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Die
Erfindung betrifft ein Tibia Insert als Gleitzwischenstück
einer Kniegelenkgleitflächenendoprothese, wobei das Gleitzwischenstück
zu beiden Anschlussteilen der Tibia und des Femurs hin formangepasst
ist.
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Bekannt
ist aus Betrachtungen der Biomechanik, dass das Kniegelenk im Verlauf
eines Gangzyklus das Femur auf der Tibia eine Rollbewegung ausführt
und es kommt im Übergang von Flexion zur Extension zur
Schlussrotation. Die Tibia dreht bei der Schlussrotation unter Zwang
der Kreuzbänder nach Innen. Dabei liegt das natürliche
Zentrum der Rotation auf der lateralen Kondyle.
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Stellvertretend
seien hier die Arbeiten von Menschik genannt zur „Mechanik
des Kniegelenkes" wie in den Artikeln in der Zeitschrift Orthopädie
112 (1974) 481–495 und 113 (1975) 388–400.
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Bekannte
Kniekonzepte, wie das „Fix Bearing" lösen diese
kinematische Aufgabe schlicht durch den Verzicht auf kongruente
Gleitflächen. Dadurch hat das Femur relativ große
Bewegungsspielräume auf dem Gleitzwischenstück.
Das bedeutet jedoch, dass für die Kraftübertragung
im Vergleich zu dem o. g. kongruenten Konzept nur eine kleine Kontaktfläche
entsteht.
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Weitere
existente Konzepte für die zugrunde liegende Konzeption
sind „mobile Bearing, miniskal". Hierbei sind zwei (medial
und lateral) bewegliche Polyethylenkomponenten auf dem Tibia Plateau
angeordnet. Diese können auf kreisförmigen Bahnen,
die aber nicht konzentrisch sind, innerhalb eines Winkelsektors
rotieren. Dabei ändert sich der Achsabstand zwischen der
lateralen und der medialen Gleitfläche.
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Nachteilig
ist, dass die Kongruenz, die sich in der Neutralstellung zwischen
Femur und Tibia ergibt, mit der Verschiebung der Polyethylenteile
verloren geht.
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So
ist auch in der deutschen Patentanmeldung
DE 103 61 780 A1 eine Tibiaplateaukomponente
für eine Knieendoprothese beschrieben. In dieser ist die
Tibiagleitkomponente, die über die Tibiagleitfläche
mit einer Femurkomponente in gleitenden Kontakt steht, die tragende
Komponente. Die Tibiagleitfläche weist dabei mindestens
entlang eines Sagittalebenenschnittes die Form eines Zylindermantelabschnittes
auf. Hierbei ist der Gleitflächenradius des Zylindermantelabschnittes
gleich oder größer einem größten
Femurradius der Femurkomponente.
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Auch
in der
DE 692 21 162
T2 wird eine tibiale Komponente einer Knieprothese beschrieben,
die eine nach oben konkave metallische Plattform aufweist, die zur
gleitenden Bewegung hierauf angeordnet ist. Die miteinander kongruenten
Flächen zwischen einer Plastikkomponente und der metallischen Plattform
sind im Wesentlichen zylindrisch zur Achse des Zylinders, der sich
in eine seitlich-medialen Linie erstreckt. Durch das Ermöglichen
einer Gleitbewegung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung,
kann ein höherer Beugungsgrad erreicht werden, während
die Scherspannungen in den Komponenten-Knochen-Zwischenflächen
verringert werden.
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Auch
hier ist der Nachteil, dass keine ausreichenden Gleitdrehbewegungen
erreicht werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tibia Insert mit lateralen
Pivot als Bestandteil einer Kniegleitflächenendoprothese
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Gleitdrehbewegung
hat und eine ausreichende Stabilität im Kniebereich aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weiter vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es
hat sich gezeigt, dass die Aufgabe durch das erfindungsgemäße
Implantat, ein Tibia Insert mit lateralen Pivot als Bestandteil
als eine Kniegleitflächenendoprothese, wobei das Gleitstück
zu beiden Anschlussteilen hin formangepasst ist, gelöst
ist.
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Die
wesentliche Formgebung des erfindungsgemäßen Tibia
Insert bezieht sich auf die Kontaktflächen zur Femurkomponente.
Die laterale Kondyle des Gleitzwischenstücks ist als Gegenform
zu der distalen lateralen Femurkondyle geformt, sowohl in der frontalen
als auch in der sagittalen Schnittebene. Durch die laterale Kondylengleitfläche
des Tibia Insert verläuft eine kontinuierliche Krümmung.
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Die
Kontaktfläche auf der medialen Seite des erfindungsgemäßen
Gleitzwischenstücks zeichnet sich ebenfalls durch zur Femurkondyle
hin kongruente Flächenbereiche aus, die jedoch in der Gesamtheit keine
kontinuierliche gleichmäßige Krümmung
aufweist. Dabei sind konkret der anteriore und der posteriore Bereich
kongruent zur distalen Femurkondyle. Mittig zwischen dem anterioren
und dem posterioren Bereich befinden sich Flächenbereiche,
die als Mittenbereiche bezeichnet werden, die in ihrem Frontalprofil
ebenfalls kongruent zur Femurkondyle sind. Dieses Frontalprofil
ist erfindungsgemäß um einen Zentrumspunkt, welcher
der Mittelpunkt der Lateralkondyle ist, sich mitten in der lateral
Kondyle am tiefsten Punkt der Gleitfläche befindet und
in der Transversalebene um einen +/–° Winkelbetrag
rotiert. Die Rotation in der Transversalebene kann dabei bis zu +/–20° betragen,
meistens um 5°.
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In
der sagittalen Schnittebene ist der medial posteriore Mittenbereich
in Verlängerung des posterioren Bereichs in der Krümmung
bis zur Achse annähernd eben, während der medial
anteriore Mittenbereich von der Achse aus aus der annähernd
ebenen Krümmung in eine stärkere Krümmung übergeht
bis zum Anschluss an den gekrümmten anterioren Bereich.
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Daraus
ergibt sich eine Kinematik der Art, dass die Femurkomponente im
Verlauf eines Gangzyklus um den genannten Mittelpunkt (Zentrumspunkt)
der lateralen Kondyle in einen Winkelsektor von insgesamt bis zu
20° rotiert. Daraus resultiert zwangsläufig auf
der medialen Kondyle eine Rollgleitbewegung im genannten Winkelbereich.
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Erfindungsgemäß ergibt
sich, dass die Femurkomponente in Streckstellung auf dem Tibia Insert,
dem Gleitzwischenstück, um den geometrisch konstruktiven
Mittelpunkt der lateralen Kondyle auf der medialen Kondyle im Sektor
von bis zu +/–20° rotiert bis die Femurkomponente
anterior oder posterior die zum Femur kongruenten Bereiche der Gleitflächen
erreicht.
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Vorteilhaft
ist es, wenn im anterioren Bereich eine Patella-Aufnahme vorhanden
ist, in der die Patella im Streckvorgang teilweise über
eine Patellavoraufnahme teilweise eingreift. Dagegen ist posterior mittig
im Profil eine Aufnahme für ein besseres Gleiten der Bänder
angeordnet.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 Draufsicht
auf das Tibia Insert Gleitstück
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2 Frontschnitt
durch das Tibia Insert
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3 Tibia
Insert aus der Perspektive Frontlateral
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4 Tibia
Insert aus der Perspektive Frontmedial
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5 Schnitt
lateral durch das Tibia Insert
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6 Schnitt
medial durch das Tibia Insert
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Die 1 zeigt
die Gleitflächen zum Femur als Draufsicht auf das Tibia
Insert Gleitstück. In der Draufsicht sind die laterale
Kondyle 1 und die mediale Kondyle 2 zu erkennen,
wobei die beiden Oberflächen unterschiedliche Krümmungen
aufweisen. Während die laterale Kondyle 1 mit
dem Zentrumspunkt 7 eine gleichmäßige
Krümmung aufweist, ist die mediale Kondyle 2 in
mehrere Bereiche gegliedert. Da sind der posteriore Bereich 4 und
der anteriore Bereich 3. Zwischen den Bereichen sind ein
medial posteriorer Mittenbereich 5 und ein medial anteriorer
Mittenbereich 6 angeordnet. Die Flächen sind so
angeordnet, dass sie an der Stoßkante der beiden Flächen
eine vom Zentrumspunkt 7 Achslinie 9 bilden, die
gegenüber der x-Achse x um einen Winkelsektor 10 rotiert
ist. In diesem Beispiel beträgt die Rotation 8°,
sie kann aber auch bis zu 20° betragen.
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Zwischen
den Kondylen 1, 2 befindet sich ein Flächenbereich,
der in seinem Frontalprofil kongruent zur nicht dargestellten Femurkondyle
ist. Hier befindet sich der Zentraldom 8 des Tibia Insert,
welcher bei einer Drehung in der Transversalebene um einen bestimmten
Winkelbetrag rotiert, in diesem Beispiel um 8°. Anterior
ist der Bereich für die Aufnahme eines Teils der Patella
angeordnet, wobei in Richtung lateral die Patellavoraufnahme 12 für
die nicht dargestellte Patella so angeordnet ist, dass bei einem
weiteren Eindringen der Patella in das Insert eine Drehbewegung
durch die versetzte Anordnung der Patellaaufnahme 10 unterstützt
wird.
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Posterior
ist eine Aufnahme 13 für die Bänder vom
Femur zur Tibia ebenfalls angeordnet.
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In
der 2 ist im Frontschnitt durch das Tibia Insert deutlich
zu erkennen die kontinuierliche Krümmung in der lateralen
Kondyle und der medialen Kondyle. Die posterioren Endbereiche der
Kondylen 1, 2 sind unterschiedlich hoch. Die mediale
Kondyle 2 in der Tranversalebene ist posterior nicht so
hoch wie der posteriore Endbereich der lateralen Kondyle 1.
Im Zentrum befindet sich der Zentraldom 8 und auf der lateralen
Kondyle 1 am tiefsten Punkt der Zentrumspunkt 7 um
den in einem bestimmten Winkelsektor 10 eine Drehung erfolgt.
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Die 3 und
die 4 zeigen das Tibia Insert aus frontaler Sicht,
wobei die 3 aus der lateralen Perspektive
und die 4 aus der medialen Perspektive
dargestellt ist. Auch hier sind deutlich die laterale Kondyle 1 und
die mediale Kondyle 2 zu erkennen. Besonders deutlich ist,
dass die laterale Kondyle 1 eine gewölbte Fläche
bildet, die in allen Richtungen annähernd gleichmäßig
gekrümmt ist und am tiefsten Punkt der Zentrumspunkt 7 sich
befindet. Die mediale Kondyle 2 weist dagegen mehrere Abschnittsflächen
von unterschiedlicher Krümmung an der Oberfläche
von anterior nach posterior auf. Da ist der anteriore Bereich 3,
der medial anteriore Bereich 6, der medial posteriore Bereich 5 und
der posteriore Bereich 4. Dabei weist jeder Bereich eine
unterschiedliche Krümmung auf, insbesondere in der Richtung
anterior-posterior. Zwischen den Kondylen 1, 2 ist
der Zentraldom 8 angeordnet, von dem die X-Achse x, Y-Achse
y und z-Achse z ausgehen. Anterior in Richtung Femur befindet sich
die Patellavoraufnahme 12 und die Patellaaufnahme 11,
posterior befindet sich die Aufnahme 13 für nicht
dargestellten Bänder.
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In
der 5 ist ein Schnitt durch das Tibia Insert lateral
dargestellt. Die Schnittebene verläuft dabei senkrecht
durch die laterale Kondyle 1. Deutlich ist die gekrümmte
Ebene der lateralen Kondyle 1 mit dem Zentrumspunkt 7 zu
erkennen sowie der Zentraldom 8.
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In
der 6 ist der gleiche Schnitt wie in der 5 dargestellt,
nur medial. Auch hier verläuft die Schnittebene senkrecht
durch die mediale Kondyle 2. Die gekrümmte Oberfläche
der Kondyle ist hier nicht so gleichmäßig, wie
in der lateralen Kondyle 1. Dargestellt ist der anteriore
Bereich 3, der medial anteriore Mittenbereich 6,
der medial posteriore Mittenbereich 5 und der posteriore
Bereich 4. Auch ist zu erkennen die Größe
des Winkelsektors 10.
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Dabei
ist zu erkennen, dass der medial posteriore Mittenbereich 5 in
Verlängerung des posterioren Bereichs 4 in der
Krümmung bis zur Achslinie 9 annähernd
eben ist, während der medial anteriore Mittenbereich 6 von
der Achslinie 9 aus aus der annähernd ebenen Krümmung
in eine stärkere Krümmung übergeht bis
zum Anschluss an den gekrümmten anterioren Bereich 3.
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- 1
- laterale
Kondyle
- 2
- mediale
Kondyle
- 3
- anteriorer
Bereich
- 4
- Posteriorer
Bereich
- 5
- medial
posterior Mittenbereich
- 6
- medial
anterior Mittenbereich
- 7
- Zentrumspunkt
- 8
- Zentraldom
- 9
- Achslinie
- 10
- Winkelsektor
- 11
- Patellaaufnahme
- 12
- Patellavoraufnahme
- 13
- Aufnahme
- 14
- Tibiaseite
- x
- x-Achse
- y
- y-Achse
- z
- z-Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10361780
A1 [0007]
- - DE 69221162 T2 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Orthopädie
112 (1974) 481–495 und 113 (1975) 388–400 [0003]