Führungsnuten (15) sich zu ihrem Boden verjüngen.

4. Endoprothese nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strecklage des Gelenkes (1,2) der vordere Teil der Überbrückung (14) der Kufen (13) gegen eine vordere obere Nase (10) des Sattelsteges (9) anliegt und die Achszapfen (11) gegen die untere Seitenwand der Nuten (15) anliegen.

5. Endoprothese nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tibiateil (1) mit einem nach unten verlaufenden konischen Zapfen (5) und der Femurteil mit einem nach oben gerichteten und nach vorn versetzten Konuszapfen (6) versehen ist, auf die sich konisch veijün-gende Stiele (3,4) unverdrehbar aufschiebbar sind, die mit umlaufenden Tragrippen (3a, 4a) versehen sind, deren Ab-stützflächen senkrecht zur Stielachse liegen.

6. Endoprothese nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tibiateil (1) und der Femurteil (2) aus einem Aluminiumoxid hergestellt sind.