CH650919A5 - Kniegelenk-prothese. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Prothese gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Derartige Kniegelenk-Prothesen sind normalerweise implantierbar und umfassen Femor- und Tibiateile, die im Kniegelenk ineinandergreifen, es ersetzen und zugleich das Bein in Beugestellung stabilisieren.

Bei der Entwicklung von Kniegelenk-Prothesen hat man sich zunehmend auf Ausführungen konzentriert, bei denen die Kontaktflächen des Oberschenkels (Femor) mit dem Schienenbein (Tibia) durch entsprechende Teile der Prothese ersetzt werden. Ferner wurden Anstrengungen zur Entwicklung von sogenannten stabilisierten Prothesen unternommen, bei denen ein Gelenkkopf (condylos), Gelenkkugeln, Gelenkstifte oder Gelenkpfannen die Bewegung im künstlichen Gelenk kontrollieren. Normalerweise erlauben dabei die üblichen Prothesen dieser Art, die auch totale Prothesen genannt werden, eine Vor- und Rückwärtsbewegung, eine seitliche Winkelstellung sowie eine Rotation etwa so, wie dies bei anatomischen Kniegelenken möglich ist. Für den Zusammenhalt des künstlichen Kniegelenks werden dabei die natürlichen Bänder und Ligamente des Knies verwendet. In einigen Fällen reicht aber dieses Gewebe nicht aus, um dem künstlichen Knie die nötige Stabilität zu verleihen. Derartige Prothesen sind dann sehr anfällig auf Verschiebungen und deshalb nicht sehr nützlich als Ersatz für die normale Funktion.

Scharnier/Kugel/Pfannen-Kniegelenk-Prothesen verleihen dagegen einem Knie nicht die natürlichen Bewegungsfähigkeiten des anatomischen Kniegelenks. Aus diesem Grunde werden sie nur bei solchen Patienten als zweckmässig erachtet, bei denen die Bänder und Ligamente unzulänglich weiches Gewebe aufweisen und somit dem künstlichen Knie nicht genügend Stabilität verleihen können. In diesem Falle kann aber die Funktionsfahigkeit nicht wieder hergestellt werden, weshalb das Kniegelenk nicht mehr normal arbeiten kann. Zudem verliert der Patient in diesem Falle leicht das Vertrauen in die Mechanik der Prothese und Fehlfunktionen durch Verschiebungen der Komponenten sind bei den stabilisierten Prothesen häufiger als bei den totalen Prothesen.

Im US-Patent Nr. 4 213 209 ist eine Kniegelenk-Prothese beschrieben, bei der die Eigenschaften der totalen und der stabilisierenden Ausführungen weitgehend vereinigt sind. Diese Prothese besitzt die Funktionseigenschaften der totalen Prothese, wobei sie zugleich den Vorteil der begrenzten übermässigen Relativbewegung besitzt, wie dies bei stabilisierten Prothesen der Fall ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber der im erwähnten US-Patent genannten verbesserte Ausführung zu schaffen. •

Diese Aufgabe ist mittels der Merkmale im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruches gelöst, wobei Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen umschrieben sind.

Nachfolgend wird ein Ausfuhrungsbeispiel der erfin-dungsgemässen Kniegelenk-Prothese anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

.Fig. 1 bis 3 je eine Ansicht des Femurteils der Prothese von oben, von der Seite und von hinten;

Fig. 4 bis 6 je eine Ansicht des Tibiateils der Prothese von oben, von der Seite und von hinten; und

Fig. 7A bis 7F sechs Längsschnitte durch die Prothese, welche die ineinander wirkenden Komponenten in verschiedenen Stellungen zwischen einer voll ausgestreckten bis zu einer voll gebeugten Haltung darstellen.

Die Femoralkomponenten umfassen zwei gleichartige, seitlich beabstandete Femoralcondylarteile 10 ünd 12 gemäss Fig. 1, die jeweils in weich verlaufender, konvexer Kurvenform ausgebildet sind, damit sie der Kurvenform eines anatomischen Femoralcondylus auch seitlich in konvexer Form entlang der Ausdehnung nach vorne und nach hinten ähneln. Der vordere Teil des Condylarteils geht weich in die konvex geformten, seitlichen Teile 14a und 14b des Patellarteils 14 über, wobei der Medialabschnitt 14c konkav und

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von unten nach oben konvex geformt ist, während er am untersten Teil einen Steg durchschneidet. Der Steg 16a ist ein Teil eines schachtelähnlichen Intercondylarteils 16, der zusammen mit dem Patellartil 14 die condylaren Abschnitte verbindet. Zwei seitlich voneinander beabstandete Seitenwände 16b und 16c der Ausnehmung verbinden die Kanten des Steges 16a mit den inneren Kanten des Condylarteils. Ein Loch 18 im Steg 16a erlaubt es der Gelenkflüssigkeit und dem Gewebe leichter einzudringen und anzuwachsen, damit eine bessere Integration der Komponente mit der anatomischen Struktur gewährleistet ist.

Die Oberfläche des der Femor entgegengerichteten Fe-morteils ist flach und falls die «Facetten» der einzelnen Fe-moralcondylarteile 10 und 12 durch ein schmales Band verbunden sind, ergibt dies einen Schliesseffekt, der die Komponenten sicher mit dem benutzten Zement verbindet, um die Femorkomponenten an der Femor zu befestigen.

Der Steg 16a im Intercondylarteil 16 ist normalerweise flach, zeigt einen leichten Knick zwischen zwei flachen Oberflächen und läuft praktisch horizontal oder parallel zu einer gegebenen Basisfläche. Von hinten nach oben ist der Steg zu einer querlaufenden, konvexen Nockenstösselfläche 20 am hinteren Ende geneigt. Die Einkerbungen an der inneren Kante im hinteren Abschnitt des Condylarteils (Fig. 3) dienen chirurgisch-technischen Zwecken und haben nichts mit der anatomischen Struktur oder Funktion der Prothese zu tun. Die Femorkomponente wird vorzugsweise nach der üblichen chirurgischen Güteklasse aus dauerhaftem Metall, beispielsweise aus 316L, rostfreiem Stahl oder aus einer Chrom-Kobalt-Molybden-Legierung nach ASTM-Standard F75-74 hergestellt. Alle dem lebenden Knochen zugekehrten Oberflächen sind hochpoliert. Der Femoralteil ist symmetrisch in bezug auf eine vertikale, antero-posteriore Mittelebene, damit er für beide Knie benutzt werden kann.

Der Tibiateil (Fig. 4 bis 6) besteht vorzugsweise aus einem den chirurgischen Anforderungen entsprechenden Kunststoff mit niederem Reibungskoeffizient, hoher Dichte und niedriger Abnutzung, beispielsweise RCH-1000, und wird symmetrisch zu einer vertikalen, antero-posterioren Mittelebene für die Verwendung auf der linken oder rechten Seite ausgeformt. Diese Tibiakomponente besteht aus einem länglichen, abgerundeten, scheibenähnlichen Plateauteil 30, wobei die Flächen des Oberteils praktisch flach sind und von vorne gegen hinten leicht abfallen. Jede der seitlich angebrachten und voneinander beabstandeten, länglichen Einbuchtungen 32 und 34 nimmt eine der Femoralcondylarteile auf, wobei der ineinanderpassende oder «eingenistete» Halt des Femorteils das Prothese-Gelenk stabilisiert, jedoch trotzdem eine antero-posteriore, fortschreitende Bewegung, eine seitliche Angulation und Rotation ermöglicht, wobei alle diese Bewegungsabläufe auch in der Funktion eines normalen anatomischen Kniegelenkes vorkommen. Der seitliche Kurvenverlauf ist leicht grösser als der des seitlichen Kurvenverlaufs der Femoralcondylarteile.

Ein kielförmiger Befestigungspfosten 36 erstreckt sich von der unteren Fläche des Plateauteils 30. Ein Zement kann in die Schlitze 38 der Wände des Pfostens 36 und in Schlitze 40 in der unteren Fläche des Plateauteils 30 zur Befestigung der Tibiakomponente mit dem Zement eindringen.

Ein Stabilisierungspfosten 42 erstreckt sich vom oberen Teil des Plateauteils 30 zwischen den Einbuchtungen nach oben und wird vom Intercondylarteil 16 aufgenommen. Der Pfosten 42 ist von der Seite her betrachtet etwa dreieckig und hat zwei parallele Seitenflächen sowie eine konkave Nocken-fläche 42a am unteren Teil der hinteren Fläche sowie eine vordere Fläche, die von vorne gegen oben hin in einem bestimmten Winkel zu einer gegebenen Bezugslinie, rechtwinklig zur Achse des gestreckten Beines ansteigt. Die seitlichen

Flächenteile des Stabilisierungspfostens 42 haben einen genügenden Abstand von den Seitenwänden oder Begrenzungen der femoralintercondylaren Ausnehmung, um eine normale seitliche Angulation und Rotation der Kniegelenk-Prothese zu ermöglichen.

Beim ausgestreckten Bein ist eine praktisch stabile Stellung durch die Einnistung des Femoralcondylarteils in die Einbuchtungen des Plateauteils 30 der Tibia gewährleistet, wobei der Stabilisierungspfosten 42 und die Ausnehmung 16 im Intercondylarteil in der Richtung von vorne nach hinten nicht im Eingriff sind. Bei leichter Beugung (Fig. 7B und 7D) verbleiben der Stabilisierungspfosten 42 und die Ausnehmung funktionell in Ruhestellung, doch sobald die Durchbeugung zunimmt, steigt die Tendenz, dass die Nockenstösselfläche 20 mit der hinteren Fläche des Stabilisierungspfostens 42 in Eingriff kommt, wobei die Kniesehnenmuskeln des Oberschenkels die Tibia nach hinten ziehen, um sie nach hinten zu verschieben. Im Bereich des Beugungswinkels von 40 bis 50° (Fig. 7E) greift die Nockenstösselfläche 20 in die Nockenfläche 42A ein, und wenn die Beugung in diesem Punkt weiter zunimmt, rollen die Femoralcondylarteile 10, 12 zurück in die Tibia-Einbuchtungen (Fig. 7F), wobei sich die Berührungszone zwischen den Condylen und den Einbuchtungen nachher (Fig. 7E und 7F) zu einer Stelle nahe dem hinteren Ende des Tibia-Plateauteils 30 bei voll durch-bogenem Gelenk verschieben. Diese Verschiebung und das Ansteigen des Plateauteils 30 erlauben einen hohen Durchbeugungsgrad ohne gegenseitige Behinderung des hinteren Femorendes mit dem hinteren Ende des Tibiateiles.

Der Pfosten 42 und der Intercondylarteil 16 stabilisieren die Gelenkfunktionen in der Nähe und bei voller Beugung, sie kontrollieren die vorderen und die hinteren Stellungen der Femor und verhindern eine Verschiebung nach vorne.

Wird das Knie einer starken, nicht gezeigten Ausstrek-kung von etwa 15° unterworfen, so rollt der Vorderteil des oberen Steges 16a im Intercondylarteil 16 zurück in Eingriff mit der Vorderfläche des Tibia-Pfostens und verhindert eine nachträgliche Verschiebung der Femor.

Nachfolgend sind die prinzipiellen Verbesserungen des vorliegenden Kniegelenkes noch einmal zusammengefasst:

1. Eine querlaufende, konvexe Nockenfläche am hinteren Ende der oberen Wand der femoral-interkondylaren Ausnehmung greift in eine konkave Nockenfläche am unteren, hinteren Teil des Tibia-Pfostens ein, wenn das Kniegelenk beinahe durchgebeugt ist und drückt dabei auf die Kontaktzonen zwischen den Femoralcondylarteilen und den Tibia-Einbuchtungen, sobald die Durchbeugung den Höchstwert erreicht;

2. der Tibia-Plateauteil fällt nach unten und nach hinten ab; und

3. die obere Wand der femoralen Ausnehmung ist praktisch flach und fällt leicht von vorne nach hinten relativ zu einer Bezugsebene ab und greift nur bei starker Ausstrek-kung in den Tibia-Pfosten ein.

Die drei genannten Vorteile teilt die vorliegende Erfindung mit dem Stand der Technik, während die nachfolgenden Vorteile nur bei der vorliegenden Erfindung vorhanden sind;

A) Die Mitnehmerwirkung zwischen dem Tibia-Pfosten und der femoral-intercondylaren Ausnehmung, die in der Nähe und bei voller Durchbeugung des Gelenkes erfolgt, wirkt in einer Region nahe beim Tibia-Plateauteil in hebelartiger Weise, um die Verschiebungsneigung der Tibiateile herabzusetzen.

B) Die Mitnehmerwirkung in der Nähe und bei voller Durchbeugung bringt die Femorteile nachträglich zum Gleiten, worauf der Beugungswinkel zunimmt, ohne dass eine

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Behinderung zwischen den hinteren Flächen des Femoral-condylarteils und dem hinteren Tibiateil stattfindet.

C) Die Neigung des Tibiaplateaus von vorne nach hinten erhöht den Beugebereich des Gelenkes durch das Absenken des hinteren Teils des Tibia-Plateaus, wobei gleichzeitig der Vorderteil auf gleicher Höhe bleibt, was zu einem guten «Einnisten» des Femoralcondylarteils in die Tibia-Einbuch-tung bei gestrecktem Bein führt, woraus ein stabilisierender Effekt beim gestreckten Bein gegen ein Verschieben der Femor nach vorne resultiert.

D) Im allgemeinen ist sowohl das anatomische als auch das prothetische Kniegelenk inhärent stabil, wenn der Patient mit gestreckten Beinen steht, wobei die Einnistung des Femoralcondylarteils auf dem Tibiaplateau, das Körpergewicht, das üblicherweise über den Knien zentriert ist, sowie der Status der Ligamente und Bänder die Kniegelenkstabilität favorisieren. Bei prothetischen Kniegelenken ist es deshalb im allgemeinen überflüssig, eine spezielle Stabilisierung durch Eingriff zwischen dem Tibia-Pfosten und der femoralen intercondylaren Ausdehnung bei gestrecktem Bein vorzusehen.

E) Der horizontale, obere Steg der femoralen intercondylaren Ausnehmung erleichtert die Implantation der Tibiatei-le, da sie dem Chirurgen den vollen Raum für das Einfügen der Tibiateile zwischen der implantierten Femorpartie und der Tibia lässt, die dann durch Niederdrücken an ihren Platz gebracht wird.

D) Während der vollen Ausstreckimg ist die Gelenkstabilität herabgesetzt, wobei die Erfindung eine Stabilität gegen eine hintere Verschiebung der Femor während der vollen Ausstreckung durch den Eingriff zwischen der vorderen Wand des Pfostens und dem hinteren Teil des Steges der Ausnehmung gewährleistet.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Kniegelenk-Prothese mit a) einer Femoralkomponente mit zwei voneinander be-abstandeten Condylarteilen mit jeweils einer von vorne nach hinten leicht konvex gebogenen Aussenfläche, die weitgehend dem seitlichen Profil einer anatomischen Femuralcon-dyle entspricht und seitlich leicht konvex durch eine Ausdehnung von vorne nach hinten verläuft, wobei ein schachtelartiger Intercondylarteil die Condylarteile verbindet; und b) einer Tibiakomponente mit einem Plattformteil, dessen Oberfläche zwei seitlich voneinander beabstandete Einbuchtungen einschliesst, die jeweils zum Empfang eines der Condylarteile der Femoralkomponente in einem nestartigen Verhältnis ausgelegt sind, wobei sich ein Pfosten nach oben von der Plattformoberfläche zwischen den Einbuchtungen zur Aufnahme in den Intercondylarteil der Femoralkomponente erstreckt;

   dadurch gekennzeichnet, dass m) der Intercondylarteil (16) eine Vertiefung definiert, die sich nach unten gegen die Tibiakomponente öffnet und beabstandete Seitenwände (16b, 16c) einschliesst, wobei ein oberer Steg (16a) die Seitenwände verbindet und parallel zu einer Bezugsebene senkrecht zur nominellen Achse des ausgestreckten Schenkels erstreckt, wobei eine querverlaufende, konvex gebogene Nockenfläche (20) am hinteren Ende des Steges (16a) vorhanden ist; und n) der Tibiapfosten (36) eine hintere Fläche (30) mit einem konkav gebogenen Nockenteil benachbart zur Verbindungsstelle zwischen dem Pfosten und der Plattformfläche aufweist, wobei der Pfosten für eine Berührung durch die Nockenfläche am Intercondylarteil (16) bei der Biegung des Schenkels ausgelegt ist, und eine Tendenz des Femorteils darin besteht, eine Vorwärtsbewegung bezüglich des Tibias und eine Berührung der Zonen der Femoralcondylarflächen der Femoralkomponente und der Einbuchtungen (32, 34) der Tibiakomponente hinten als Grad der Zunahme der Schenkelbiegung zu bewirken.
2. 2. Kniegelenk-Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungspfosten (36) im Seitenprofil dreieckig ist und eine praktisch gerade Vorderfläche einschliesst, die mit der Bezugsebene einen spitzen, schiefen Winkel bildet, und dass ein Vorderteil des Steges (16a) in die Vorderfläche des Befestigungspfostens (36) nur bei stärkster Ausdehnung des Schenkels eingreift.
3. 3. Kniegelenk-Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorderabschnitt des Steges (16a) der Vertiefung der Femoralkomponente unter einen spitzen Winkel nach unten und nach vorne abfällt, um einen Eingriff mit der Vorderfläche des Befestigungspfostens (36) bei stärkster Ausdehnung des Schenkels zu bewirken.
4. 4. Kniegelenk-Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Fläche der Tibiakomponente unter einen spitzen Winkel nach unten und nach hinten bezüglich der Bezugsebene abfallt, um einen höheren Durchbiegungsgrad des Schenkels ohne Einfluss zwischen dem anatomischen Femorteil und dem Hinterteil der Tibiakomponente zu bewirken.