DE102011009616A1

DE102011009616A1 - Knieprothese

Info

Publication number: DE102011009616A1
Application number: DE201110009616
Authority: DE
Inventors: Jens Trachtenbrodt
Original assignee: Speetec Implantate GmbH
Current assignee: Speetec Implantate GmbH
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-01-29
Also published as: DE102011009616B4

Abstract

Es wird eine Knieprothese beschrieben, die neben einer Femurkomponente eine Tibiakomponente mit zwei Gleitflächen für die Kondylen der Femurkomponente aufweist. Die mediale Gleitfläche der Tibiakomponente ist auf einem beweglichen Gleitkern angeordnet, der entlang einer in einem Trägerplateau der Tibiakomponente vorgesehenen Gleitführungsbahn im Wesentlichen in Anterior-Posterior-Richtung beweglich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Knieprothese mit einer Femurkomponente mit einem lateralen und einem medialen Kondylus sowie einer Tibiakomponente mit einer lateralen, im Wesentlichen kongruent zum lateralen Kondylus der Femurkomponente ausgebildeten, fest angeordneten Gleitfläche für den lateralen Kondylus und einer medialen Gleitfläche für den medialen Kondylus der Femurkomponente.
Die Knieprothetik der letzten 30 Jahre ist deutlich davon geprägt, endoprothetische Versorgungen dahingehend zu optimieren, einen kinematischen „normalen” Bewegungsablauf mit dem künstlichen Gelenk wiederherzustellen. Die dabei gewählten technischen Lösungsansätze reichen dabei von relativ einfacheren „Fix Bearing”-Varianten (mit einem einstöckigen, teils symmetrischen Kunststoffeinsatz), auf denen das metallische Femurteil ungehindert frei herumgleiten kann oder aber im Gegensatz dazu durch einen aufstehenden Zapfen gänzlich zwangsgeführt wird, bis hin zu sogenannten „Mobile-Bearing”-Varianten. Hierbei sind die tibialen Kunststoffteile mehr oder weniger beweglich ausgeführt, um somit dem metallischen Femurteil eine entsprechende Kongruenz zu gestatten, aber gleichzeitig eine freie Beweglichkeit in mehreren Richtungen zuzulassen. Wesentlicher Hintergrund der „Mobile-Bearing”-Konzepte war, den PE-Verschleiß durch kongruente Formgebung bei gleichzeitig freier Beweglichkeit zu reduzieren.
Wie vorstehend erwähnt, versuchen heutige Prothesendesigns unabhängig von der technischen Konzeption, die Funktion des ursprünglichen „normalen” Gelenks weitestgehend zu reproduzieren. Versuche dieser Art machen allerdings nur dann wirklich Sinn, wenn der Empfänger einer derartigen Knieprothese nach der Operation noch dieselbe Kinematik aufweist, wie bei einem gesunden normalen Gelenk. Dies ist jedoch nicht der Fall. So konnte durch entsprechende Analysen deutlich nachgewiesen werden, dass sich bei der Gelenkkinematik allein durch den Einfluss des vorderen Kreuzbandes wesentliche Veränderungen ergeben. Die Gelenkkinematik ohne vorderes Kreuzband ist demnach eine völlig andere als die eines „normal” gesunden Gelenks mit vorderem Kreuzband.
Die Kinematik eines normal gesunden Kniegelenks, also mit vorderem Kreuzband ist dadurch geprägt, dass während der Flexions-Extensionsbewegung die mediale Femurkondyle relativ stationär an einem Ort auf dem tibialen Plateau verbleibt, während sich die laterale Kondyle signifikant bewegt. Man spricht hierbei vom „medialen Pivot”-Verhalten.
Ein Kniegelenk ohne vorderes Kreuzband (dieses fällt spätestens beim Einsatz einer Total-Knieprothese immer zum Opfer) hingegen zeigt ein völlig anderes Bewegungsmuster, welches von einem normalen Gelenk deutlich abweicht. Wenn sich das Knie während der Flexion/Extension bewegt, findet die wesentliche Kondylenbewegung jetzt auf der medialen Seite statt, während sich das statischere Rotationszentrum nun nicht mehr medial, sondern lateral befindet. Dieses Bewegungsmuster entspricht eher einem „lateralen Pivot”-Verhalten.
Versucht man nun die Ursprungsverhältnisse eines normal gesunden Gelenks wiederherzustellen, so würde die mediale Kondyle zu ihrem ursprünglichen „Medial-Pivot”-Verhalten gezwungen werden, obwohl sie das eigentlich nicht mehr will. Dies ist bei der überwiegenden Zahl der Knieprothesen des Standes der Technik der Fall. Hierdurch erhöhen sich die auf das Gelenk wirkenden Kräfte sowohl im Hinblick auf eine ungehinderte Beweglichkeit als auch in Bezug auf den Materialverschleiß.
Es ist aber bereits eine Knieprothese bekannt ( US-PS 5 413 604 ), die die eingangs beschriebenen Merkmale aufweist und ein Bewegungsmuster erzeugt, dass dem vorstehend erwähnten „lateral Pivot”-Verhalten entspricht. Hierbei stellt die laterale, im Wesentlichen kongruent zum lateralen Kondylus der Femurkomponente ausgebildete, fest angeordnete Gleitfläche für den lateralen Kondylus das statischere Rotationszentrum dar, während die wesentliche Kondylenbewegung während der Flexion/Extension jetzt auf der medialen Seite stattfindet. Die mediale Gleitfläche für den medialen Kondylus der Femurkomponente ist dabei flacher und nicht kongruent geformt, um dadurch die Beweglichkeit (Anterior-Posterior-Bewegung) des medialen Kondylus zu gewährleisten. Mit anderen Worten, bei entsprechender Flexion bzw. Extension führt der mediale Kondylus der Femurkomponente auf der flachen medialen Gleitfläche der Tibiakomponente eine Anterior-Posterior-Bewegung durch, während der laterale Kondylus der Femurkomponente auf der fest angeordneten Gleitfläche der Tibiakomponente bei Flexion/Extension eine Rotationsbewegung etwa um die Femurachse ausführt.
Beide Gleitflächen sind auf der Oberseite eines einstückigen Tibiaplateaus angeordnet, das in einem Träger der Tibiakomponente fixiert ist.
Da bei dieser Knieprothese des Standes der Technik der mediale Kondylus eine Anterior-Posterior-Bewegung relativ zur medialen Gleitfläche des Tibiaplateaus bei Flexion/Extension durchführt, ist der Verschleiß dieser Knieprothese relativ hoch.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knieprotheses der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch einen besonders geringen Verschleiß auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Knieprothese der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die im Wesentlichen kongruent zum medialen Kondylus der Femurkomponente ausgebildete mediale Gleitfläche auf einem beweglichen Gleitkern angeordnet ist, der entlang einer im Trägerplateau der Tibiakomponente vorgesehenen Gleitführungsbahn im Wesentlichen in Anterior-Posterior-Richtung beweglich ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist auch die mediale Gleitfläche in Bezug auf den medialen Kondylus der Femurkomponente kongruent ausgebildet. Hierdurch findet bei Flexion/Extension keine Anterior-Posterior-Bewegung des medialen Kondylus auf der medialen Gleitfläche statt, sondern lediglich die normale Gelenkbewegung des medialen Kondylus innerhalb der kongruent hierzu ausgebildeten medialen Gleitfläche. Die bei Flexion/Extension entstehende Anterior-Posterior-Bewegung des medialen Kondylus wird hierbei über die mediale Gleitfläche auf den beweglichen Gleitkern übertragen, der diese Bewegung entlang der Gleitführungsbahn im Trägerplateau der Tibiakomponente durchführt. Die Beweglichkeit des medialen Teiles wird daher dadurch erreicht, dass der mediale Teil des Tibiaplateaus selbst gleiten kann. Die Tibiakomponente ist daher zweistückig ausgebildet. Hierdurch wird eine wesentliche Verschleißreduzierung erreicht.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Knieprothese kommt insbesondere bei fehlendem vorderem Kreuzband zum Einsatz.
Die Gleitführungsbahn kann auf beliebige Weise ausgebildet sein, solange ein bewegtes Gleiten des beweglichen Gleitkernes gegeben ist. Je nach den gestellten Anforderungen kann die Gleitführungsbahn beispielsweise in Anterior-Posterior-Richtung gekrümmt, aber auch geradlinig ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist die Gleitführungsbahn eine Schwalbenschwanzführung für den beweglichen Gleitkern auf, die mit einer entsprechenden Schwalbenschwanzführung des beweglichen Gleitkernes zusammenwirkt. Natürlich sind auch andere Bauarten von Führungen möglich. Die Führung sollte eine Bewegung des beweglichen Gleitkernes nach oben oder unten verhindern. Sie sollte soviel Spiel aufweisen, dass eine Gleitbewegung des beweglichen Gleitkernes mit möglichst wenig Reibung und gleichzeitig eine sicherer Führung in lateraler Richtung erreicht wird.
Zur Begrenzung der Anterior-Posterior-Bewegung des beweglichen Gleitkernes weist die Gleitführungsbahn vorzugsweise einen vorderen und hinteren Anschlag auf.
Die fest angeordnete laterale Gleitfläche kann auf dem Trägerplateau der Tibiakomponente selbst ausgebildet sein. Sie ist jedoch vorzugsweise auf einem unbeweglichen Gleitkern angeordnet, der am Trägerplateau der Tibiakomponente fixiert ist. Bei dieser Ausführungsform sind daher zwei Gleitkerne vorgesehen, die mit den beiden Kondylen der Femurkomponente kongruent zusammenwirken.
Der unbewegliche laterale Gleitkern ist zweckmäßigerweise lösbar am Trägerplateau, insbesondere in einer Vertiefung desselben, fixiert. Entsprechende bekannte Fixierungsarten bzw. Fixierungsmechanismen können hierbei Anwendung finden.
Vorzugsweise sind somit der bewegliche Gleitkern als auch der unbewegliche Gleitkern vom Trägerplateau der Tibiakomponente entfernbar (lösbar) ausgebildet bzw. angeordnet, so dass die Gleitkerne unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. So können die Gleitkerne mit unterschiedlichen Höhen und in unterschiedlichen Größen ausgebildet werden. Vorzugsweise weist daher die erfindungsgemäß ausgebildete Knieprothese mehrere austauschbare bewegliche und/oder unbewegliche Gleitkerne mit unterschiedlichen Höhen und/oder Größen auf.
Was das Trägerplateau der Tibiakomponente betrifft, so ist dieses vorzugsweise asymmetrisch in Anpassung an die Gegebenheiten des natürlichen Knies ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung ist beispielsweise in der vorstehend erwähnten US-PS 5 413 604 beschrieben und dargestellt. Eine symmetrische Ausgestaltung des Tibiaplateaus ist natürlich ebenfalls möglich.
Zweckmäßigerweise weist das Trägerplateau der Tibiakomponente einen nach unten weisenden Zapfen zur Aufnahme oder Anordnung von mindestens einer Stielausführungsform auf. Mit dem Trägerplateau sind daher diverse Stielarten zur Befestigung der Tibia kombinierbar. Vorzugsweise ist der Zapfen hohl ausgebildet und weist insbesondere einen endseitigen Verschlussstopfen auf. Nach Entfernen des Verschlussstopfens können entsprechende Stiele im Hohlzapfen befestigt werden, beispielsweise über vorgesehene Schraubgewinde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Knieprothese (ohne Femurkomponente); und
2 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Tibiakomponente der Knieprothese.
Die in 1 in der Seitenansicht dargestellte Tibiakomponente einer Knieprothese (die Femurkomponente ist hierbei nicht dargestellt) besitzt ein Trägerplateau 1, der aus einem geeigneten metallischen Material besteht und einen plattenförmigen asymmetrisch ausgebildeten Trägerabschnitt sowie einen hiervon nach unten ragenden Zapfen 2 mit einem am unteren Ende angeordneten Verschlussstopfen 3 aufweist. Der Zapfen 2 ist hohl ausgebildet und besitzt ein Innengewinde, in das nach Entfernen des Verschlussstopfens 3 verschiedenartige Stiele zur Befestigung der Tibiakomponente an der Tibia eingeschraubt werden können. Diese Stiele sind nicht dargstellt und zählen zum Stand der Technik.
Die asymmetrische Form des Trägerabschnitts des Tibiaträgerplateaus 1 ist in 2 in der Draufsicht dargestellt. Die laterale Seite befindet sich in 2 rechts, während sich die mediale Seite links befindet. Oben ist die posteriore Seite und unten die anteriore Seite dargestellt. Die asymmetrische Form des Trägerabschnitts ist an die Form eines natürlichen Knies angepasst.
Auf dem Trägerabschnitt des Tibiaplateaus 1 sind ein lateraler unbeweglicher Gleitkern 5 und ein medialer beweglicher Gleitkern 4 angeordnet. Beide Gleitkerne haben eine etwa ovale Form, wie in 2 gezeigt, und besitzen auf ihrer Oberseite eine muldenförmige Vertiefung, die kongruent zum jeweiligen Kondylus des Femurs ausgebildet ist. Mit dem lateralen unbeweglichen Gleitkern 5 wirkt daher der laterale Kondylus zusammen, während mit dem medialen beweglichen Gleitkern 4 der mediale Kodylus des Femurs zusammenwirkt. Bei Flexion und Extension des Knies führen die Kondylen des Femurs eine entsprechende Gelenkbewegung (Gleitbewegung) auf den zugehörigen Gleitflächen der Gleitkerne 4, 5 durch.
Der laterale unbewegliche Gleitkern 5 ist in einer Vertiefung 6 des Trägerabschnitts des Tibiaplateaus 1 fixiert. Die Fixierung kann hierbei auf lösbare oder unlösbare Weise erfolgen. In jedem Falle darf sich der Gleitkern im implantierten Zustand der Prothese nicht vom Trägerplateau 1 lösen.
Im Einzelnen ist die muldenförmige Gleitfläche des unbeweglichen Gleitkerns 5 so ausgebildet, dass bis zu etwa 75 Grad Beugung Kongruenz zum lateralen Femurkondylus vorhanden ist und danach die Kongruenz femurseitig abnimmt, um ein „Rückgleiten” des Femurs zu ermöglichen.
Beide Gleitkerne 4, 5 sind aus bekannten geeigneten Materialien hergestellt, insbesondere aus Kunststoff, wie Polyethylen, können aber auch aus anderen Werkstoffen, wie beispielsweise einer geeigneten Keramik, bestehen.
Auf der medialen, d. h. in 2 linken Seite, weist der Trägerabschnitt des Tibiaträgerplateaus 1 eine sich etwa in Anterior-Posterior-Richtung erstreckende gekrümmte Führungsbahn 7 auf. Die Führungsbahn 7 ist schwalbenschwanzförmig ausgebildet und wirkt mit einem schwalbenschwanzförmigen Ansatz auf der Unterseite des Gleitkernes 4 zusammen, so dass der bewegliche Gleitkern 4 entlang der Führungsbahn in Anterior-Posterior-Richtung (und umgekehrt) gleiten kann. Die entsprechende Bewegungsrichtung ist in 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Die Bewegung des beweglichen Gleitkernes 4 in der Führungsbahn 7 wird durch nichtgezeigte Anschläge an den beiden Enden der Führungsbahn 7 begrenzt.
Die Knieprothese funktioniert in der folgenden Weise:
Im implantierten Zustand ohne vorderes Kreuzband zeigt die Prothese ein „Lateral Pivot”-Verhalten, wie eingangs ausgeführt. Hierbei befindet sich das statischere Rotationszentrum der bei Flexion/Extension durchgeführten Rotationsbewegung auf der lateralen Seite. Mit anderen Worten, der laterale Kondylus des Femurs führt auf der Gleitfläche des lateralen unbeweglichen Gleitkernes 5 eine Drehbewegung aus, die zu einer Anterior-Posterior-Bewegung des beweglichen medialen Gleitkernes 4 entlang der gekrümmten Führungsbahn 7 führt. Der bewegliche Gleitkern 4 wird daher innerhalb der Führungsbahn 7 verschoben. Da die Gleitfläche des unbeweglichen Gleitkernes 4 kongruent zum entsprechenden medialen Kondylus des Femurs ausgebildet ist, findet hierbei zwischen dem medialen Kondylus des Femurs und der Gleitfläche des unbeweglichen Gleitkernes 4 keine Relativbewegung in Anterior-Posterior-Richtung mehr statt. Vielmehr führt diese Bewegung der bewegliche Gleitkern relativ zum Trägerabschnitt des Tibiaplateaus 1 aus. Auf diese Weise lässt sich eine beträchtliche Verschleißreduzierung erreichen.
Der bewegliche Gleitkern 4 kann mit verschiedenen Höhen und Größen in die Führungsbahn 7 eingesetzt werden. Gleiches trifft auf den unbeweglichen Gleitkern 5 zu, wobei hierbei zu einem Austausch der entsprechende Fixierungsmechanismus gelöst werden muss. Die Prothese ist daher vielseitig einsetzbar und kann rasch an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5413604 [0007, 0020]

Claims

Knieprothese mit einer Femurkomponente mit einem lateralen und einem medialen Kondylus sowie einer Tibiakomponente mit einer lateralen, im Wesentlichen kongruent zum lateralen Kondylus der Femurkomponente ausgebildeten, fest angeordneten Gleitfläche für den lateralen Kondylus und einer medialen Gleitfläche für den medialen Kondylus der Femurkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen kongruent zum medialen Kondylus der Femurkomponente ausgebildete mediale Gleitfläche auf einem beweglichen Gleitkern (4) angeordnet ist, der entlang einer in einem Trägerplateau (1) der Tibiakomponente vorgesehenen Gleitführungsbahn (7) im Wesentlichen in Anterior-Posterior-Richtung beweglich ist.
Knieprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführungsbahn (7) in Anterior-Posterior-Richtung gekrümmt ausgebildet ist.
Knieprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführungsbahn in Anterior-Posterior-Richtung geradlinig ausgebildet ist.
Knieprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführungsbahn (7) eine Schwalbenschwanzführung für den beweglichen Gleitkern (4) aufweist.
Knieprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführungsbahn (7) einen vorderen und hinteren Anschlag zur Begrenzung der Anterior-Posterior-Bewegung des Gleitkernes (4) aufweist.
Knieprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Gleitfläche auf einem unbeweglichen Gleitkern (5) angeordnet ist, der am Trägerplateau (1) der Tibiakomponente fixiert ist.
Knieprothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der unbewegliche Gleitkern (5) lösbar am Trägerplateau (1), insbesondere in einer Vertiefung (6) desselben, fixiert ist.
Knieprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere austauschbare bewegliche und/oder unbewegliche Gleitkerne (4, 5) mit unterschiedlichen Höhen und/oder Größen aufweist.
Knieprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerplateau (1) der Tibiakomponente einen nach unten weisenden Zapfen (2) zur Aufnahme oder Anordnung von mindestens einer Stielausführungsform aufweist.
Knieprothese nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (2) hohl ausgebildet ist und insbesondere einen endseitigen Verschlussstopfen (3) besitzt.