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Die
Erfindung betrifft eine gekoppelte Knieendoprothese mit einem eine
obere Lagerfläche
aufweisenden Tibiateil, einem auf der Lagerfläche aufliegenden, auf dieser
um eine senkrecht auf der Lagerfläche stehende Drehachse verdrehbaren,
auf seiner Oberseite Lagerschalen für ein Femurteil aufweisenden
Meniskusteil, mit einem Femurteil mit sich in den Lagerschalen abstützenden
Gleitflächen,
mit einem das Femurteil mit einem Lagerzapfen gelenkig verbindenden
Scharniergelenk und mit einer Lagerhülse im Tibiateil, die koaxial
zu der Drehachse des Meniskusteils am Tibiateil angeordnet ist,
das Meniskusteil durchsetzt und in die der Lagerzapfen frei drehbar und
axial verschieblich eintaucht.
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Bei
diesem Typ von Knie-Totaiendoprothesen handelt es sich um Prothesen,
die durch das Scharniergelenk über
einen Kopplungsmechanismus verbunden sind. Dieser hohe Kopplungsgrad
erlaubt es, daß auch
hohe Instabilitäten
des Kniegelenks mit diesem Prothesentyp zuverlässig versorgt werden können.
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Neben
der Beugung ist es bei Knieendoprothesen dieser Bauart auch möglich, das
Femurteil gegenüber
dem Tibiateil um die Drehachse gegeneinander zu verdrehen, dabei
verdreht sich das Meniskusteil gegenüber dem Tibiateil, und das
Femurteil bleibt in den Lagerschalen des Meniskusteils abgestützt. Eine
Begrenzung dieser Drehbewegung erfolgt bei Endoprothesen dieser
Bauart entweder gar nicht oder dadurch, daß die Verdrehung des Meniskusteils
ge genüber
dem Tibiateil durch entsprechende Anschläge begrenzt wird (
US 5,370,701 A ). Dabei besteht
aber die Gefahr, daß auch
bei gegen einen Anschlag verdrehtem Tibiateil das Femurteil gegenüber dem
Tibiateil noch weiter verdreht wird, allerdings verlassen dann die
Gleitflächen
des Femurteils die Lagerschafen des Meniskusteifs und die flächige Abstützung der
Gleitflächen
in den Lagerschalen geht verloren. Dies kann zu erhöhter Abnützung führen, da
nur noch Punkt- oder Linienkontakt zwischen den Gleitflächen und
den Lagerschalen besteht.
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Dieselbe
Schwierigkeit ergibt sich bei anders gebauten Konstruktionen, bei
denen eine Drehung von Femurteil und Tibiateil ausschließlich dadurch
ermöglicht
wird, daß bei
unverdrehbarem Tibiateil die Gleitflächen des Femurteils bei dessen
Verdrehung aus den Lagerschalen des Meniskusteils austreten.
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Es
sind weiterhin Knieendoprothesen dieses Typs bekannt, bei denen
eine Drehsicherung zwischen Femurteil und einem drehfesten Meniskusteil dadurch
erfolgt, daß das
Femurteil in der Streckstellung der Endoprothese mit einem entsprechend
geformten Vorsprung in eine Vertiefung des Meniskusteils eingreift.
Eine solche Drehbegrenzung wirkt aber nur in der Streckstellung,
sobald das Femurteil gegenüber
dem Tibiateil gebeugt wird, wird diese Drehbegrenzung aufgehoben
und die beiden Teile sind unbegrenzt gegeneinander verdrehbar (AXEL
II Prothese der Firma Aesculap France S.A.; RT-PLUS Solution Prothese
der Firma Plus Endoprothetic; Endo-Modell Rotationskniegelenk der
Firma Waldemar Link).
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, bei einer gekoppelten Knieendoprothese
der gattungsgemäßen Art
eine Drehbegrenzung zwischen Femurteil und Tibiateil zu schaffen,
die sicherstellt, daß der
Kontakt zwischen den Gleitflächen
und den Lagerschalen von Femurteil beziehungsweise Meniskusteil
erhalten bleibt und die über
einen größeren Beugebereich von
Femurteil und Tibiateil wirksam ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gekoppelten Knieendoprothese der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Meniskusteil um die Drehachse anschlagfrei drehbar ist, daß die Lagerhülse um die
Drehachse unverdrehbar an dem Tibiateil gehalten ist und daß die Lagerhülse an ihrem
dem Tibiateil abgewandten oberen Ende seitliche Anschlagflächen aufweist,
an denen das Femurteil oder an ihm gehaltene Teile bei einer Drehung des
Femurteils um die Drehachse anschlagen und damit den Drehwinkel
des Femurteils gegenüber dem
Tibiateil bei einer Drehung um die Drehachse begrenzen.
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Bei
einer solchen Ausgestaltung bleibt der Kontakt zwischen Gleitflächen des
Femurteils und Lagerschalen des Meniskusteils aufgrund der freien Drehbarkeit
des Tibiateils in jedem Fall erhalten, andererseits wird die Verdrehung
des Femurteils gegenüber
dem Tibiateil durch die am Tibiateil drehfest gehaltene Lagerhülse begrenzt,
die mit ihren Anschlagflächen
mit dem Femurteil selbst oder mit an ihm gehaltenen Teilen in Kontakt
kommt, wenn der maximale Drehwinkel erreicht ist. Ein solcher Anschlag
kann über
einen größeren Beugebereich
von Femurteil und Tibiateil erfolgen und stellt somit über einen
großen
Beugebereich sicher, daß maximale Drehwinkel
nicht überschritten
werden.
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Die
Anschlagflächen
der Lagerhülse
können eben
ausgebildet sein.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, daß diese Anschlagflächen parallel
zur Drehachse verlaufen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Abstand der Anschlagflächen von
der Mitte der Lagerhülse
aus zu ihrer Außenseite
hin abnimmt.
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Insbesondere
können
die Anschlagflächen dabei
gegenüber
eine senkrechten Mittelebene der Lagerhülse um einen Winkel geneigt
sein, der dem maximalen Drehwinkel des Femurteils gegenüber dem
Tibiateil entspricht. Dies führt
dazu, daß entsprechende
Anlageflächen
am Femurteil oder an einem am Femurteil gehaltenen Teil bei Erreichen
des maximalen Drehwinkels flächig
an diese Anschlagflächen
anschlagen, dadurch wird der Verschleiß minimiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß die
Lagerhülse
in eine Aufnahmebuchse des Tibiateils um deren Längsachse frei drehbar eingesteckt
ist und daß beim
Einstecken Vor- und Rücksprünge an der
Lagerhülse
und am Tibiateil ineinandergreifen und die Lagerhülse dadurch
in der Aufnahmebuchse gegen eine Drehung um die Längsachse
sichern. Die drehfeste Verbindung zwischen Lagerhülse und
Tibiateil wird also einfach durch die Vor- und Rücksprünge erreicht, die beim Einschieben
der Lagerhülse
in die Aufnahmebuchse formschlüssig
ineinandergreifen.
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Es
ist günstig,
wenn die Aufnahmebuchse in einem Ringflansch auf der oberen Lagerfläche des Tibiateils
endet, der als Drehlager für
das Meniskusteil dient.
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Dieser
Ringflansch kann nach oben abstehende Vorsprünge tragen, die zur Drehsicherung
in entsprechend geformte Rücksprünge der
Lagerhülse eingreifen.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Lagerhülse
zu einer senkrechten Ebene symmetrisch ausgebildet ist und wahlweise
in einer von zwei um 180° verdrehten
Stellungen drehfest in die Aufnahmebuchse einsetzbar ist.
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Bei
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß das
Femurteil selbst Anlageflächen
trägt,
die durch Anlage an den Anschlagflächen der Lagerhülse die
Drehung des Femurteils relativ zum Tibiateil begrenzen.
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Die
Anlagefläche
des Femurteils verläuft
dabei vorzugsweise koaxial zur Schwenkachse des Scharniergelenks.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist dagegen vorgesehen, daß zwischen
das Femurteil und den Lagerzapfen auf beiden Seiten desselben je
ein eine Lagerwelle des Scharniergelenks umgebende Lagerscheibe
eingelegt ist, die in einem über
die Lagerwelle vorstehenden, diese konzentrisch umgebenden Bereich
Anlageflächen
trägt,
die durch Anlage an den Anschlagflächen der Lagerhülse die
Drehung des Femurteils relativ zum Tibiateil begrenzen.
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Die
Lagerscheiben werden vorzugsweise um die Schwenkachse unverdrehbar
am Femurteil gehalten.
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Eine
besonders günstige
Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Abstand der Anlageflächen von den
Anschlagflächen
bei gegenüber
dem Tibiateil unverdreh tem Femurteil bei verschiedenen Schwenkwinkel
des Femurteils gegenüber
dem Lagerzapfen und damit gegenüber
der Lagerhülse
unterschiedlich ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, durch unterschiedliche
Wahl dieses Abstandes den maximalen Drehwinkel festzulegen, der
bei einem bestimmten Beugewinkel zwischen Femurteil und Tibiateil
zugelassen wird.
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So
ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen den Anlageflächen und
den Anschlagflächen von
einer Streckstellung des Femurteils relativ zum Tibiateil zu einer
Beugestellung hin zunimmt. Damit wird bei zunehmender Beugung auch
der maximale Drehwinkel zwischen Femurteil und Tibiateil größer, dies
entspricht auch den anatomischen Verhältnissen.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, daß die
Anlageflächen
bei vollständiger
Streckung des Femurteils gegenüber
der Lagerhülse
dicht an den Anschlagflächen
des Tibiateiles anliegen. Mit anderen Worten wird bei vollständig gestrecktem
Kniegelenk eine Drehung um die Drehachse vollständig verhindert, sobald das
Femurteil gegenüber
dem Tibiateil gebeugt wird, wird jedoch eine Drehbewegung zugelassen,
deren Größe vom Abstand
der Anlageflächen
und der Anschlagflächen
in der jeweiligen Beugestellung abhängt.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Anlagefläche als
koaxial zur Lagerwelle des Scharniergelenkes verlaufende stetig ansteigende
Rampe ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich ausgehend von der Streckstellung über den Beugewinkel
eine stetige Zunahme des maximalen Drehwinkels, wobei durch die
Ausgestaltung der Steigung der Rampe dem Konstrukteur eine volle Gestaltungsmöglichkeit über die
Abhängigkeit
zwischen maximalem Drehwinkel und Beugewinkel zur Verfügung steht.
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Es
ist günstig,
wenn die Lagerscheiben aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus
Polyethylen.
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Die
Lagerscheiben können
die Lagerwelle des Scharniergelenks mit einem Ringflansch umgeben,
der in eine Lageröffnung
des Femurteils eingreift. Damit bilden die Lagerscheiben zusätzlich auch
eine Lagerung für
die Lagerwelle im Femurteil aus.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1 eine
Explosionsdarstellung einer gekoppelten Knieendoprothese;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Scharniergelenks der Endoprothese
der 1 in gestreckter Stellung;
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3 eine
Schnittansicht längs
Linie 3-3 in 2;
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4 eine
Ansicht ähnlich 2 bei
um etwa 80° gebeugtem
Kniegelenk und
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5 eine
Schnittansicht längs
Linie 5-5 in 4.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Knieendoprothese 1 umfaßt ein Tibiateil 2,
ein Femurteil 3 und ein zwischen den beiden angeordnetes
Meniskusteil 4.
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Am
Tibiateil 2 ist an der Oberseite eines Haltezapfens 5,
der in den Markraum eines Tibiaknochens eingeschoben wird, eine
quer zur Längsrichtung
des Haltezapfens 5 verlaufende Tibiaplatte 6 gehalten,
deren ebene Oberseite eine Lagerfläche 7 für das an
seiner Unterseite ebene Meniskusteil 4 bildet. Die Tibiaplatte 6 wird
von einer zylindrischen Aufnahmebuchse 8 durchsetzt, deren
Längsachse
senkrecht zur Lagerfläche 7 verläuft und
die die Lagerfläche 7 in
Form eines Ringflansches 9 überragt. Auf zwei gegenüberliegenden
Seiten trägt
dieser Ringflansch 9 zwei nach oben abstehende Vorsprünge 10, 11.
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Das
Meniskusteil 4, das im Gegensatz zu dem metallischen Tibiateil 2 und
dem metallischen Femurteil 3 aus einem Kunststoff besteht,
insbesondere aus Polyethylen, überdeckt
im wesentlichen die gesamte Lagerfläche 7 und weist eine
zentrale, im Querschnitt kreisförmige
Durchbrechung 12 auf, die mit ihrer Innenwand an der Außenseite
des Ringflansches 9 dicht anliegt, so daß der Ringflansch 9 ein Drehgelenk
für das
Meniskusteil 4 ausbildet, dieses ist somit auf der Lagerfläche 7 um
eine Drehachse verdrehbar, die mit der Längsachse der Aufnahmebuchse 8 zusammenfällt.
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Zu
beiden Seiten der Durchbrechung 12 sind auf der Oberseite
des Meniskusteils 4 jeweils eine konkave Lagerschale 12, 13 eingearbeitet.
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In
die Aufnahmebuchse 8 ist von oben her eine Lagerhülse 15 eingesteckt,
die einen zylindrischen unteren Abschnitt 16 und einen
annähernd quaderförmigen Kopf 17 aufweist.
An zwei gegenüberliegenden
Seiten 18, 19 des Kopfes sind Ausnehmungen 20 eingearbeitet,
die in ihrer Form komplementär
zu den Vorsprüngen 10, 11 ausgebildet
und nach unten offen sind. Beim Einstecken der Lagerhülse 15 in
die Aufnahmebuchse 8 treten die Vorsprünge 10, 11 in
die entsprechenden Ausnehmungen 20 des Kopfes 17 ein
und legen dadurch die Lagerhülse 15 drehfest
in der Aufnahmebuchse 8 fest. Der Kopf 17 ragt
dabei über
das Meniskusteil 4 nach oben hervor.
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Das
Femurteil 3 weist in ähnlicher
Weise wie das Tibiateil 2 einen Haltezapfen 21 auf,
der in den Markraum des Femurknochens eingeschoben wird, und der
an einem Ende zwei im Abstand zueinander und parallel zueinander
verlaufende gebogene Gleitflächen 22, 23 trägt, die
bei montierter Knieendoprothese in die Lagerschalen 13, 14 eintauchen
und sich in diesen abstützen.
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Zwischen
den beiden Gleitflächen 22, 23 ist eine
durch zwei senkrechte Seitenwände 24 begrenzte
Lagerkammer 25 ausgebildet. Die beiden Seitenwände 24 weisen
je eine Lageröffnung 26 auf, die
der Lagerung einer die Lagerkammer 25 quer durchsetzenden
Lagerwelle 27 dienen. Zur Lagerung der Lagerwelle 27 werden
zwei Lagerscheiben 28, 29 auf die Lagerwelle 27 aufgesteckt,
diese umgeben die Lagerwelle 27 mit einem seitlich von
den Lagerscheiben 28, 29 abstehenden ringflanschförmigen Bund 30,
der in die Lageröffnungen 26 hineinragt
und somit die Lagerwelle definiert in den Lageröffnungen 26 hält. Diese
Lagerscheiben sind vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt,
beispielsweise aus Polyethylen.
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Zwischen
den beiden Lagerscheiben 28, 29 ist auf der Lagerwelle 27 mittels
eines die Lagerwelle 27 umgebenden Lagerringes 31 ein
radial von diesem abstehender Lagerzapfen 32 gelagert,
der in den komplementär
zu ihm ausgebildeten Innenraum 33 der Lagerhülse 15 eintaucht.
Auf diese Weise werden das Femurteil 3 einerseits und das
Tibiateil 2 andererseits über ein Scharniergelenk miteinander schwenkbar
verbunden. Dieses Scharniergelenk ist jedoch in seiner Höhe relativ
zum Tibiateil 2 verschiebbar, da der Lagerzapfen 32 in
der Lagerhülse 15 in
axialer Richtung frei verschiebbar ist. Der Abstand von Femurteil 3 und
Tibiateil 2 wird durch die Anlage der Gleitflächen 22 und 23 an
den Lagerschalen 13 beziehungsweise 14 bestimmt.
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Der
Kopf 17 der Lagerhülse 15 ragt
in die Lagerkammer 25 hinein und steht mit seinen einander gegenüberliegenden
Seitenflächen 34, 35 den
Lagerscheiben 28, 29 gegenüber (2 bis 4).
Die Seitenflächen 34 und 35 des
Kopfes 17 sind dabei in gleicher Weise in zwei ebene Teilflächen unterteilt, die
jeweils von der Mitte des Kopfes 17 aus schräg zu den
Seiten 18 und 19 des Kopfes 17 verlaufen,
jeweils zwei der einander gegenüberliegenden
Teilflächen 36, 37 bilden
Anschlagflächen
aus, die bei einer Verdrehung des Femurteils 3 um die durch
die Lagerhülse 15 definierte
Drehachse relativ zum Tibiateil 2 an einer der Lagerscheiben 28 beziehungsweise 29 anschlagen
und damit die Drehbewegung begrenzen.
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Wenn
Lagerscheiben 28, 29 verwendet werden, die längs ihres
Umfanges dieselbe Dicke haben, wird dieser maximale Drehwinkel für alle Beugewinkel
des Femurteils 3 gegenüber
dem Tibiateil 2 gleich sein, also von der vollständigen Streckung
bis zur vollständigen
Beugung. Die dem Kopf 17 zugewandte Innenseite der Lagerscheiben 28, 29 bildet
dann jeweils eine Anlagefläche 38, 39 aus,
die an einer der Teilflächen 36 oder 37 des
Kopfes 17 anschlägt.
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Bei
der Ausgestaltung der 2 bis 4 ist eine
spezielle Formgebung der Lagerscheiben 28, 29 vorgesehen.
Diese Lagerscheiben 28, 29 sind zunächst gegen
eine Drehung um die durch die Lagerwelle 27 definierte
Schwenkachse gesichert am Femurteil 3 gehalten, dies kann
erfolgen durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Vorsprung
am Femurteil 3, der in einen entsprechenden Rücksprung 40 am
Umfang der Lagerscheiben 28, 29 eingreift. Die
Anlageflächen 38 und 39 der
Lagerscheiben 28 und 29 verlaufen koaxial zur
Schwenkachse des Scharniergelenks und angrenzend an den Umfang der
Lagerwelle 27, und diese Anlageflächen 38, 39 sind
bei den Ausführungsbeispielen
der 2 bis 5 nach Art einer stetig ansteigenden
Rampe 41, 42 ausgebildet, die zu dem Rücksprung 40 hin
kontinuierlich ansteigt. Die Richtung des Anstieges und die Höhe der Rampen 41 und 42 sind
dabei derart gewählt,
daß bei
vollständig
gestrecktem Knie, also in der Streckstellung, die Rampen 41 und 42 an
den Teilflächen 36, 37 des
Kopfes 17 anliegen (2 und 3),
so daß bei
vollständiger
Streckung eine Drehung des Femurteils 3 gegenüber dem
Tibiateil 2 vollständig
unterbunden wird. Die Steigung der Rampe 41 ist dabei vorzugsweise
so gewählt,
daß sie
mit der Neigung der Teilflächen 36, 37 übereinstimmt,
so daß eine
flächige
Anlage erzielt wird.
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Beim
Verschwenken des Femurteils 3 gegenüber dem Tibiateil 2 und
damit beim Verschwenken der Lagerscheiben 28, 29 gegenüber dem
Kopf 17 vergrößert sich
der Abstand zwischen der Oberseite der Rampen 41, 42 und
den Teilflächen 36, 37, so
daß eine
begrenzte Drehung des Femurteils 3 gegenüber dem
Tibiateil 2 um die Drehachse möglich wird, die Größe des zugelassenen
Drehwinkels hängt
dabei von der Formgebung der Rampe 41, 42 ab,
die nicht unbedingt in Umfangsrichtung eben ausgebildet sein muß, sondern
diese kann entsprechend den anatomischen Gegebenheiten auch eine
von einer Ebene abweichenden Verlauf aufweisen. Der Konstrukteur
hat durch die Formgebung der Rampe die Möglichkeit, die Größe des maximalen
Drehwinkels in Abhängigkeit
vom Beugewinkel zu bestimmen.
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Die
Rampen 41 und 42 gehen an dem dem Rücksprung 40 gegenüberliegenden
Ende in die normale Innenfläche
der Lagerscheiben 28, 29 über, so daß bei vollständiger Beugung
der maximale Drehwinkel freigegeben wird.
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Entsprechend
den anatomischen Gegebenheiten kann mit der beschriebenen Konstruktion
die Drehung des Femurteils gegenüber
dem Tibiateil in der Streckung vollständig unterbunden werden und dann
bei zunehmender Streckung allmählich
bis zu einem maximalen Drehwinkel freigegeben werden. Dabei ist
immer sichergestellt, daß die
Gleitflächen 22, 23 des
Femurteils 3 vollständig
in den Lagerschalen 13, 14 des Meniskusteils 4 verbleiben,
da dieses frei drehbar auf dem Tibiateil 2 gelagert ist
und sich der jeweiligen Drehstellung des Femurteils 3 ohne weiteres
anpaßt.