DE102015201029A1

DE102015201029A1 - Schablonen, Prothesen und Orthesen

Info

Publication number: DE102015201029A1
Application number: DE102015201029.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-07-28
Also published as: EP3247313A1; WO2016116571A1

Abstract

Resektionsschablone (10) für die Resektion eines Knochens (200), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung (20) eine Mikrostrukturierung, insbesondere eine Gitterstruktur und/oder eine Netzstruktur und/oder eine poröse Struktur, aufweist und/oder mittels Einrast- oder Schnappmechanismen am Knochen exakt und stabil fixiert wird und insbesondere die exakte Implantation einer individuell angepassten Minimalendoprothese (100), insbesondere als Provisorium für eine echte Bioprothese aus autologem Knochen/Knorpel Material, erlaubt. Exoschablone beziehungsweise Exoprothese beziehungsweise Kniegelenkschiene für die zum Beispiel postoperative Stabilisierung und Entlastung des Kniegelenkes, versehen mit einem Scharnier, welches eine physiologische Bewegung des Kniegelenkes erlaubt, wobei, insbesondere in Anlehnung an die individuelle Kniegelenkendoprothetik, Gleitscharniere außenseitig an der Exoprothese mit Verstrebungen fixiert an Bandinsertionspunkten entsprechend der Burmester Kurve angebracht sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schablonen, insbesondere Resektionsschablonen, sowie Prothesen und Orthesen.
Im Stand der Technik ist es seit vielen Jahren bekannt, bei Operationen zum Einsetzen einer Prothese, beispielsweise bei Kniegelenksoperationen, mit Schablonen als Implantationshilfe zu arbeiten. Beispielsweise werden hierbei Schablonen verwendet, die sich aus einer Vielzahl von zum Teil äußerst komplexen und filigranen Instrumenten und Messerapparaturen zusammensetzen und in der Regel aus Metall bestehen. Derartige Schablonen erfordern bei der Operation eine Vielzahl von Justierschritten und Anpassungsmaßnahmen, um eine exakte Ausrichtung der Schablone mit ihren Werkzeugführungen, beispielsweise Sägeführungen zur Resektion des Knochens, zu gewährleisten. Der Operateur hat hierfür in der Regel aufwendige Schulungen zu absolvieren und er muss während der Operation eine Vielzahl von Mess- und Justierschritten unter hoher Konzentration durchführen.
Des Weiteren ist es bekannt, individuell angepasste Resektionsschablonen zu erstellen. Die Formgebung der Schablone erfolgt hierbei basierend auf einem tomographischen Bild. Aus der EP 1 074 229 A2 ist es beispielsweise bekannt, kranke Knochenbereiche anhand eines tomographischen Bildes an markierten Schnittflächen virtuell abzutrennen. Dadurch erhält man unmittelbar an dem geschädigten Knochen orientierte bildmäßige Vorlagen. Diese werden zur Herstellung einer Implantationshilfe verwendet, d. h., es werden Schnittflächen in eine Schablone eingearbeitet, die an die individuelle Knochenstruktur des Patienten angepasst ist. Die bildmäßigen Vorlagen können darüber hinaus anhand einer gesunden Knochenstruktur virtuell ergänzt und dann zur Herstellung einer exakt an die Schnittflächen und die natürliche Knochenkontur angepassten Endoprothese verwendet werden.
Durch die Benutzung einer individuellen Schablone verlagert sich die Mess- und Justierarbeit weitestgehend vor die Operation. Die Schablonen werden nach einer vorherigen tomographischen Darstellung, beispielsweise des Kniegelenkskeletts, so fertig gestellt, dass die Führungsschächte für die Sägeblätter die idealen Resektionsebenen für das Prothesenlager gewährleisten. Die vorgefertigten Schablonen werden nach Eröffnung des Operationssitus nur noch auf den Knochen aufgesetzt und erlauben eine sofortige exakte Resektion des Knochens, wodurch der behandelnde Arzt erheblich entlastet wird. Dadurch kann eine Implantation exakter, verlässlicher und schneller durchgeführt werden als bei den mehrfach wieder verwendbaren, das heißt nicht individuell angepassten, Implantationshilfen beziehungsweise Schablonen.
Grundsätzlich ergibt sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten, anhand eines tomographischen Bildes erstellten, individuellen Schablonen beziehungsweise Implantationshilfen das Problem, dass die genaue Oberflächenstruktur des Gelenkes aufgrund vorhandener Weichteile in der Regel weder computertomographisch noch kernspintomographisch exakt virtuell mit einem vertretbaren Aufwand rekonstruiert werden kann. Es ist daher kaum möglich, die Schablone derart exakt auszuformen, dass die Knochenoberfläche mit ihrem Knorpel- und Weichteilgewebe exakt abgebildet wird.
In der DE 10 2009 028 503 A1 wird daher vorgeschlagen, die Schablonen mit einer punkt- oder linienförmige Abstützstruktur zur Abstützung am Knochen zu versehen. Hierdurch lässt sich die Schablone an definierten Strukturen des Gelenkes abstützen, so dass eine verbesserte Ausrichtung erreicht werden kann. Der Inhalt dieser Druckschrift ist hierin zur weiteren Erläuterung und zum Verständnis der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme eingeschlossen.
Eine weitere Möglichkeit zur korrekten Ausrichtung der Schablone besteht darin, vorab am Knochen sogenannte Marker, zum Beispiel Pins oder Drähte, zu befestigen, an denen die Schablone dann, nach ihrer entsprechenden Herstellung, bei einem zweiten Eingriff befestigt wird. Dies ist jedoch aufwändig und erfordert zwei Eingriffe beim Patienten.
Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik vorhandenen Nachteile zu überwinden. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schablone, insbesondere eine Resektionsschablone, eine verbesserte Prothese oder Orthese, eine verbesserte Vorrichtung zur Resektion von Gelenksstrukturen, insbesondere im Bereich des Knies, sowie verfahrensmäßige Verbesserungen anzugeben. Insbesondere soll eine Operation zum Einsetzen einer Prothese mit der Erfindung vereinfacht und verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft dabei eine Resektionsschablone für die Resektion eines Knochens bzw. Gelenkes, insbesondere beim Menschen, wobei die Resektion insbesondere im Hinblick auf die Anbringung einer Endoprothese erfolgt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Endoprothese, insbesondere für den Menschen.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Fräsvorrichtung zum Ausfräsen eines Knochens bzw. Gelenkes.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Anlagefläche oder Auflagefläche für eine Resektionsschablone, insbesondere an der Außenseite des Körpers, insbesondere einer Extremität.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schablone zur Unterstützung einer Operation, insbesondere einer Gelenk- oder Bandoperation, insbesondere beim Menschen.
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schablone, Prothese oder Orthese.
Ein siebter Aspekt der Erfindung betrifft ein Schablone, Prothese oder Orthese, insbesondere für den Menschen.
Ein achter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schablone, insbesondere einer Resektionsschablone.
1. Mikrostruktur an der Schablonenoberfläche
Hinsichtlich des ersten Aspekts der Erfindung (Resektionsschablone) ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Resektionsschablone mindestens eine Abstützeinrichtung zur Abstützung an dem Knochen bzw. Gelenk und mindestens eine Werkzeugführung zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens aufweist und dass die Abstützeinrichtung eine Mikrostruktur oder Mikrostrukturierung, insbesondere eine Gitterstruktur und/oder eine Netzstruktur und/oder eine poröse Struktur, aufweist. Die Strukturierung weist Bereiche zur Anlage an den Knochen und dazwischen kleine Zwischenräume auf, in die Flüssigkeit eindringen kann. Die Gitterabstände beziehungsweise die Abstände der einzelnen vorstehenden Strukturen zur Abstützung (Auflagebereiche) betragen vorzugsweise weniger als 1 Millimeter. Auch Größen von weniger als 1/10 Millimeter oder weniger als 1/100 Millimeter bis hin zu 1/1000 Millimeter sind denkbar. Die beispielsweise stegartigen Auflagebereiche zur Auflage auf den Knochen haben vorzugsweise eine maximale Querausdehnung von 1 Millimeter, insbesondere maximal 1/10 Millimeter.
Die Strukturierung der Schablonenoberfläche (also keine glatte Auflagefläche) bewirkt eine Verbesserung der Haftung der Schablone auf der meist feuchten, knorpeligen und/oder knöchernen und/oder bindegewebigen und/oder andersartigen Auflagefläche am Körper des Patienten. Die erfindungsgemäße Struktur auf der Schablonenoberfläche bietet daher einen guten Schutz gegen ein Verrutschen der Schablone. Die Mikrostruktur, beispielsweise in Form einer Gitterstruktur, Netzstruktur und/oder einer andersartigen porösen Strukturierung (Sekundärstruktur), ist vorzugsweise so gestaltet, dass beim Aufdrücken der Schablone auf den Knorpel beziehungsweise Knochen beziehungsweise das Gewebe Flüssigkeit schwammartig in die Schablone eindringt. Hierdurch legt sich die Schablone unter Vermeidung einer Art „Aquaplaningeffekts" exakt und gut haftend auf der Knorpelund/oder Knochenoberfläche an. Die Größe der Zwischenräume in der porösen Struktur ist vorzugsweise so gewählt, dass der Effekt der Flüssigkeitsabsorption durch Nutzung von physikalischen Adhäsionskräften/Kapillarkräften verstärkt wird. Zusätzlich kann auch durch eine geeignete Auswahl des Schablonenmaterials (im Sinne einer Tertiärstruktur) der Effekt der Flüssigkeitsabsorption verstärkt werden. Die Mikrostruktur kann beispielsweise nur an einer gewebenahen Schicht der Schablone vorgesehen sein. Es ist aber auch denkbar, dass die gesamte Abstützeinrichtung oder die gesamte Schablone in Form einer Mikrostruktur gestaltet ist.
Die Abstützeinrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen nachgiebigen Oberflächenabschnitt, welcher beim Andrücken der Resektionsschablone auf den Knochen nachgibt. Hierzu kann die Stärke und/oder Tiefe der Struktur (zum Beispiel der Gitterstruktur) so gewählt sein, dass sie sich bis zu einem bestimmten Betrag eindrücken lässt. Auf diese Weise lassen sich eventuelle Unebenheiten, welche computertomographisch nicht verifiziert werden konnten, ausgleichen. Gleichzeitig wird hierdurch ein Anschmiegen der Schablone an die reale Oberfläche erzielt, was eine zusätzliche Optimierung der Haftung bewirkt. Die Mikrostruktur besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Material, insbesondere aus Kunststoff. Der nachgiebige Oberflächenabschnitt ist insbesondere so gestaltet, dass er bereits beim Aufdrücken auf eine knorpelige und/oder bindegewebige (d.h. relativ weiche) Auflagefläche nachgibt.
Vorzugsweise weist die Abstützeinrichtung mindestens einen steifen (beispielsweise verstärkten oder unterstützten) Oberflächenabschnitt auf, welcher insbesondere nicht nachgiebig oder zumindest weniger nachgiebig ist als der nachgiebige Oberflächenabschnitt. Der steife Oberflächenabschnitt ist insbesondere zu Anlage an definierte Knochenstrukturen vorgesehen, welche beispielsweise (computer)tomographisch eindeutig identifizierbar sind. Durch ein definiertes Anlegen an diese Bereiche, ohne Eindrücken der Schablonenoberfläche, wird ein exakter Sitz der Schablone erreicht. Die Kombination zumindest eines nachgiebigen Oberflächenabschnitts und eines steifen Oberflächenabschnitts ist dabei besonders vorteilhaft, da sich die Schablone dann einerseits an definierten Knochenstrukturen abstützen kann (mit dem steifen Oberflächenabschnitt) und andererseits an weichere Gewebestrukturen (zum Beispiel Knorpel und/oder bindegewebige Strukturen) anpassen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der steife Oberflächenabschnitt im Wesentlichen punktförmig ausgebildet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass die Querausdehnung im Wesentlichen der Längsausdehnung entspricht. Vorzugsweise ist an (computer)tomographisch eindeutig beziehungsweise exakt lokalisierbaren Knorpel- und/oder Knochenoberflächenstrukturen der Auflagefläche eine Verstärkung in Form von Coni, Zylindern, Kreuzen, Tripoden oder anderen Strukturen in die Abstützeinrichtung eingearbeitet, so dass an diesen Stellen ein Eindrücken der Schablonenoberfläche nicht oder nur bis zu einer vorgesehenen definierten Tiefe möglich ist. Bei der Verwendung von spitz zulaufenden Elementen als Verstärkung oder Unterstützung, zum Beispiel Coni, kann ein zusätzlicher Effekt erreicht werden: Zum einen wird erreicht, dass die Elemente (aufgrund ihres breiteren Endes) einem Anpressdruck ohne Verformung beziehungsweise Nachgeben standhalten. Zum anderen können sie durch ihre Spitze so weit in eine Mikrostruktur des Gewebes eindringen, dass durch "Einkrallen" ein zusätzlicher Halt der Schablone auf diesem Gewebe beziehungsweise dem darunter liegenden Knochen resultiert. Besonders bevorzugt ist es, dass eine Mikrostruktur, beispielsweise eine Gitterstruktur, vorgesehen ist, welche zum Bilden eines weicheren und eines steiferen Oberflächenabschnitts bereichsweise, insbesondere durch spitze Element wie Coni, Zylinder, Kreuze, Tripoden, unterstützt ist. (1)
Vorzugsweise wird die Resektionsschablone mittels Stereolithographie hergestellt. Die Stereolithographie, auch Rapid Prototyping oder 3-D-Druckverfahren genannt, hat in den letzten Jahren eine schnelle Entwicklung hinsichtlich Präzision, Auflösungsvermögen und Geschwindigkeit erfahren. Das Verfahren ermöglicht daher eine effiziente und besonders präzise Herstellung einer Resektionsschablone.
2. Schablone mit Klammerkonstruktion und/oder Schnappmechanismus
Die im Stand der Technik bekannten individuellen Schablonen sitzen trotz eines relativ genauen und bündigen Sitzes nicht wirklich fest am Knochen und können durch leichte Wackelbewegungen in ihrer Position verändert werden. Auch die bekannten Standardschablonen für die Implantation von konventionellen Konfektionsendoprothesen haben sich als ungeeignet für die Implantation von individuell angepassten Implantaten erwiesen. Ferner ist es bislang üblich, die Schablonen auf der Grundlage einer kernspintomographischen Aufnahme anzufertigen, da eine Kernspintomographie knorpelige Strukturen besser darstellt als eine Computertomographie. Dies erfordert jedoch aufwändige und zeitintensive Aufnahmeprozeduren und bedeutet ein erhöhtes Risiko für Bewegungsartefakte. Weiterhin bestehen die für Kernspintomographieaufnahmen typischen Nachteile, wie die Einschränkung beim Vorliegen eines Metallimplantates und die hohen Kosten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Resektionsschablone einen Klammermechanismus, einen Rastmechanismus und/oder einen Schnappmechanismus zum Fixieren an dem Knochen aufweist (2 bis 5).
Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Resektionsschablone zur Fixierung an dem Knochen einen Hinterschnitt aufweist und vorzugsweise elastisch gestaltet ist, um einen Knochenbereich bzw. Gelenksbereich in dem Hinterschnitt aufzunehmen beziehungsweise in den Hinterschnitt einzuführen. Auf diese Weise lässt sich die Schablone sehr sicher an Gelenkstrukturen befestigen, so dass Wackelbewegungen weitgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist es also bevorzugt, anatomische Gegebenheiten zur Befestigung zu nutzen und diese bereits bei der Formung (Herstellung) der Schablone zu berücksichtigen. Der Klammermechanismus, Rastmechanismus beziehungsweise Schnappmechanismus ist hierbei insbesondere so angeordnet, dass er knöcherne Strukturen, die computertomographisch dargestellt werden können, umgreifen kann.
Da zumindest überwiegend knöcherne Referenzpunkte und/oder definierte knorpelige, mit der Computertomographie eindeutig darstellbare Strukturen, so genannte Landmarks, für die Konstruktion und Befestigung der Schablone verwendet werden, ermöglicht die erfindungsgemäße Resektionsschablone somit eine Datengewinnung mittels Computertomographie. Bei den Landmarks handelt es sich zum Beispiel um Areale auf der computertomographischen Darstellung, an welchen bewegliche und voneinander unabhängige Strukturen miteinander Kontakt aufnehmen, so dass der zwischen diesen liegende Abstand mit näherungsweise Null angesetzt werden kann. Bei anderen Arealen kann aus der Kenntnis der Anatomie heraus unterstellt werden, dass sich nach Freilegung des Operationssitus über diesem Areal lediglich eine Weichteilschicht befindet, welche hinsichtlich Konsistenz und Stärke, ggf. bei geeigneter Auswahl der Schablonenoberflächenstruktur, eine direkte Auflage der Schablone auf diesem Areal in der berechneten Position erwarten lässt. Ein Beispiel hierfür ist ein Knochen mit einem nur dünnen periostalen/synovialen Überzug. Die Abgrenzung dieser Areale kann nach einem empirischen Vorgehen oder durch ein geeignetes Bildanalyse- und Kontrollprogramm erfolgen. Alternativ zur Computertomographie ist natürlich grundsätzlich auch die aufwändigere Kernspintomographie zur Datengenerierung möglich.
Der Klammermechanismus, Rastmechanismus und/oder Schnappmechanismus kann vorzugsweise mit einer Mikrostruktur an der Schablonenoberfläche kombiniert sein, um eine besonders zuverlässige Fixierung der Schablone zu erreichen.
Aufgrund des selbst arretierenden Effekts kann eine wesentlich exaktere und stabilere Positionierung der Schablone erreicht werden. Zudem kann eine Verankerung mit sogenannten Kirschnerdrähten reduziert oder sogar vermieden werden. Hierdurch wird eine bedeutende manualtechnische Energie- und Zeitersparnis erzielt. Diese kann auch den Mehraufwand bei der Verwendung einer zusätzlichen Vier-in Eins-Schablone, im Gegensatz zur Fünf-in-Eins-Schablone (siehe EP 1 074 229 A2 ) wie nachfolgend beschrieben, leicht kompensieren.
Ein weiterer Aspekt stellt das Einrasten beim Einbringen der Schablone nach Überwinden eines Widerstandes beziehungsweise des Hinterschnittes dar. Durch ein kurzes Vibrieren der Schablone, ggf. begleitet von einem fühlbaren und hörbaren Schnappgeräusch, erhält der Operateur eine Bestätigung des korrekten Sitzes der Schablone. Dieses Signal nach dem Aufsetzen der Schablone vermittelt dem Chirurgen beziehungsweise dem Operationsteam Vertrauen in das System und unterstützt ein konzentriertes und zügiges Beenden des operativen Eingriffes.
Der erfindungsgemäße Arretierungsmechanismus kann gegebenenfalls auch in Kombination mit einpassbaren metallenen oder ähnlichen mehrfach verwendbaren Schablonen und auch bei der Implantation von Standardprothesen und auch in der Revisionsendoprothetik verwendet werden.
Grundsätzlich ist ein Schnappmechanismus auch für das Anbringen der weiter unten beschriebenen Kniescheibenschablone vorstellbar. Hierbei könnte für die von Haut-Weichteilgewebe bedeckte Vorderseite der Kniescheibe, ähnlich wie bei dem so genannten Schienbeinstopper der individuellen Tibiaschablone, beispielsweise ein Abdruck erstellt werden. Die Klammerkonstruktion könnte dann mit der eigentlichen Kniescheibenprothese (siehe unten) verbunden werden. Auch eine Arretierung einer Kniescheibenschablone durch Hinterschnitt über den inneren und äußeren Kniescheibenrand wäre grundsätzlich vorstellbar.
3. Sägeführungen zum Schutz der Schablone
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die schachtartige Werkzeugführung eine eingebrachte Führungsstruktur, insbesondere in Form eines Drahtes oder einer Drahtcerclage, aufweist.
Beim Einbringen des in der Regel metallischen Sägeblattes in die Werkzeugführung (Sägeschacht) kommt es während des Sägevorganges mit der oszillierenden Bewegungen des Sägeblattes zu reibungsbedingtem Materialstress zwischen dem Sägeblatt und dem Schablonenschacht. Während der Kontakt mit der Ober- und Unterseite des Sägeblattes durch die leistenartigen, konvex gerundeten Vorwölbungen auf der Ober- und Unterseite des Sägeblattes, nur verhältnismäßig geringen Abrieb an der entsprechenden Innenseite des Schablonenschachtes verursacht und auch der seitliche Anschlag des Sägeblattes kaum Materialabrieb bedingt, kann es beim Vorschieben des Sägeblattes im Sägeschacht bei auch nur leicht schräger Führung des Sägeblattes zum Kontakt der Sägezähne mit der Seitenwand des Schablonenschachtes kommen. Auch ist es möglich, dass sich innerhalb des Sägeschachtes Strukturen befinden, welche zum Beispiel für die Stabilität der Schablone von Bedeutung sind oder zum Schutz von knöchernen/knorpeligen Strukturen dort eingebracht wurden und den Schacht an bestimmten Stellen teilweise verschließen. Bei Letzteren ist die Gefahr, beim Vorschieben des Sägeblattes in diese Strukturen hinein zu sägen, besonders groß.
Zum Schutz dieser Strukturen wird daher vorzugsweise bereits bei der Herstellung der Schablone ein zum Beispiel metallener Schutz um die Ränder dieser Strukturen innerhalb des Schachtes (zum Beispiel in Form einer so genannten Drahtcerclage, zum Beispiel mit dem Durchmesser der Schachthöhe) eingebracht. Alternativ kann unmittelbar vor dem Sägevorgang durch geeignete, in der Schablone bereits vorhandene Kanäle ein Draht, zum Beispiel ein Kirschnerdraht, vorzugsweise mit dem Durchmesser der Schachthöhe, eingebracht werden. Dies kann derart erfolgen, dass der Draht eine Führung für das Sägeblatt darstellt, welche das Sägeblatt an den gefährdeten Strukturen vorbeiführt. Durch die drahtartige Sägeführung kann auf eine vollständige Auskleidung des Sägeschachtes mit einer zum Beispiel metallischen, boxartigen, der Schachtform angepassten Schutzvorrichtung verzichtet werden. (6)
4. Hemischablone für den Femur
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Resektionsschablone als Hemischablone zur Anbringung einer Hemiprothese, insbesondere am Femur (Oberschenkelknochen), insbesondere an dessen unterem Ende, ausgebildet ist.
Die Hemischablone überdeckt im Gegensatz zu einer Vollschablone nur einen Teilbereich des Ober- beziehungsweise Unterschenkelkopfes, insbesondere im Wesentlichen nur einen der beiden (Femur)kondylen (Gelenkknorren), während der zweite Condylus (lateral oder medial) zumindest weitgehend unbedeckt bleibt. Dies minimiert die Größe der Schablone und ermöglicht eine einseitige Resektion über einen deutlich kleineren operativen Zugang am Kniegelenk. Eine solche nur einseitige Resektion dient insbesondere der Anbringung einer so genannten Hemiprothese, welche lediglich eines der beiden femorotibialen Kompartimente, nämlich entweder das mediale oder das laterale femorotibiale Kompartiment, versorgt. Eine solche Hemiprothese kann entweder standardmäßig oder individuell angefertigt sein.
Um eine erfindungsgemäße Hemischablone sicher am Knochen, insbesondere Femur, zu befestigen, ist es bevorzugt, diese mit einem Klammer- und/oder Schnappmechanismus, wie insbesondere unter 2. beschrieben, zu versehen. (7, 7a)
5. Mehrteilige Femurschablone
Eine weitere Verbesserung einer Resektionsschablone, insbesondere einer Femurschablone, kann durch eine Aufteilung der Femurschablone in eine distale Resektionsschablone und eine so genannte „Vier-in-Eins-Schablone“, vorzugsweise mit femoralen Verankerungszapfen, erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Resektionsschablone mindestens zweiteilig aufgebaut ist und ein erstes Schablonenteil für die Durchführung einer ersten Resektion und ein zweites Schablonenteil für die Durchführung einer zweiten Resektion aufweist, wobei das erste Schablonenteil insbesondere als Individualschablone, vorzugsweise für eine distale Resektion, ausgebildet ist und wobei das zweite Schablonenteil insbesondere ein standardisiertes Schablonenteil für eine mehrfache Verwendung ist und vorzugsweise für eine mehrfache Resektion (Resektionen entlang unterschiedlicher Resektionsebenen) ausgebildet ist.
Gegenüber dem Stand der Technik ist eine wesentliche Verbesserung des Verfahrens dahingehend zu erreichen, dass die üblichen fünf Resektionsschritte am Femur nicht mit einer einzigen Schablone durchgeführt werden, sondern mit einer ersten Schablone ausschließlich die so genannte distale Resektion, welche in der horizontalen Ebene durch den körperfernen Oberschenkelknochen verläuft, durchgeführt wird. Diese Schnittebene ist für die Prothesenimplantation insofern von entscheidender Bedeutung, dass hierdurch die Einstellung der Kniegelenkendoprothese in der sogenannten koronaren Ebene, also für die so genannte Varusund Valgus-Verkippungen festgelegt wird. Diese Verkippungen sind für die korrekte biomechanische Belastung der Prothese von entscheidender Bedeutung. (8)
Da bei der aus dem Patent EP 1 074 229 A2 bekannten Fünf-in-Eins-Schablone die Resektionsschächte für die weiteren Schnittebenen die Auflage- und Abstützvorrichtungen, insbesondere auch den in die Facies poplitea laufenden Interkondylenhaken, mehrfach kreuzen würden, wäre hierdurch der stabile Kontakt dieser Auflage- und Abstützvorrichtungen beeinträchtigt, beziehungsweise es wären größere Auflage- und Abstützflächen erforderlich, um die Schablone ausreichend stabil zu positionieren, was das Volumen der Schablone erheblich vergrößern und die Implantation im Situs erschweren würde.
Um die ebenfalls sehr wichtige Ausrichtung, die Rotation um die vertikale Achse, exakt festzulegen, kann die erste Schablone mit lediglich einer Schnittebene Bohrführungen für das Vorbohren von Kanälen für Verankerungszapfen der Femurprothese aufweisen. (9)
Die noch erforderlichen vier weiteren Schnitte werden dann, ähnlich wie bei den herkömmlichen Verfahren, durch eine zweite Schablone, vorzugsweise eine so genannte "Vier-in-Eins-Schablone", ermöglicht, welche jedoch zusätzlich durch Verankerungszapfen, entsprechend denen an der zu implantierende femoralen Prothesenkomponente auf der bereits hergestellten distalen Resektionsfläche des Oberschenkelknochens, exakt ausgerichtet werden kann. Weitere Messungen zur Positionierung sowie weitere Fixierungen sind daher nicht erforderlich (10).
Die "Vier-in-Eins-Schablone" reproduziert, wie auch bei den herkömmlichen Verfahren, die vier standardisierten weiteren Resektionsflächen der Femurprothesenauflage. Die zweite Schablone kann daher wiederverwendbar gestaltet sein und kann aus beständigem Material, zum Beispiel Edelstahl oder ähnlichem, hergestellt sein.
Die Aufteilung der Femurresektion in zwei Schritte verursacht durch den Einsatz einer zweiten Resektionsschablone, der „Vier-in-Eins-Schablone“, einen geringfügigen materiellen, manualtechnischen und zeitlichen Mehraufwand während der Operation. Dieser Mehraufwand wird jedoch durch die wesentlich präzisere Positionierung der Schablone für den ersten distalen Resektionsschritt, die erleichterte Resektion und die hierdurch erreichte Einsparung beim Bau der kleineren, individuellen Einmalschablone mit weniger Volumen beziehungsweise Material kompensiert.
6. Endoprothese mit Verstärkungsstrebe und Schablone mit Bohrführung zur Herstellung einer rinnenförmigen Ausbohrung im Implantatlager
Gemäß einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Resektionsschablone umfasst diese zumindest eine Bohrführung für eine rinnenförmige Ausbohrung des zum Beispiel femoralen Implantatlagers für eine femorale Prothesenkomponente mit einer zum Beispiel halbzylinderförmigen Verstärkungsstrebe, zum Beispiel an einer Sollbruchstelle der Prothese beziehungsweise Prothesenkomponente. Die Resektionsschablone kann hierbei insbesondere als eine "Vier-in-Eins-Schablone" für den Femur ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Resektionsschablone eine Bohrführung, insbesondere parallel zu einer als Sägeführung ausgebildeten Werkzeugführung, insbesondere zur Herstellung einer Rinne beziehungsweise einer rinnenförmigen Ausbohrung an einer Resektionsfläche des Knochens (Implantatlager), aufweist.
Die erfindungsgemäße Endoprothese gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist insbesondere für den Femur vorgesehen. Sie weist insbesondere mehrere winkelig zueinander ausgerichtete Auflageebenen bzw. Auflageflächen zur Anlage an entsprechend winkelig zueinander ausgerichtete Resektionsflächen eines Knochens, insbesondere des Femurs, auf. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Verstärkung vorhanden ist, die über eine zwischen den Auflageebenen gebildete Kante verläuft und insbesondere von den winkelig zueinander ausgerichteten Auflageebenen vorsteht.
Bei der Herstellung von individuellen Endoprothesen besteht die Möglichkeit, die Resektionsflächen individuell an die Oberflächenkrümmungen des Knochens, insbesondere der Femurkondylen, und die geometrischen Gegebenheiten des insbesondere femoralen Gleitlagers anzupassen. Hierdurch wird ein Maximum an Schonung beziehungsweise ein Minimum an Resektion der knöchernen Substanz erreicht. Damit können sehr dünne Prothesen produziert werden, welche nur knapp die Knorpelknochengrenzen überschreiten beziehungsweise die knorpeltragenden Gelenkflächen ersetzen und damit tatsächlich lediglich einen Oberflächenersatz des Gelenkes beziehungsweise den Ersatz der knorpeligen Oberfläche darstellen.
Bei solchen minimalen Endoprothesen kommt es insbesondere an den Schnittlinien der Resektionsflächen beziehungsweise den Auflageebenen der Prothese zu vergleichsweise geringen Materialstärken, welche unter biomechanischer Belastung eine so genannte Sollbruchstelle darstellen. Zur Beseitigung dieser Sollbruchstelle können erfindungsgemäß zum Beispiel halbzylindrische Verstärkungen über die Kanten dieser Schnittlinien an die Prothese angelegt werden. Die Stärke der Verstärkung kann für die jeweilige individuelle Belastung, unter Berücksichtigung von Körpergröße und Gewicht des Patienten ermittelt werden. Somit kann eine ausreichende Bruchsicherheit an diesen Stellen gewährleistet werden. Zusätzlich gewährleisten die vorzugsweise halbzylindrischen Verstärkungen beziehungsweise Verstärkungselemente eine weitere Verankerungsstabilität insbesondere gegenüber seitlichen Scherkräften. (11)
Zur Herstellung eines Implantatlagers am Knochen mit zumindest einer halbzylindrischen Rinne weist die Resektionsschablone vorzugsweise zumindest eine Bohrführung auf, die entlang der entsprechenden Resektionsebene beziehungsweise des Resektionsschachtes (Sägeschachtes) verläuft. Mittels dieser Bohrführung lässt sich eine entsprechende Bohrung mit Bohrspitzen des gleichen Radius in das Implantatlager einbringen. Die zu verwendende Schablone kann beispielsweise eine "Vier-in-Eins-Schablone" sein. (12).
Diese Verstärkungen an den Femurprothesen sind insbesondere auch bei der Herstellung und Implantation der weiter unten beschriebenen echten Bioprothesen sinnvoll, da auch bei diesen eine erhöhte Stabilität des Implantates das Handling erleichtert und sicherer macht und zudem die rinnenförmige Einmuldung des Implantatlagers zusätzlich auch den Kontakt zu etwas tiefer gelegenen und besser durchbluteten Knochenschichten ermöglicht. Somit kann auf das bisher übliche (senkrechte) Anbohren des Implantatlagers zumindest teilweise verzichtet werden.
7. Prothese und Schablone für den Femur zur separaten Ersetzung der medialen- und/oder lateralen Gelenkfläche und/oder des Kniescheibengleitlagers
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer Prothese und Schablone für den Femur, um alleine oder in Kombination die mediale- und/oder laterale Gelenkfläche des Femurs und/oder das Kniescheibengleitlager zu ersetzen beziehungsweise zu resezieren.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Endoprothese gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist gemäß einer weiteren Ausführungsform insbesondere vorgesehen, dass die Endoprothese aus mehreren, vorzugsweise mindestens drei, Einzelteilen besteht, wobei die Einzelteile jeweils mindestens eine Auflageebene zur Anlage an jeweils mindestens eine Resektionsfläche eines Kochens, insbesondere des Femurs, aufweisen, wobei die einzelnen Auflageebenen vorzugsweise winkelig zueinander ausgerichtet sind.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Einzelteile separat zu verwenden. Besonders bevorzugt ist es aber, dass bei einer Ersetzung von zumindest zwei Gleitflächen des Kniegelenkes (mediale Gelenkfläche, laterale Gelenkfläche, Kniescheibengleitlager) separate Prothesenkomponenten hierfür verwendet werden.
Durch die Aufteilung der ursprünglich trikompartimentellen femoralen Prothesenkomponenten in drei Einzelteile kann eine weitere Reduzierung der femoralen Knochenresektion, insbesondere beim echten Oberflächenersatz, erreicht werden. Insbesondere ist vorgesehen, die beiden so genannten distalen femoralen Gelenkflächen und das femoropatellare Gleitlager auf Höhe des so genannten Sulcus terminalis oder auch Sulcus femorotibialis an der jeweiligen medialen oder lateralen Femurkondyle abzutrennen beziehungsweise zu trennen. (13). Vorzugsweise werden insbesondere das dorsodistale femorale Gleitlager und das patellare Gleitlager durch getrennte (und voneinander beabstandete) Prothesenkomponenten gebildet. Vorzugsweise sind auch das dorsodistale laterale Gleitlager und das dorsodistale mediale Gleitlager durch getrennte (und voneinander beabstandete) Prothesenkomponenten gebildet.
Eine weitere Knochenersparnis kann dadurch erreicht werden, dass an den dorsalen und distalen Krümmungen des femoralen Gleitlagers mehr als drei Resektionsebenen für das Prothesenlager vorgesehen werden. Insbesondere bei den konventionellen Prothesenlagerdesigns können auch an den ventralen Krümmungen mehrere, insbesondere mehr als drei Resektionsebenen vorgesehen sein.
Eine Unterteilung der Gelenkflächen bei der trikompartimentellen Primärversorgung ist sinnvoll, da hierdurch eine weitere Reduzierung der erforderlichen Knochenresektion und zusätzlich an der femoralen Prothesenkomponente eine Beseitigung der Sollbruchstellen am Übergang zwischen patellarem Gleitlager und distaler femoraler Gleichfläche erfolgt. Zusätzlich kann bei einer Lockerung oder Beschädigung eine der drei femoralen Prothesenkomponenten beziehungsweisebestandteile gegebenenfalls auch isoliert ausgewechselt werden.
Die Teilung der klassischen trikompartimentellen Totalendoprothesen wird vorzugsweise an linien- oder bandförmigen Arealen, entsprechend der so genannten Grenzrinne, Sulcus femorotibialis oder auch Sulcus terminalis, jeweils medial und lateral vorgenommen. An diesen Stellen vollzieht die Kniescheibe eine besondere Belastungsumverteilung an den Gelenkflächen, wodurch sie besonders niedrigen mechanische Belastungen unterworfen ist.
Die Kniescheibe vollzieht kurz vor Erreichen der Neunziggradstellung des Kniegelenkes eine Verlagerung der Kontaktflächen medialseitig zunächst zur Mitte des femoralen Gleitlagers, um kurz vor Erreichen des Sulcus terminalis eine Bewegung wieder zur medialen Außenseite beziehungsweise auf die Innenseite der medialen Oberschenkelrolle hin vorzunehmen, wobei sie den Sulcus terminalis überrollt beziehungsweise überspringt. Die hierbei ablaufende gleichzeitige Umwickelung des Femurs mit der Quadrizepssehne bewirkt, dass die Druckbelastung zunehmend großflächig verteilt wird. Hierdurch erfolgt eine Reduktion der Druckbelastung auf den Kniescheibengelenkflächenrand. Bei weiterer Beugung des Kniegelenkes über circa 135 Grad kommt es schließlich zu einem bündigen Schluss der so genannten Odd Facett an der medialen Femurkondyle im eigentlichen femorotibialen Gelenkflächenanteil derselben. Auf der lateralen Seite liegt der Sulcus terminalis etwas weiter dorsal und es kommt auch hier bei der Kniebeugung zu einer Belastungsumverteilung auf den femorotibialen Anteil des Gelenkes, durch welche auch hier der Sulcus überrollt beziehungsweise übersprungen wird.
Da über diesem Sulcus, sowohl medial als auch lateral, somit entgegen dem primären Eindruck kaum ein Gleitvorgang stattfindet, bietet sich dieses Areal für eine Trennung der femoralen Prothesengelenkflächen an. Mit anderen Worten wird die durch die Ränder der Teilprothesen verursachte Materialdiskontinuität der Oberfläche tribologisch und biomechanisch gut toleriert. Bei einigen Tierarten, zum Beispiel dem Rind, ist der Kipp/Rollemechanismus der Kniescheibe noch wesentlich ausgeprägter, und es zeigt sich, dass dort an den analog vorhandenen Gelenkarealen über einen breiteren Abschnitt überhaupt kein Knorpelbelag vorhanden ist.
Trotz dieser biomechanischen günstigen Konstellation ist es von größter Bedeutung, dass die jeweiligen Prothesenränder des Kniescheibengleitlagers sowie der medialen und lateralen tibiaseitigen Femurkondyle an der Grenzrinne optimal in den Knochen eingepasst sind und die Ränder eine gute Abrundung und Einsenkung in den Gelenkknochen aufweisen. Insbesondere medialseitig kommt es kurz vor dem Überrollen/Überspringen des Sulcus femorotibialeis zu einer hohen Druckbelastung, vor allem während der Streckbewegung an der firstnahen medialen Kniescheibengelenkfläche. Da somit überwiegend kein Gleitvorgang über den Sulcus femoropatellaris, sondern vielmehr eine Kipp/Rollebewegung stattfindet, ist eine Unterbrechung der Gelenkfläche an dieser Stelle weniger problematisch als eine Veränderung des Niveaus beziehungsweise der Höhe der Gelenkflächen, welches eine vermehrte Druckbelastung an dieser kritischen Stelle für das Kniescheibengelenk bedeuten würde und bei den Konfektionsendoprothesen nahezu die Regel ist.
Zur optimalen Lösung dieser biomechanischen Herausforderung ist eine Anpassung im Sinne einer individuellen Anfertigung des endoprothetischen Kniegelenkersatzes somit langfristig unumgänglich. Durch eine entsprechende Planung und Anordnung der Resektionsschächte, zum Beispiel mittels der „Vier-in-Eins-Schablone“, können diese Übergangsareale der Gelenkfläche beziehungsweise die Abtrennungen der Prothesengelenkflächen auch hinlänglich gut getroffen beziehungsweise die Endoprothesen ausreichend exakt positioniert werden.
8. Vertikale Teilung der ventralen femoralen Auflagefläche einer Femurprothese
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer vertikalen Aufteilung der ventralen femoralen knochenseitigen Auflagefläche einer Femurprothese (beziehungsweise Femurkomponente einer Prothese) in zwei Auflageflächen, welche, vorzugsweise mit leichter V-Form, zueinander verkippt sind. Zur Herstellung eines entsprechenden Implantatlagers sind die entsprechenden Resektionsschächte in der Resektionsschablone für den Femur, beispielsweise einer „Vier-in-Eins-Schablone“, entsprechend angelegt beziehungsweise ausgerichtet.
Die erfindungsgemäße Endoprothese weist vorzugsweise mehrere winkelig zueinander ausgerichteten Auflagebereiche zur Anlage an entsprechend winkelig zueinander ausgerichtete Resektionsbereiche eines Knochens, insbesondere des Femurs, auf. Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Endoprothese ist vorgesehen, dass zumindest einer der Auflagebereiche eine, insbesondere V-förmige, Auffaltung aufweist, deren mindestens eine Scheitellinie quer zu einer zwischen den Auflagebereichen gebildeten Kante verläuft. Insbesondere weist eine ventrale femorale Auflagefläche bzw. -ebene der Endoprothese eine mittige Teilung auf, wobei diese Teilung vorzugsweise in Richtung der distalen Auflagefläche beziehungsweise zur distalen Auflagefläche hin, verläuft.
Hinsichtlich des ersten Aspekts der Erfindung (Resektionsschablone) ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese für die Resektion des Femurs eingerichtet ist. Die Resektionsschablone weist vorzugsweise mindestens eine Abstützeinrichtung zur Abstützung an dem Knochen und mehrere Werkzeugführungen zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens beziehungsweise Femurs auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Werkzeugführungen derart zueinander ausgerichtet sind, dass durch Resektion des Knochens mehrere winkelig zueinander ausgerichtete Resektionsbereiche herstellbar sind, wobei an zumindest einem der Resektionsbereiche eine, insbesondere V-förmige, Auffaltung herstellbar ist, deren mindestens eine Scheitellinie quer zu einer zwischen den Resektionsbereichen gebildeten Kante verläuft.
Die mittige Teilung der ventralen femoralen knochenseitigen Auflagefläche der Femurprothese und die V-förmige Aufstellung dieser Flächen mit entsprechender Resektion des Implantatlagers im Knochen ermöglicht neben einer erheblichen Knochenersparnis im Bereich des ventralen Femurs auch eine Stabilisierung der Femurprothese in der lateralen Richtung, auch ohne die Verwendung von Verankerungszapfen. (14).
Das Wegfallen der Verankerungszapfen an der femoralen Komponente der Kniegelenkendoprothese erleichtert insbesondere auch eine eventuelle Wechseloperation, da hier insbesondere auch bei zementfrei implantierten Prothesen die oftmals mit dem Knochen erheblich verwachsenen Kontaktflächen mit der oszillierenden Säge abgetrennt werden können, ohne auf ein Hindernis beziehungsweise die Verankerungszapfen zu stoßen.
Die V-förmige Anordnung der Resektionsflächen am Knochen lässt sich durch eine entsprechende Anordnung der Sägeschlitze, beispielsweise in dem Vier-in-Eins-Resektionsblock, erreichen.
9. Intercondylensattel
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Resektionsschablone ist diese für die Resektion insbesondere der Tibia vorgesehen. Die Resektionsschablone umfasst vorzugsweise mindestens eine Abstützeinrichtung zur Abstützung an dem Knochen und mehrere Werkzeugführungen zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens beziehungsweise der Tibia. Vorzugsweise weist die Resektionsschablone einen sattelartigen Abstützbereich zur Abstützung, insbesondere zwischen den Tibiaplateaus beziehungsweise vor den Interkondylenhöcker der proximalen Tibia, auf.
Durch die Ausbildung oder Anbringung einer sattelförmigen Abstützeinrichtung, insbesondere eines so genannten Interkondylensattels, zur Abstützung und Zentrierung der Resektionsschablone, zum Beispiel einer Tibiaschablone, kann eine präzisere und stabilere Positionierung der Schablone an der Tibia erreicht werden. Insbesondere kann ein seitliches Verschieben der Schablonenauflage auf dem Tibiaplateau verhindert werden. Somit kann auch eine höhere Seitverschiebungsstabilität erzielt werden. (15)
Der Intercondylensattel kann hierbei nahezu bis über die Mitte des anteroposterioren Durchmessers des Tibiaplateaus vorgezogen werden, da die Insertion des vorderen Kreuzbandes in der Regel erst hier im intercondylären Bereich ansetzt. Zudem erfolgt die Auflage der Schablone meist in starker Beugestellung des Kniegelenkes, so dass das vordere Kreuzband sich in der Regel weiter nach unten neigt und dadurch mit dem Intercondylensattel nicht kollidiert.
Eine weitere Verbesserung der Stabilität der Schablone kann durch eine Aufteilung der Tibiaschablone in zwei Schablonen bzw. Schablonenteile erreicht werden, wobei in einem ersten Schritt durch eine erste Schablone lediglich zum Beispiel Verankerungspins möglichst exakt positioniert werden und in einem zweiten Schritt eine zweite Schablone an diesem Verankerungspins angebracht wird und mithilfe der selben die vertikalen Sägeschnitte durchgeführt werden.
10. Rotationshaken
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Resektionsschablone, welche insbesondere für die Resektion der Tibia vorgesehen ist, zur Erzielung einer Rotationsstabilität einen an eine etwa rechtwinkelig ausgebildete Schienbeinkante angepassten, vorzugsweise etwa rechtwinkelig gebogenen Anlagebereich zur Anlage an die Schienbeinkante aufweist.
Durch die Verankerung der Schablone an einer außenseitigen Schienbeinkante kann eine besonders gute Rotationsstabilität der Schienbeinschablone erreicht werden. An der außenseitigen Schienbeinkante weist das Schienbein etwas oberhalb und lateral der so genannten Tuberositas Tibiae und etwa 3–4 cm unterhalb der ventralen, anterolateralen Schienbeinkante in kaum abweichender Form eine nahezu rechtwinklige Kante auf. Diese zieht sich am Schienbeinkopf etwas oberhalb des so genannten Schienbeinhöckers an der Außenseite unterhalb des so genannten Tuberculum Gerdii zum Wadenbeinköpfchen hin. Die Kante stellt in einer gedachten Verbindungslinie diagonal nach innenseitig oben einen nahezu rechtwinklig nach hinten abfallenden Haken dar. Mittels einer hakenförmigem, insbesondere rechtwinkligen, Struktur an der Schablone, welche die beschriebene Kante nachempfindet, kann eine präzise Festlegung der Tibiaschablone um die vertikale Achse erreicht werden. (16)
Der Rotationshaken stellt eine optionale zusätzliche Stabilisierungshilfe dar, die erforderlichenfalls auch nachträglich noch an der bereits im Situs aufgelegten Schablone angebracht beziehungsweise angeheftet werden kann.
11. Resektionsschablone, insbesondere Tibiaschablone, mit Weichteilspange
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Resektionsschablone eine Weichteilspange aufweist. Die Weichteilspange ist vorzugsweise als zungenförmiges Element ausgebildet, welches unter dem Weichteilegewebe, zum Beispiel dem Kniescheibenband, an den zu resezierenden Knochen, insbesondere im Schienbeinkopf, anlegbar ist. Diese zungenförmige Auflage der Schablone auf dem Schienbeinknochen kann auch bei so genannten Hemiprothesen noch in einen Rotationshaken auslaufen beziehungsweise bei lateraler Hemiprothesen kann am unteren Ende noch ein Rotationshaken angebracht werden. Das zungenförmige Element muss weiterhin außen die Weichteile umfahrend zum Beispiel mit dem so genannten Schienbeinstopper verbunden sein, mit welchem es letztendlich eine Spange um die Weichteilegewebe herum bildet. Der Schienbeinstopper bedarf einer unverrückbaren zentralen Positionierung vor dem Schienbeinkopf, unter anderem um die Führung für den Ausrichtstab zur Kontrolle der Ausrichtung der Schablone entsprechend der Längsachse der Tibia aufzunehmen. Durch eine ausreichend kräftige Anlage dieser Spange kann eine hinlänglich starre Verbindung sowohl zwischen dem Schienbeinstopper, der Führung für den Ausrichtstab und der knöchernen Schablonenauflage gewährleistet werden. Zur Anlage an das Weichteilgewebe muss die Weichteilspange also ausreichend weite Ausnehmungen aufweisen, in welche das Weichteilgewebe ohne wesentliche Spannung einliegen kann.
Die Weichteilspange ermöglicht es, die Resektionsschablone, insbesondere eine Tibiaschablone, trotz einer schmalen Form und eines kleinen operativen Zuganges sicher zu fixieren. Die Abstützung erfolgt insbesondere an nur einer Seite (innen oder außenseitig) des Schienbeins, insbesondere am vorderen Schienbeinrand. Die Resektionsschablone mit Weichteilspangenkonstruktion ist insbesondere für eine Hemiprothesenimplantation vorgesehen. Die schmale Form der Resektionsschablone ermöglicht es, diese durch einen kleineren Hautschnitt in das Kniegelenk einzubringen und zu verwenden. (17)
Die Abstützung an der vorderen Schienbeinkante ist vorzugsweise ausreichend schmal, so dass die Tibiaschablone durch einen kleinen Zugang in das Kniegelenk eingebracht werden kann. Bei zusätzlicher Verwendung des Intercondylensattels und des Schienbeinstoppers, letzterer vorzugsweise mit den intraartikuären Strukturen durch eine ausreichend stabile Spangenkonstruktion verbunden, kann die Tibiaschablonen auch durch einen kleinen Hautschnitt bei der Implantation von standardisierten Konfektions- oder individuellen Hemiprothesen verwendet werden.
12. Zweiteilung einer tibialen Prothese
Im Stand der Technik wird bei einem Ersatz sowohl des medialen als auch des lateralen Gleitlager der Tibia das Tibiaplateau in einer horizontalen und eventuell leicht nach rückwärts geneigten Ebene vollständig abgetrennt. Das mediale und das laterale Tibiaplateau werden dann gemeinsam endoprothetisch versorgt. Bei den sogenannten Hemiprothesen wird hingegen nur das innere oder seltener auch nur das äußere Kniegelenkkompartiment mit einem endoprothetischen Ersatz versorgt. Hierbei hat sich gezeigt, dass auch ein weniger als hälftig abgedecktes Tibiaplateau eine ausreichende Stabilität für einen eingebrachten Gelenksersatz bietet. Eine Aufgabe der Erfindung besteht vor diesem Hintergrund darin, bei einer individuellen Kniegelenkendoprothetik das vordere Kreuzband zu erhalten und den so genannten Interkondylenhöcker, den Verankerungsort für das vordere Kreuzband am Schienbein, möglichst stabil zu halten.
Der Versuch, die von konventionellen Endoprothesenmodellen mit Erhalt ausschließlich des hinteren Kreuzbandes bekannte Aussparung, im hinteren Anteil des tibialen Plateaus der Endoprothesen nach vorne soweit zu verlängern, dass der Interkondylenhöcker für den Erhalt des distalen vorderen Kreuzbandansatzes ausreichend Platz bietet, führt zu einer schmalen Stegbildung an der Vorderseite der Tibiaplateaukomponente, welche einer nicht unerheblichen Bruchgefahr ausgesetzt ist. Die Verbindung der Prothesen dieser beiden Kompartimente durch eine wenn auch noch so dünne Brücke führt dazu, dass es bei der Lockerung einer Seite durch eine Hebelwirkung über den Verbindungssteg auch zu einer Lockerung der Gegenseite, wenn nicht sogar zu einem Bruch des Steges kommen kann.
Zusätzlich besteht bei den einteiligen Prothesen im Stand der Technik auch nicht die Möglichkeit, im Falle einer einseitigen medialen oder lateralen Lockerung der femoralen Komponente, die nicht gelockerte Seite oder das femorale Gleitlager zu erhalten und ausschließlich eine Revision des Betroffenen Kompartimentes vorzunehmen.
Hinsichtlich des zweiten Aspekts der Erfindung (Endoprothese) ist daher vorzugsweise vorgesehen, dass die Endoprothese aus mindestens zwei getrennten Prothesenkörpern (Teilen) besteht, wobei ein erster Prothesenkörper zur Anordnung an einer ersten Seite, insbesondere medial, des Intercondylenhöckers der Tibia und ein zweiter Prothesenkörpern zur Anordnung an einer zweiten Seite, insbesondere lateral, des Intercondylenhöckers der Tibia ausgebildet ist.
Insbesondere bei der tibialen Komponente einer individuellen Kniegelenkendoprothese hat sich eine Zweiteilung als vorteilhaft erwiesen. Dabei können insbesondere auch zwei separate tibiale Fassungen vorgesehen sein, welche zur Aufnahme der jeweiligen Prothesen-Onlays, welche in der Regel aus Polyethylen bestehen, grundsätzlich jedoch auch aus anderen ähnlichen oder modifizierten, geeigneten Kunststoffen oder anderen Materialien bestehen können, dienen.
Die nicht miteinander verbundenen (separaten beziehungsweise getrennten beziehungsweise voneinander beabstandeten) Teile der Prothese ermöglichen eine einfachere Resektion des Knochens: Beispielsweise können die Schablonen zum Vorbohren von einem oder mehreren Verankerungszapfen, Schrauben, oder andersartigen Fixiervorrichtungen für die Fassung der tibialen Prothesenkomponenten auf dem resezierten Knochen gegebenenfalls getrennt und nacheinander aufgesetzt, ausgerichtet und wenn nötig korrigiert werden.
Dies ermöglicht eine genauere Einpassung mit optimaler Abstützung der Prothesenränder auf dem kortikalen Knochen, insbesondere auch bei der Verwendung von medial und lateral verschiedenen Neigungen (so genannte "Slopes") der Resektionsflächen an der Tibia in anteroposteriorer Richtung. Durch die Anpassung der Neigungen an die jeweils unterschiedliche Neigung der Tibiaplateaus ist zudem eine weitere Knochenersparnis möglich.
Die damit einhergehende Zweiteilung auch der Prothesen-Onlays bzw. Polyethylenkomponenten (z.B. des Polyethylen-Onlays) bietet zudem die Möglichkeit, durch die Wahl von Onlays verschiedener Höhen auf der jeweils einen oder anderen Seite, zum Beispiel in Millimeterschritten, eine besonders exakte Ausbalancierung der Bandspannung unter Berücksichtigung einer erforderlichen Achsenausrichtung zu erreichen.
Die Zweiteilung der tibialen Komponente bei der Versorgung des Kniegelenkes mit einer Totalendoprothese ist sowohl bei Verwendung von individuellen Kniegelenkendoprothesen als auch bei den konventionellen Standardprothesen sinnvoll. (18)
12.a Doublelayer Onlay
Bei Kniegelenksendoprothesen, insbesondere den sogenannten Hemiprothesen, zeigt sich eine höhere Lockerungsrate, insbesondere wenn sie bei jüngeren Patienten implantiert werden. Dies lässt darauf schließen, dass die vermehrte mechanische Beanspruchung dieser körperlich aktiveren Patientengruppe ursächlich für die vorzeitige Lockerung insbesondere der tibialen Komponenten von Kniegelenksendoprothesen ist.
Insofern ist es sinnvoll, zwischen dem Polyethylenonlay der tibialen Prothesenkomponente und der darunterliegenden, im Knochen verankerten, vorzugsweise metallischen Komponente der Endoprothese eine Dämpfungsschicht anzuordnen. Die Dämpfungsschicht ist vorzugsweise in ihrer Form den Konturen des Polyethylenonlays bzw. der Prothesenfassung angepasst und kann als eine Scheibe oder ein Ring gestaltet sein. Vorzugsweise ist die Dämpfungsschicht aus einem weicheren Kunststoff, zum Beispiel Kautschuk oder Silikon oder ähnlichem, gebildet. Auf diese Weise wird eine Doublelayer-Konstruktion des Prothesenonlays gebildet. Die Dämpfungsschicht reduziert den mechanischen Stress auf das Interface bzw. die Kontaktfläche zwischen der insbesondere metallenen Prothesenfassung und dem darunterliegenden Knochen.
Die Fassung weist vorzugsweise eine Vertiefung bzw. Nut auf, die von einem vorstehenden Randbereich umgeben ist. Der Prothesenkörper (Prothesenonlay) weist eine Feder bzw. einen Vorsprung auf, welcher in der Vertiefung bzw. Nut aufgenommen ist. Vorzugsweise weist die Dämpfungsschicht eine Scheibe auf, die am Grund der Nut der Fassung angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Dämpfungsschicht am Rand der Fassung bzw. um die Feder des Polyethylenonlays herum einen Ring aufweisen. Die Dämpfungsschicht bzw. die Scheiben und/oder der Ring weist eine geeignete Dicke, zum Beispiel 1 mm, auf und ist passgenau konstruieren und eingebracht. Aus der industriellen Mechanik ist bekannt, dass derartige Gummi- oder Silikonelemente jahrzehntelangen, stereotypen Belastungen standhalten können, sodass bei geeigneter Auswahl der Art und der Stärke des Materials auch für die Dauerbelastung innerhalb eines menschlichen Gelenkes ein frühzeitiger Verschleiß vor Erreichen der durchschnittlichen Überlebensdauer einer Endoprothese nicht zu befürchten ist.
Auch hinsichtlich einer Biokompatibilität der hierfür erforderlichen Materialien gibt es ausreichende Anwendungen in der Medizin, sodass eine toxische oder ungewöhnliche allergische Reaktion nicht zu befürchten ist.
Alternativ kann die Dämpfungsschicht auch direkt an das Onlay (Prothesenkörper) und/oder die Fassung mechanisch und/oder chemisch fixiert sein. Auch durch Strukturveränderung zum Beispiel des Onlays und/oder der Dämpfungsschicht, zum Beispiel eine gitter- oder wabenförmige Struktur unterschiedlicher Tiefe, in welche eventuell zusätzlich weitere geeignete Materialien eingebracht werden, kann zu den Auflageflächen, zum Beispiel zur Metallfassung, ebenfalls das Prinzip des Doublelayer Onlays umgesetzt werden. Auch bei den gelegentlich praktizierten Verfahren ohne Verwendung einer metallenen Fassung kann die Dämpfungsschicht zum Beispiel auch zwischen Polyethylenkomponente und dem auf den Knochen aufgetragen Knochenzement eingebracht werden.
Zu berücksichtigen ist gegebenenfalls, dass es durch die Mikrobewegungen, welche die Elastizität dieses Puffermateriales zwischen der Polyethylenkomponente und der metallischen Fassung zulässt, auch ein gewisser Abrieb zwischen zum Beispiel den vertikalen Begrenzungen der Polyethylenfeder und der Metallnut der Fassung stattfinden kann. Wenngleich dieser Abrieb aufgrund des überaus geringen Bewegungsausschlages vernachlässigbar gering ist, so kann er dennoch weiter reduziert werden, indem auch zwischen den vertikalen Flächen zwischen Polyethylenfeder und Metallnut der Fassung zum Beispiel aus demselben oder einem geeigneteren Dämpfungsmaterial eine Zwischenschicht eingebracht wird.
Gegebenenfalls könnte auch die Metallfassung durch eine vertikale Abstützplatte gegen die ebenfalls vertikal verlaufende knöcherne Resektionsebene zum Interkondylenhöcker hin erweitert werden und auch zwischen dieser und der vertikalen Fläche der Polyethylenkomponente oberhalb der Feder eine entsprechende Dämpfungsschicht eingebracht werden.
Dies würde auch eine zusätzliche Stabilisierung des Interkondylenhöckers sowohl bei Verwendung einer für die Zementierung geeigneten Oberfläche als auch bei der Verwendung einer für die zementfreier Verankerung vorgesehene Oberflächenstruktur bedeuten.
Insofern bietet sich die Verwendung einer zum resezierten Interkondylenhöcker hin ausgerichteten vertikalen Fläche an der Tibia-Fassung auch für den Einsatz von unilateralen individuellen und konventionellen Tibia Fassungen und auch ohne das Doubelayer-Prinzip an.
In Abhängigkeit des jeweiligen Verankerungsmechanismus zwischen Polyethylenonlay und Prothesenfassung wäre diese Dämpfungsschicht in ihrer Form entsprechend anzupassen (Siehe 18a und 18b).
Diese Dämpfungsschicht ist insbesondere für die Verwendung bei Individualendoprothesen geeignet, da hier die Gelenkspaltweite und der Druck der Gelenkskomponenten aufeinander sehr exakt eingestellt werden können. Grundsätzlich ist diese Vorrichtung jedoch auch bei den herkömmlichen Endoprothesen sowohl des Kniegelenkes als auch anderer Gelenke sinnvoll.
Es ist also bevorzugt, dass die Endoprothese eine Fassung und ein Prothesenonlay aufweist und dass zwischen der Fassung und dem Prothesenonlay eine Dämpfungsschicht angeordnet ist. Die Dämpfungsschicht ist vorzugsweise mindestens zweiteilig ausgeführt.
12.b Erhalt beziehungsweise Wiederherstellung der Menisci
Die Menisci haben in den Kniegelenken von älteren Menschen, insbesondere bei denen, welche zu einer endoprothetischen Versorgung anstehen, vor allem in den arthrotischen Kompartimenten aufgrund ihrer Beteiligung an dem degenerativen Prozess mit entsprechendem Strukturschaden und Volumenverlust in der Regel kaum mehr eine signifikante Pufferfunktion für die zwischen Femur und Tibia auftretenden Druckkräfte.
Dennoch haben Sie auch bei den fortgeschrittenen arthrotischen Kniegelenken oftmals ebenso wie die Schleimbeutel und Fettpolster noch eine wichtige Funktion vor allem als Füllmasse und Lubrikator für den Gelenksspalt in den verschiedenen Gelenkspositionen und damit zur Aufrechterhaltung des wichtigsten passiven Stabilisators des Kniegelenkes, nämlich des interartikulärer Unterdruckes.
Eine weitere stabilisierende Funktion findet vor allem im Zusammenspiel mit dem periartikulären Bandapparat statt, der durch die Menisci einen bündigeren und direkteren Kontakt insbesondere mit den Femurkondylen erfährt und damit die Stabilisierung in der transversalen Ebene unterstützt.
Genauso wie bei den konventionellen Standard-Endoprothesen fehlt auch bei der individuellen Kniegelenkendoprothese diese zusätzliche Stabilisierung durch die Menisci. Wenngleich bei der individuell angepassten Endoprothese die exaktere Rekonstruktion der Oberflächengeometrie eine Verbesserung der Stabilität in verschiedenen Stellungen bewirkt, so fehlen ihr doch die oben aufgeführten Stabilisierungsmechanismen gegenüber einem gesunden und auch arthrotischen Kniegelenk.
Zum Erhalt dieser Stabilisierungsmechanismen stehen grundsätzlich zwei Ansätze zur Verfügung: Zum einen kann versucht werden, im Rahmen einer in den Submillimeterbereich gehenden, genauen individuellen Rekonstruktion der ursprünglichen tibialen Gelenksoberfläche die vorhandenen Menisci zu erhalten. Dies würde jedoch bedeuten, das Befestigungen der Menisci an den tibialen knöchernen, ligamentären und tendinösen Strukturen subperiostal abgelöst werden müssen, welches insbesondere in den Dorsalenabschnitten eine nicht zu unterschätzende Preparierarbeit bedeuten würde. Außerdem muss zusätzlich die Oberflächenstruktur der Tibia-Fassung, eventuell auch der Onlays, so gestaltet sein, das insbesondere im Bereich des medialen Tibiaplateaus das abgetrennte Periost dort wieder durch chirurgische Techniken wie zum Beispiel Naht, Klammersysteme oder biochemische Maßnahmen, zum Beispiel durch Verwendung eines Fibrinklebers, angeheftet werden kann und/oder die Oberflächenstruktur/Oberflächenmaterial der Endoprothesenkomponenten ein Anwachsen des Periost begünstigen. Zum Beispiel könnte eine Tibia-Fassung mit hoch reichender Nutwandung vorgesehen sein, deren Außenfläche eine poröse Titanoberfläche, gegebenenfalls vorbehandelt, mit wachstumsinduzierenden autologen Zell/Serumssuspensionsn darstellt. Sofern eine endgültige Versorgung mit einer echten Bioprothese vorgesehen ist, wäre diese Form des Meniskus Erhaltes unerlässlich.
Entsprechend muss auch die Technik zur Befestigung des Periosts an der Prothese so gewählt werden, dass zum gegebenen Zeitpunkt eine erneute Ablösung sich technisch nicht zu aufwändig gestaltet.
Als zweiter Ansatz wäre zum anderen zu versuchen, die Menisci ebenfalls mit maximaler Präzision und individuell durch einen geeigneten Kunststoff, zum Beispiel Kautschuk oder Ähnliches zu ersetzen, wobei diese Meniskusprothesen analog zu den natürlichen Menisci an ihren Rändern entsprechend befestigt werden müssen. Vorstellbar wäre, dass zumindest die fixe, passive Fixierung zum Beispiel des medialen und ventralen Innenmeniskus sowie des ventralen Außenmeniskus Vorderhornspitze in ausreichender Form durch Fixierung an der Endoprothesen wiederhergestellt werden könnten.
Wesentlich problematischer ist jedoch die Wiederherstellung der Verbindung zu den dynamischen zum Teil aktiv gespannten Meniskusfixierungen, wie dem Ligamentum collaterale mediale posterius obliquum, den meniscalen Ausläufern der Musculus Semimembranosus Sehne zum medialen Meniskus, den meniscalen Ausläufern der Popliteussehne zum lateralen Meniskus sowie den Insertionen des Wrisberg Ligament am Außenmeniskus Hinterhorn.
Inwieweit durch alternative Maßnahmen, zum Beispiel Verbesserung der Gleitfähigkeit, der Konsistenz und Modifizierung der Form der Meniskusprothesen eventuell auf eine dynamische Fixierung ganz oder teilweise verzichtet werden kann, oder alternative Befestigungsmöglichkeiten gefunden werden können, bedarf der experimentellen Klärung.
Bei fortschreitender Entwicklung der technischen chirurgischen Möglichkeiten ist ein derartiges Vorgehen in der beschriebenen Weise zur Erhaltung der Menisci für die optimale Rekonstruktion eines arthrotischen Gelenkes vorstellbar.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung betrifft also ein Verfahren zum Erhalt der Meniskusfunktion, insbesondere bei einer endoprothetischen Versorgung der Tibia, durch Erhalt der originären Menisci oder Ersatz der originären Menisci durch eine Meniskusprothese, welche insbesondere aus Kautschuk hergestellt und an einer tibialen Prothesenkomponente fixiert ist.
13. Schablone für eine hemisphärische Tibiaplateauresektion
Hinsichtlich des ersten Aspekts der Erfindung (Resektionsschablone) ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Werkzeugführung als Fräsöffnung, insbesondere mit einer zumindest teilweise kreisbogenförmigen Begrenzung, zum Führen eines Fräskopfes oder mehrerer Fräsköpfe ausgebildet ist. Die Abstützeinrichtung kann hier insbesondere als vorzugsweise ebene (flache) Abstützfläche ausgebildet sein.
Durch die Verwendung einer zweiten Tibiaschablone (19) kann nach erfolgter minimaler Höhenresektion des Tibiaplateaus, beispielsweise durch die oben beschriebene erste Tibiaschablone, in einem zweiten Schritt das Tibiaplateau bereichsweise ausgefräst werden, um in das Tibiaplateau eine Vertiefung einzubringen, die ein Implantatlager für eine Prothese bildet. Das Einbringen der Vertiefung erfolgt hierbei vorzugsweise durch einen Fräskopf, beispielsweise einen hemisphärischen Fräskopf, der in der zweiten Schablone geführt ist. Hierdurch ist beispielsweise ein Ausfräsen eines ausreichend tiefen Implantatlagers, welches das Einbringen der minimal nötigen Prothesen- beziehungsweise Polyethylendicke in der jeweiligen Belastungszone sicherstellt, möglich. Das Implantatlager kann beispielsweise hemisphärisch sein. Auch das Einbringen mehrerer Implantatlager beziehungsweise Vertiefungen in das Tibiaplateau ist möglich. Das Einbringen einer optimal angepassten Vertiefung als Implantatlager in das Tibiaplateau ermöglicht eine weitere, erhebliche Reduzierung der Knochenresektion und eine optimierte Verankerung einer maximal verkleinerten Prothesenkomponente.
14. Werkzeug für eine kreisförmige und/oder hemisphärische Ausfräsung
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine Fräsvorrichtung zum Ausfräsen eines Knochens, insbesondere eines tibialen Implantatlagers, vorzugsweise des tibialen Condylenplateaus, vorgesehen, welche eine Fräseinheit, ein Handhabungsteil zur manuellen Handhabung und insbesondere eine Abstützfläche zum Abstützen an einer gegenüberliegenden anatomischen Struktur, insbesondere dem Femur, aufweist. Die Abstützfläche kann insbesondere an dem Handhabungsteil ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist die Fräseinheit einen kreisscheibenförmigen, kuppelförmigen und/oder sphärischen beziehungsweise hemisphärischen Fräskopf auf.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Handhabungsteil schwenkbar relativ zu dem Fräskopf beziehungsweise der Fräseinheit oder einer Fräskopfführung angeordnet ist und dass durch eine Abstoßung an einer gegenüberliegenden anatomischen Struktur Druck auf den Knochen zum Ausfräsen des Knochens ausübbar ist. Der Handhabungsteil beziehungsweise Hebel kann durch eine Schwenkbewegung gegen eine gegenüberliegende anatomische Struktur gedrückt werden und hierdurch Druck auf die Fräseinheit beziehungsweise den Fräskopf ausüben. Bei der gegenüberliegenden anatomischen Struktur kann es sich zum Beispiel um die der Tibia gegenüberliegende, beispielsweise resezierte, Femurkondyle handeln. Der Druck kann insbesondere auf eine Fräskopfführung ausgeübt werden, zum Beispiel über der durch die Tibiaschablone definierten Stelle. Dies ermöglicht es, den Fräskopf auch unter beengten Platzverhältnissen in die Tiefe zu drücken. (20 und 20a). Beim Fräsen ist erfahrungsgemäß meistens ein außerordentlich hoher Anpressdruck erforderlich, insbesondere da der subchondrale tibiale Knochen in diesem Bereich oftmals erhebliche Sklerosierungen aufweist. Werden diese Druckkräfte in axiale Richtung aufgrund der engen räumlichen Verhältnisse von ventral, also etwa in einem 90° Winkel, über die Fräseführung ausgeübt, kommt es in der Regel zu einer Verbiegung dieser Fräskopfführung, welches insofern kritisch ist, da durch diese die Antriebsmechanik für die Drehung des Fräskopfes läuft. Grundsätzlich könnte für den hohen Anpressdruck eine ausreichend kräftige Fräskopfführung vorgesehen werden. Hierbei wären jedoch Abstriche bei der Handlichkeit des Instrumentes zu machen beziehungsweise es wären etwas komplexere Verspannungskonstruktionen für das Material und ein sehr spezifisches Design der Fräskopf-Führungsvorrichtung erforderlich, um in dem engen Operation Situs beziehungsweise Gelenkspalt hantieren zu können. Dies gilt insbesondere im Falle eines zweizeitigen operativen Eingriffes, zum Beispiel beim Vorgehen nach Patent Nummer DE 44 34 539 C2 , hier wiederum vor allem bei hemiprothetischen Verfahren, bei welchen zunächst ein Implantatlager über einen möglichst kleinen operativen Zugang gefräst wird und die Endoprothesen im Anschluss daran entsprechend dem Subtraktionsbild des prä- und postoperativen CT-Bildes beziehungsweise entsprechend dem CT-Bild des Gelenkes vor und nach der Implantatlagerfräsung hergestellt wird.
15. Optimierter Schienbeinstopper
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Resektionsschablone ist vorgesehen, dass die Resektionsschablone einen Ausleger aufweist, an dessen Ende eine Anlagefläche zur Anlage an das Schienbein ausgebildet ist, wobei die Anlagefläche mindestens 10 cm, vorzugsweise mindestens 13 cm, von einer Auflagefläche für das proximale Ende der Tibia entfernt ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, die Auflage des Schienbeinstoppers ausreichend langstreckig und mit einer ausreichend weit von der Gelenklinie entfernten Auflagezonen zu konstruieren. Der Ausleger, der die eigentliche Schienbeinschablone (Schablonengrundkörper mit Abstützeinrichtung und Werkzeugführung) mit dem Schienbeinstopper (Anlageelement mit Anlagefläche) verbindet, kann zusätzlich einen Bohrkanal als Führung für einen Ausrichtstab zur Überprüfung der Position der Resektionsebene für die tibiale Prothesenkomponente in Bezug auf die anatomische Schienbeinachse aufweisen (22). Durch Verwendung eines metallenen rotationsstabilen Ausrichtstabes, zum Beispiel einen Vierkantstab, kann zusätzlich Schablonenmaterial eingespart werden, indem zwischen dem eigentlichen Grundkörper der Schablone und dem Auflageelement auf der Schienbeinkante lediglich der metallene Vierkant-Ausrichtstab als Verbindung verwendet wird. Hierbei wären Arretiervorrichtungen für Schablonen-Grundkörper und Auflageelement an genau bestimmbaren Stellen des Ausrichtstabes anzubringen. Analog zum Auflageelement an der Schienbeinkante kann ein solches auch für den Bereich des Sprunggelenkes angefertigt werden und alternativ oder gemeinsam mit dem Auflageelement an der Schienbeinkante zur Positionierung des Ausrichtstabs, wie oben beschrieben, verwendet werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Anlagefläche für eine Resektionsschablone mit einem Ausleger und einer Anlagefläche zur Anlage an das Schienbein, bei welchem ein vorzugsweise dreidimensionales Bild zumindest eines Bereichs des Schienbeins aufgenommen wird, wobei während der Aufnahme des dreidimensionalen Bildes eine Masse an das Schienbein anmodelliert ist, welche sich auf dem dreidimensionalen Bild sowohl gegen Knochen als auch gegen Weichteile auf dem Knochen abgrenzt.
Durch das Auflegen einer anmodellierbaren Masse, welche sich ausreichend gegen Knochen und Weichteile auf der Schienbeinkante abgrenzen lässt (zum Beispiel ein Kühlpack), kann die An- oder Auflagefläche für den Schienbeinstopper beziehungsweise für die Anlagefläche der Resektionsschablone auf der Schienbeinkante, welche auf der Innenseite mit einer relativ dünnen Haut- und Knochenhautschicht und außenseitig mit einer verschieblichen, unterschiedlich dicken Muskelschicht abgedeckt ist, während einer CT- oder NMR-Aufnahme exakter dargestellt werden (21).
16. Schablone zur Resektion einer Kniescheibe
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schablone mit Säge- und/oder Bohrführung zur Herstellung einer individuell angepassten und/oder rekonstruierten Kniescheiben-Gelenkflächen-Prothese.
Vorzugsweise ist eine Resektionsschablone für die Resektion der Patella, insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese an die Patella, mit mindestens einer Abstützeinrichtung zur Abstützung an der Patella und mindestens einer Werkzeugführung zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, der Patella vorgesehen.
Analog zu Femur und Tibia kann auch eine individuell angepasste Schablone für den Ersatz der Kniescheibengelenkfläche angefertigt werden. Die Indikation für den Ersatz der Kniescheibengelenkflächen wird viel diskutiert. Einigkeit besteht weitgehend dahin, dass bei weit gehendem Aufbruch des Knorpelbelages und starker arthrotischen Deformierung, wenn ein direkter Kontakt der kristallinen Hydroxylapatit-Struktur des Knochens mit der Gleichfläche der metallenen femoralen Prothesenkomponente zu befürchten ist, ein derartiger Ersatz durchgeführt wird.
Bei einem derartigen Kontakt, vor allem während der initialen Gleitbewegung im femoropatellaren Gelenk, kommt es hierdurch zum einen zu einer Beschädigung der Oberfläche der Prothesenkomponente, zum anderen aber auch durch den gleichzeitig verursachten Abrieb von Metallpartikeln zu einer so genannten Metallose, welche ungewünschte Gewebereaktionen innerhalb des Gelenkes auslöst.
Die Sinnhaftigkeit einer individuellen Rekonstruktion auch der Kniescheibengelenkfläche, der Erhalt der Oberflächengeometrie und insbesondere des Oberflächenniveaus ergibt sich aus dem oben beschriebenen, komplexen Belastungsverlauf des femoropatellaren Gelenkes während der Beugung beziehungsweise Streckung, insbesondere auch bei dem überaus kritischen Sprung der Kniescheibe über den Sulcus terminalis. Letztendlich ist aber auch bei der Beugung über 120° ein exaktes passgenaues Anliegen der so genannten Odd facet der Kniescheibe an der inneren Oberschenkelrolle von großer Bedeutung.
Die unzureichende Übereinstimmung der Gelenkspartner des femoropatellaren Gelenkes bei den herkömmlichen endoprothetischen Elementen mit teilweisem oder vollständigem Ersatz des femoropatellaren Gelenkes könnte dafür verantwortlich sein, dass die Belastbarkeit bei Tätigkeiten mit Beugungen über 90°, insbesondere beim Fahrradfahren, nach dem operativen Eingriff oftmals mehr Probleme bestehen als zuvor. Ungünstig für die individuelle Versorgung der Kniescheibe ist hierbei, dass diese in das Weichteilegewebe des Streckapparates, von proximal durch die Quadrizepssehne und von distal durch die Patellarsehne sowie von lateral durch den Kapselbandapparat eingebettet ist. Ein Ansetzen von Schablonen mit Schnapp- oder Klammernmechanismus entsprechend der Femur- oder Tibiaschablonen ist an diesen Stellen kaum möglich.
Allerdings kann ähnlich wie bei einem Schienbeinstopper bei nicht zu adipösen Patienten ein Weichteilabdruck der vorderseitigen beziehungsweise außenseitigen Kniescheibe über der Haut gewonnen werden und zum Anpressen der Schablone, zum Beispiel durch eine Klammerkonstruktion, wie in der dargestellt, welche von medialseitig dem Operationszugang her eingeführt werden kann, verwendet werden. Die Schablone kann gegebenenfalls auch an bereits für diesen Zweck bekannte und übliche Instrumente, wie zum Beispiel die Patella-Fasszange angepasst werden.
Eine weitere Zentrierung der Schablone kann durch das Anpressen der Schablone auf die leicht giebelförmige Oberfläche der Kniescheibengelenkfläche und die Ausrichtung an der so genannten Odd-Facett erfolgen.
Die Kniescheibenschablone kann zudem zum Beispiel Bohrführungen für das Einbringen von Verankerungen für zum Beispiel zylindrische Zapfen an der Kniescheibenprothese beinhalten (23, 23a, 23b, 23c). Vorzugsweise besteht die Kniescheibenprothese aus Polyethylen. Die Kniescheibenprothesen kann dann mit Knochenzement direkt auf dem Knochen verankert werden.
17. Ersatz von Bandstrukturen mittels einer Schablone
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Ersatz von Bandstrukturen, zum Beispiel des vorderen Kreuzbandes, mittels einer Schablone, beispielsweise bei einer individuellen totalendoprothetischen Versorgung des Kniegelenks (fünfter Aspekt der Erfindung).
Vorzugsweise weist die Schablone hierzu mindestens eine Bohrführung auf, welche in Richtung auf einen Ansatzpunkt eines Gelenkbandes, insbesondere Kreuzbandes, besonders bevorzugt des vorderen Kreuzbandes, am Knochen ausgerichtet ist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Schablone mindestens zwei Bohrführungen mit nebeneinander liegenden Endpunkten für einzelne Bündel eines Gelenkbandes, insbesondere Kreuzbandes, aufweist.
Der Erhalt des vorderen Kreuzbandes im Rahmen einer endoprothetischen Versorgung von Kniegelenken ist heute lediglich bei der Implantation der so genannten Teilprothesen, Hemiprothesen oder Hemischlitten, bei welchen nur ein Kompartiment des Kniegelenkes versorgt wird, möglich.
Erfindungsgemäß ist nun auch beim vollständigen Ersatz des Kniegelenkes im Sinne einer bikondylären oder totalen Endoprothesen der Erhalt des vorderen Kreuzbandes auch realisierbar, insbesondere bei der Versorgung des Patienten mit einer individuellen Kniegelenkendoprothese.
Während bei den herkömmlichen Kniegelenk-Totalendoprothesen ein vorderes Kreuzband, selbst wenn dieses in intaktem und gesundem Zustand vorliegt, reseziert werden muss, da die ungenügende Abstimmung der Oberflächengeometrie des Kunstgelenkes auf die vorgegebene Bandführung den Erhalt des vorderen Kreuzbandes nicht zulässt, beziehungsweise dessen Erhalt zu Bewegungseinschränkungen und Blockierungen führt, ist bei den individuellen Kniegelenksendoprothesen der Erhalt des gesamten Bandapparates, insbesondere auch des vorderen Kreuzbandes, nicht nur möglich, um die optimale physiologische und stabile Funktion des Implantats sicherzustellen. Bei den oben erwähnten, so genannten Hemiprothesen ist dies auch bei Standardprothesen möglich, sofern diese optimal eingepasst werden.
Bei der Implantation einer Kniegelenksendoprothese in einem arthrotischen Kniegelenk findet sich jedoch ungeachtet dessen häufig auch eine Vorschädigung des vorderen Kreuzbandes im Sinne einer sogenannten Arrosion im Rahmen eines chronisch-entzündlichen arthrotischen Prozesses, welcher das vordere Kreuzband entweder schon massiv geschädigt oder sogar schon zur vollständigen Insuffizienz beziehungsweise Ruptur desselben geführt hat. Eher selten und meist weniger ausgeprägt ist auch das hintere Kreuzband hiervon betroffen.
Diese Fälle galten bislang als ein Ausschlusskriterium für die Versorgung mit einer individuellen Kniegelenkendoprothese beziehungsweise für eine Indikation zur Versorgung mit einer konventionellen Standardendoprothese. Bei kritischer Überprüfung dieses Ausschlusskriteriums lassen sich jedoch keine schwerwiegenden Gründe finden, welche gegen die gleichzeitige Versorgung mit einem neuen vorderen Kreuzband, einer so genannten vorderen Kreuzbandplastik bei der Implantation einer individuellen Kniegelenkendoprothese sprechen.
Nach erfolgter Implantation der individuellen Totalendoprothese ist die originäre Gelenkoberflächengeometrie wiederhergestellt und die originäre Kniegelenkkinematik wieder exakt auf die originäre Bandführung abgestimmt und dieselbe kann intraoperativ auch hinlänglich überprüft und erforderlichenfalls ausbalanciert werden.
Auch das Risiko, dass der tibiaseitige Ansatz des vorderen Kreuzbandes am verbliebenen Interkondylenhöcker nach beidseitiger Resektion des Schienbeinplateaus ein erhöhtes Risiko für eine zum Beispiel Ausrissfraktur des schienbeinseitigen Kreuzbandansatzes darstellt, ist überschaubar, da nach der schienbeinseitigen Verankerung des ersetzten vorderen Kreuzbandes die Zugkräfte überwiegend auf die Knochenschale und den Knochenschwamm an der Schienbeinvorderseite unterhalb und vor der Prothesenebene, beziehungsweise der Resektionsfläche, stattfinden und die Zugrichtung des Kreuzbandes überwiegend in vertikaler Richtung, leicht nach rückwärtig-außenseitig erfolgt. Die hierbei auftretenden Scherkräfte in der kritischen koronaren Ebene im Bereich des ausgeschnittenen Interkondylenhöckers finden hierbei auch nur auf einer kurzen Strecke durch den resezierten Interkondylenhöckers statt.
Zusätzlich wird der verbleibende Interkondylenhöcker durch die nach innen gerichteten Seitenwände der tibialen Prothesenkomponenten, welche zusätzlich durch Knochenzement bündig eingepasst werden können, abgestützt, so dass zumindest nach einer postoperativen Schonentlastung von sechs Wochen, in welcher eine ausreichende knöcherne Stabilisierung und gegebenenfalls knöchernes Einwachsen abgeschlossen sind, eine ausreichende Stabilität dieses Interkondylenhöckers zu erwarten ist.
Beim standardmäßigem Einsatz eines isoliert gerissenen vorderen Kreuzbandes werden im Stand der Technik bei der Operation die verbliebenen Kreuzbandreste bis zum Ansatz hin reseziert, anschließend in Verlaufsrichtung an den knöchernen Ansätzen der Kreuzbänder jeweils am Schienbein und Oberschenkelknochen Bohrkanäle im Schienbeinkopf von vorderinnenseitig durch den Schienbein-Bandansatz nach hinten außenseitig, durch den Kreuzband-Ansatz am Oberschenkel an der hinteren oberen Innenseite der äußeren Oberschenkelrolle weiter nach hinten außenseitig bis an die Außenseite der äußeren Oberschenkelrolle gebohrt und durch diese Bohrkanäle Sehnen-Transplantate gezogen. Diese werden meistens aus der Kniescheibensehne oder der sogenannten Musculus Semimembranosus Sehne, gelegentlich auch der Musculus gracilis Sehne, seltener auch aus allogenen Transplantaten von Spenderkniegelenken, vom gegenseitigen Kniegelenk oder der so genannten Fascia lata des außenseitigen Oberschenkels des gleichen Patienten, oder auch aus Kunststoffen gewonnen. Mit verschiedenen Verankerungstechniken, zum Beispiel Schrauben, Bolzen, Ankern oder Klammern, werden diese unter korrekter Anspannung im Knochen fixiert.
Bei isolierten Rupturen des vorderen Kreuzbandes werden diese Eingriffe in der Regel arthroskopisch, d.h. durch kleine Stichinzissionen, von außen in das Kniegelenk, ohne Eröffnung desselben, durchgeführt. Bei Kombinationsverletzungen, zum Beispiel mit gleichzeitigem Knorpel- oder Knorpelknochendefekt, welcher in der gleichen Sitzung versorgt werden soll, oder auch bei Implantation einer Teilendoprothese beziehungsweise eines sogenannten Hemischlittens, erfolgt diese Bandrekonstruktion auch in einer offenen Technik mit Anlegen eines sogenannten medialen parapatellaren Schnittes, welcher an der Innenseite der Kniescheibe bis etwa zur Vorderkante der Schienbeines hinabzieht.
Bei beiden Verfahren werden letztendlich ähnliche, so genannte Zielgeräte verwendet, welche in der Regel metallene, C-förmig angelegte Instrumente sind, an deren oberen Ende ein Dorn angebracht ist, der auf die Ansatzstelle des Kreuzbandes am Knochen aufgesetzt wird. Am unteren Ende befindet sich eine zylindrische röhrenförmige Bohrführung, durch welche ein Bohrer so an der außenseitig, dem knöchernen Ansatzpunkt des Kreuzbandes gegenüberliegenden Knochenoberfläche in den Knochen eingeführt werden kann, dass er exakt auf den Dorn zuläuft und somit ein Bohrkanal in Verlaufsrichtung des Kreuzbandes mit Austrittspunkt am Ansatzpunkt des Kreuzbandes wie oben beschrieben angelegt werden kann. Diese so genannte Zielführungen werden sowohl im Bereich des Schienbeines als auch des Oberschenkelknochens arthroskopisch oder in offener Technik, unter visueller Kontrolle sowohl mit dem Dorn an den Ansatzpunkten der Kreuzbänder innerhalb des Gelenkes als auch außenseitig mit der Bohrführung positioniert. Dieses visuelle Anlegen des Zielgerätes ist insbesondere bei den arthroskopischen Eingriffen durch die eingeschränkten Betrachtungswinkel, enge Platzverhältnisse, Verzerrungen durch die Optik des Arthroskopes innerhalb des Gelenkes und durch Weichteilinterposition außerhalb des Gelenkes hinsichtlich der Präzision eingeschränkt.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, bei der Verwendung einer individuellen Implantationsschablone im Rahmen der endoprothetischen Versorgung eines Kniegelenkes diese Bohrungen für das Einbringen eines vorderen Kreuzbandesersatzes präoperativ am dreidimensionalen Modell ohne störende Artefakte und Weichteilinterposition mit großer Genauigkeit zu definieren und Bohrführungen hierfür in die Schablone zu integrieren.
Diese Technik ermöglicht nicht nur zuverlässigere und exaktere Bohrkanäle, sondern erlaubt genauso wie die konventionelle Technik eine optische Überprüfung und exakte Justierung der Bandspannung (24 und 25). Zusätzlich können hierbei auch entsprechend dem Dorn an den Zielgeräten bei der herkömmlichen Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes dornartige Ausziehungen an der Schablone angebracht werden, oder konventionelle Zielgeräte für die Bohrführung beim vorderen Kreuzbandansatz integriert werden, welche den Austrittspunkt des Bohrkanales jeweils am Schienbeinplateau oder an der außenseitigen Wand der intercondylären Notch anzeigen und zur Kontrolle der richtigen Positionierung der Schablone dienen.
Die in der Schablone integrierte Bohrlochführung ist besonders geeignet für das vordere Kreuzband, insbesondere bei einer moderneren und differenzierteren Rekonstruktion. Da sich ein Kreuzband aus mehreren einzelnen Bündeln zusammensetzt, welche jeweils, entsprechend der Burmester Kurve, einen geringfügig veränderten Ansatzpunkt haben, wird vorzugsweise eine Zwei- oder Mehrbündeltechnik angewandt, so dass hieraus eine leicht verwundene Anordnung der Faserbündel resultiert. Hierdurch wird eine zusätzliche Stabilität während der Streckund Beugebewegung des Kniegelenkes bewirkt. Diese Zwei- oder Mehrbündeltechniken erfordern bislang eine große Geschicklichkeit und Erfahrung des Operateur und können durch die Verwendung individueller Schablonen bei der endoprothetischen Versorgung unter Verwendung von mehreren entsprechend kleineren Bohrführungen mit großer Zuverlässigkeit getrennt und ohne großen Aufwand beim Auffinden des richtigen Bohrkanalaustrittsloches angelegt werden.
Eine wesentlich kleinere Schablone kann in einer hierfür adaptierten, Form unter Verwendung insbesondere des Schienbeinstoppers über einen kleinen Hautschnitt eingebracht zur Versorgung der sehr häufigen isolierten vorderen Kreuzbandruptur auch alternativ zum arthroskopischen Verfahrens in Betracht gezogen werden.
18. Exoschablone und Exoprothese
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schablone, Prothese oder Orthese, insbesondere einer Extremitäten- oder Gelenkschiene, welche zumindest bereichsweise zur Anlage an eine äußere, beispielsweise hautbedeckte, Körperoberfläche des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere einer Extremität, ausgebildet ist, wobei ein dreidimensionaler Bilddatensatz zumindest eines Bereichs des Körpers beziehungsweise der Extremität aufgenommen wird, wobei während der Aufnahme des dreidimensionalen Bilddatensatzes eine, vorzugsweise mit einem Fluid gefüllte, Manschette um die äußere Kontur des Körpers beziehungsweise der Extremität angeordnet ist, welche sich in dem dreidimensionalen Bilddatensatz sowohl gegen Knochen als auch gegen Weichteile abgrenzt, und wobei zumindest ein Formabschnitt der Schablone, Prothese oder Orthese basierend auf dem dreidimensionalen Bild geformt wird. Die Anlage an die Körperfläche kann dabei auch in Form einer zumindest teilweisen Umschließung einer Extremität erfolgen.
Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt eine Schablone, Prothese oder Orthese, insbesondere hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die Schablone zur Anlage an einer äußeren, beispielsweise hautbedeckten Körperoberfläche ausgebildet ist und hülsen-, schalen-, manschetten-, schellenund/oder klammerartig geformt ist, um eine Extremität des Körpers im Wesentlichen zu umgreifen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schablone, Prothese oder Orthese ein Gelenk aufweist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Schablone, Prothese oder Orthese zur Unterstützung einer Operation, insbesondere einer Gelenk oder Bandoperation, vorgesehen ist und mindestens eine Führungseinrichtung, insbesondere zur Führung eines Operationsgerätes, aufweist. Vorzugsweise umfasst die Schablone, Prothese oder Orthese eine Bohrführung zum Ansatzpunkt eines Gelenkbandes.
Die erfindungsgemäße Schablone, Prothese oder Orthese, welche auch als Exoschablone beziehungsweise Exoprothese bezeichnet werden kann, kann beispielsweise zur Unterstützung einer Bandersatzplastik, zum Beispiel einer Kreuzbandersatzplastik, mittels eines offenen oder arthroskopischen Verfahrens verwendet werden. Die Schablone wird unter Ausrichtung der Auflageflächen an der intakten, in der Regel hautbedeckten Körperoberfläche (in Anlehnung an die Technik bei der Herstellung des Schienbeinstoppers für die Tibiaschablonen oder der äußeren Komponente der Kniescheibenschablone) an den Knochen angelegt.
Im Hinblick auf die Formung der Schablone, Prothese oder Orthese, angepasst an den jeweiligen Patienten, wird zum Beispiel während der computertomographischen Aufnahme eine Kunststoffmanschette an das Bein des Patienten angelegt. Die Kunststoffmanschette kann zum Beispiel pneumatisch oder mit Flüssigkeit auffüllbar sein. Als Kunststoffmanschette kann beispielsweise eine solche, wie sie bekanntermaßen für die notfallmäßige Ruhigstellung von Extremitätenfrakturen verwendet wird, verwendet werden. Hierdurch kann computertomographisch eine exzellente Darstellung der Gliedmaßenoberfläche erreicht werden. Die Auflagefläche der Exoprothese beziehungsweise Exoschablone zur Anlage an die äußere Extremitätenoberfläche (zum Beispiel Bein) kann dann basierend auf dieser Aufnahme individuell geformt werden.
Alternativ kann die Erstellung der Aufnahme mittels Kernspintomographie erfolgen.
Durch eine Flüssigkeitsfüllung der Manschette, zum Beispiel durch Wasser, kann aufgrund des Gewichts der Flüssigkeit zusätzlich eine Ruhigstellung des Patienten, insbesondere der Extremität, erreicht werden. Diese ist sowohl für eine Computertomographie als auch ggf. für eine kernspintomographische Aufnahme von Vorteil.
Mithilfe dieses Vorgehens kann eine erfindungsgemäße Exoschablone oder Exoprothese geformt werden. Die Exoschablone oder Exoprothese kann zum Beispiel eine hülsenförmige Schale und/oder eine Schellenkonstruktion sein, beispielsweise für eine Extremität. Die Herstellung kann eventuell analog zur Herstellung der Endoprothesen, zum Beispiel auch unter Verwendung eines geeigneten 3-D-Druck Verfahrens, erfolgen. Die Exoschablone oder Exoprothese kann aus einem geeigneten Material, zum Beispiel Kunststoff, insbesondere Hartplastik, Carbonfaser oder Ähnlichem hergestellt sein.
In Anlehnung an die herkömmlichen Techniken zur Prothesenherstellung können ferner Mechanismen zum Beispiel zum Öffnen und Schließen, zur Straffung und/oder zur Druckpolsterung vorgesehen sein. Eine Luftpolsterung kann zum Beispiel durch Luftkammern und/oder durch die geeignete Wahl eines Materials oder einer Materialtextur erreicht werden. Wesentlich ist, dass die Konstruktion sich optimal an dem Körperteil, zum Beispiel der Extremität, befestigen lässt.
Aufgrund der gleichzeitigen Darstellung der knöchernen Strukturen (zusätzlich zur Gewebeoberfläche) im Rahmen des computertomographisch basierten Herstellungsverfahrens können in die Exoschablone oder Exoprothese auch Bohrführungen eingebracht werden. Diese Bohrführungen ermöglichen das Einbringen beziehungsweise die Anlage von Bohrkanälen durch Weichteil- und Knochengewebe, zum Beispiel für eine Operation zum Ersatz eines Gelenkbandes, zum Beispiel des vorderen Kreuzbandes. Dies kann als alleinige Technik oder unterstützend Kombination mit herkömmlichen Techniken erfolgen. Neben einer Kreuzbandersatzplastik ist die Methode auch für den Ersatz der übrigen Bandstrukturen des Kniegelenkes geeignet.
Die gleichzeitige Darstellung von Extremitätenoberfläche und knöchernen Strukturen in der Tiefe der Weichteile bietet zudem die Möglichkeit, Orthesen beziehungsweise Schienen im Sinne von Exoprothesen zu konstruieren, welche zum Beispiel am Kniegelenk eine wesentlich differenzierte Orientierung an einer knöchernen beziehungsweise knorpeligen Gelenksgeometrie zulassen. Dies betrifft insbesondere die Kniegelenksgeometrie. Die Orthese beziehungsweise Schiene lässt sich damit wesentlich genauer an die individuelle Kniegelenkskinematik anpassen, zum Beispiel zur Konstruktion des Gelenkes einer Kniegelenksschiene.
Beispielsweise ist es möglich, den Drehpunkt beziehungsweise die Drehachse einer Gelenkschiene beziehungsweise Exoprothese genauer, zu positionieren. Zum Beispiel kann die Epikondylenlinie als näherungsweises anatomisches Drehzentrum des Kniegelenkes unter Verwendung von zum Beispiel herkömmlichen monozentrischen, bizentrischen oder polyzentrischen Gelenken (mit und ohne Limitierung der Bewegung des jeweiligen Gelenkes) für die Extension und Flexion wesentlich präziser angelegt werden.
Ferner kann durch die gleichsame Darstellung der Weichteile an der Oberfläche (Oberflächenkontur) und der Knochen im Inneren wesentlich komplexere Gelenkkinematik realisiert werden. Beispielsweise kann durch Anmodellieren einer an die Femurkondylenkontur angepassten Scharnierkonstruktion oder eines Gleitlagers seitlich an der Exoprotheseschale bzw. der Exoprothese eine individuell angepasste und erheblich verbesserte Kinematik, eventuell mit Roll-Gleit- und auch Dreh-Möglichkeit für die Kniegelenksbewegung realisiert werden. Dies kann zum Beispiel mit einer Gleitpaarung Metall/Polyethylen, ähnlich wie bei den Endoprothesen eventuell jedoch auch durch eine Rollenkonstruktion oder Kugellagerkonstruktion entlang der Kontaktflächen dieser Scharnierkonstruktion, zum Beispiel jeweils innen- und außenseitig, erfolgen. Die Scharnierkonstruktion kann eventuell auch zum Schutz vor Verschmutzung und auch zur Verhinderung des Austrittes von Gleitmittel in einem Schutzgehäuse untergebracht sein. Dabei kann zum Beispiel die Exoprothese (zum Beispiel eine Schalenkonstruktion) in diesem Bereich verbreitert sein. Die verbesserte Kinematik verbessert den physiologischen Bewegungsablauf des Gelenks und damit den erwünschten Heilungsprozess sowie den Tragekomfort.
Eine Stabilisierung der Exoschablone oder Exoprothese (zum Beispiel Schalenkonstruktion) beziehungsweise des Gleitlagers kann zum Beispiel durch Strukturen, deren Verankerungen durch die Burmester Kurve vorgegebenen sind, vorgenommen werden. Diese Strukturen können streben- und/oder bandartig und/oder stabil (formstabil) und/oder elastisch sein. Sie können jeweils an den Seiten, eventuell auch dorsal und ventral, des Gelenkes vorgesehen sein. Sie Strukturen verlaufen vorzugsweise seitlich entsprechend den Bandstrukturen beziehungsweise Bandinsertionen und/oder ventral des Streckapparates und/oder dorsal entsprechend den dorsalen Kapselbandstrukturen des Kniegelenkes. Die Konstruktionen können mit und ohne Limitierung der Bewegung des jeweiligen Gelenkes (zumBeispiel des Kniegelenkes) für die Extension und Flexion, zum Beispiel durch keilartige Stoppervorrichtungen oder andersartige Gelenkssperren, hergestellt werden. (26 und 26a).
Es lässt sich zum Beispiel eine funktionelle Orthese zur Stabilisierung des Kniegelenkes herstellen. Die Orthese kann beispielsweise nach einer Verletzung, zum Beispiel einer Bandstruktur, zum Beispiel des vorderen Kreuzbandes, eingesetzt werden. Die Orthese kann aber auch zur Entlastung, zum Beispiel bei einseitiger medialer oder lateraler Gonathrose, oder zur postoperativen Entlastung verwendet werden, zum Beispiel auch durch zusätzliche Abstützung im Sohlenbereich und/oder im Hüftbereich. Dies kann zum Beispiel durch eine geeignete Stiefelkonstruktion und/oder im Bereich des Beckens zum Beispiel durch eine geeignete Abstützung am Sitzbeinhöcker und/oder eine Oberschenkelanpassung entsprechend den Prothesenschäften erfolgen, welche bei der prothetischen Versorgung von Ober- und Unterschenkelamputationen zur Versorgung von Verletzungen, Erkrankungen und postoperativen Zuständen anderer Regionen zum Beispiel der unteren Extremität verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch bei der Konstruktion von anderen Exoprothesen, zum Beispiel der oberen Extremitäten, aber auch von Rumpforthesen und Orthesen zur Stabilisierung der Halswirbelsäule sowie für endoprothetische, arthroskopische und minimalinvasive sowie offene chirurgische Eingriffe als unterstützende Maßnahme möglich.
Konkret ist die Einbringung von Bohrführungen beziehungsweise Führungen in eine Exoschablone oder Exoprothese erheblich präziser und einfacher zu gestalten. Dies betrifft beispielsweise Führungen für Stanzzylinder, Fräsen oder andere Perforations- und Resektionswerkzeuge, zum Beispiel bei der Versorgung von Knorpel- und/oder Knochendefekten, eventuell auch für retrograde Bohrungen beim so genannten nicht infizierten Knochentod, beziehungsweise der aseptischen Knochennekrose oder auch bei traumatischen Schädigungen des Gelenkes. Eine weitere Anwendung kann die Platzierung von Marker-Pins, Kirschnerdrähten oder anderen diagnostischen oder therapeutischen Werkzeugen und Instrumenten sein.
Nicht zuletzt kann das Verfahren auch bei der modernen mechanisierten Orthesenversorgung, insbesondere bei der Herstellung von so genannten Außenskeletten in der Neurorobotik, und bei der Versorgung von neurologischen Erkrankungen und Verletzungen, zum Beispiel Querschnittslähmungen, zum Einsatz gelangen. (26b)
Versorgung von weiteren Bandstrukturen durch individuelle Schablonen:
Eine bekannte Komplikation bei der Implantation von Kniegelenkendoprothesen ist die Verletzung des inneren, eventuell auch des äußeren Seitenbandes, zum Beispiel beim Resezieren des Knochens mit der oszillierenden Säge. Obwohl diese Komplikation hinlänglich bekannt ist, tritt sie mit einer gewissen Regelmäßigkeit immer wieder auf. Ist das innere oder das äußere Außenband durchtrennt, so liegt für eine standardmäßige Endoprothesenversorgung keine ausreichende Stabilisierungsmöglichkeit mehr vor. Hier ist nur noch ein Verfahrenswechsel auf ein sogenanntes gekoppeltes System, bei welchem eine so genannte Achsführung, beziehungsweise ein Mechanismus in der Mitte der Knieendoprothese, ähnlich einem Scharnier verwendet wird, um die erforderliche Stabilität zu erreichen. Ungünstigerweise ist zum Zeitpunkt der Bandverletzung meistens bereits die Resektion des Knochens für eine Standardprothese erfolgt, so dass die gekoppelte Prothese vor allem femoralseitig auf ein für sie ungeeignetes Knochenlager trifft. Die Anpassung dieser neuen Prothese erfordert oftmals weitere Nachresektionen, eine weitere Reduzierung der Knochenmasse und damit eine weitere Schwächung des Prothesenlagers sowie gelegentlich auch das Einbringen von sogenannten knöchernen Augmentationen, welche zusätzliche Einpassarbeit mit zusätzlichen Komplikationsrisiken beinhaltet. In den meisten Fällen ist das Ergebnis einer derartigen Rettungsoperation funktionell hinsichtlich der Beweglichkeit und des Tragekomforts schlechter als bei einer primären endoprothetischen Versorgung. Auch die Prognose hinsichtlich der Standzeit beziehungsweise Überlebenszeit der Prothese ist in der Regel deutlich ungünstiger.
Durch die Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Exoschablone mit Bohrführungen, welche über die Ansatzpunkte des Innen- und Außenbandes am Oberschenkel verlaufen, d.h. an den Epikondylenhöckern und am Unterschenkel außenseitig etwa bis zur Wadenbeinköpfchenspitze und innenseitig etwas weiter unterhalb am Schienbeinknochen entsprechende Burmesterkurve, kann eine Rekonstruktion von Außen- und/oder Innenband in einer zweiten Sitzung analog zu der des vorderen Kreuzbandes in einer Ein- oder Mehrbündeltechnik durchgeführt werden.
In derselben Weise können weitere Bänder, zum Beispiel auch das hintere Kreuzband, in erster Linie nach unfallbedingter oder versehentlicher intraoperativer Verletzung oftmals mit Hilfe entsprechender Bohrführungen an den Schablonen rekonstruiert werden.
Die Verletzung des Innenbandes, zum Beispiel nach versehentlicher Durchtrennung während der Operation, stellt eine komplexe Instabilitätssituation dar. Grundsätzlich könnte aber auch das Innenband zum Beispiel durch ein Semitendinosus-Transplantat, zum Beispiel an beiden Enden aufgegfiedert und unter Berücksichtigung der durch die Burmesterkurve vorgegebenen Insertionspunkte durch mehrere Bohrlöcher, proximal im Bereich des Epikondylus und distal entlang der medialen Schienbeinkante, befestigt werden. Auf eine Wiederherstellung des Ligamentum obliquum, posterius des medialen Kollateralbandes kann weitgehend verzichtet werden, zumal dieses in erster Linie auch den dorsomedialen Meniskus stabilisiert, der ohnehin während einer totalendoprothetischen Versorgung des Kniegelenkes reseziert wird.
Analog können auch im Falle der Durchtrennung des lateralen Kollateralbandes, ebenfalls entsprechend den Vorgaben der Burmesterkurve am lateralen Epikondylus und im Bereich des oberen Wadenbein-Köpfchens, Bohrführungen eingebracht werden, wobei hier entsprechend der unterschiedlichen Dicke des meist dünneren weniger breiten lateralen Kollateralbandes entsprechend weniger Bündel als beim medialen Kollateralband erforderlich sind. Hierbei ist besonders auf eine Schonung des unterhalb des Wadenbeinköpfchens verlaufenden Nervus peroneus zu achten. Bei der Versorgung des hinteren Kreuzbandes kann ebenfalls unter sorgfältiger Protektion des poplitealen Gefäß-Nervenbündels von ventral ein Kanal in den Ansatzbereich des hinteren Kreuzbandes an der dorsomedialen Begrenzung des lateralen Tibiaplateaus eingebracht werden. Anschließend wird über die dorsale laterale Hinterkante des lateralen Tibiaplateaus eine Insertion an der Außenseite der inneren Femurkondyle, nach vorheriger Ausmessung am zweidimensionalen Modell entsprechend Vorgaben der Burmesterurve vorgenommen.
Komplexere Strukturen wie die Sehnen des Muskulus popliteus und des Arcuatum Komplexes können im Falle einer Verletzung mit nachfolgender Instabilität und einer erforderlichen offenen, eventuell arthoskopischen Rekonstruktion auch unabhängig von einer endoprothetischen Versorgung mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Schablone ggf. wie oben beschrieben leichter und genauer durchgeführt werden. Sollte ein offenes operatives Vorgehen und damit der Einsatz der Endoschablonen nicht möglich sein, kann ein analoges Vorgehen mittels der oben geschilderten Exoschablone in Betracht gezogen werden.
Zusammenfassend wird also insbesondere eine Exoschablone beziehungsweise Exoprothese beziehungsweise Kniegelenkschiene für die zum Beispiel postoperative Stabilisierung und Entlastung des Kniegelenkes bereitgestellt, welche mit einem Scharnier versehen ist, welches eine physiologische Bewegung des Kniegelenkes erlaubt, wobei, insbesondere in Anlehnung an die individuelle Kniegelenkendoprothetik, Gleitscharniere außenseitig an der Exoprothese mit Verstrebungen fixiert an Bandinsertionspunkten entsprechend der Burmester Kurve angebracht sind.
19. Erleichterung der Prothesenimplantation durch geeignete Oberflächenstrukturierung der Prothese an der Knochenkontaktfläche
Bei metallenen Prothesen, insbesondere bei der zementfreien Implantation, werden im Stand der Technik diverse Oberflächenstrukturen an den Kontaktstellen zum Knochen verwendet. Diese können beispielsweise gitterartige Strukturen oder Tripoden aufweisen. Die bekannten Oberflächenstrukturen haben jedoch den Nachteil, dass das Auswechseln beziehungsweise die Entfernung der Prothese, beispielsweise aufgrund einer Infektion, schwierig ist. In der Regel ist an den strukturierten Oberflächen der spongiöse Knochen derart fest eingewachsen, dass beim Lösen der Prothese Klumpen von Knochen an dieser hängen bleiben und zu einem Defekt am verbliebenen Restknochen des Patienten führen. Dies erschwert die erneute Verankerung beispielsweise einer Wechselprothese und/oder erhöht das Risiko einer frühzeitigen Lockerung der Prothese.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese ist diese daher im Bereich einer Kontaktfläche mit einem Knochen mit insbesondere linienförmigen, spitzen und/oder scharfen Kanten und/oder einer Mikrostruktur versehen. Beispielsweise kann die Endoprothese dabei als Provisorium gestaltet und vorgesehen sein. Die spitzen und/oder scharfen Kanten bewirken, dass die beispielsweise aus Kunststoff oder auch Metall gefertigte Prothese leichter wieder vom Knochen entfernt werden kann. Unter einer spitzen Kante ist dabei insbesondere eine Kante mit einem Kantenwinkel von weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 45°, besonders bevorzugt weniger als 20°, zu verstehen. Eine scharfe Kante ist ähnlich einem Messer mit spitz aufeinander zulaufenden Kantenflächen versehen und kann eine Schneidwirkung aufweisen.
Das Entfernen der eingewachsenen Endoprothese kann dadurch erfolgen, dass die Endoprothese in der Ausrichtung der Kanten beziehungsweise Kantenflächen mit einem Ausschläger bearbeitet wird. Die scharfen Kanten durchtrennen die eingewachsenen Knochenbälkchen zunehmend und ermöglichen daher eine leichtere Abtrennung der Endoprothese. Die Endoprothese kann direkt am Prothesenknochen-Interface (Kontaktfläche Knochen – Endoprothese) ohne größeren Knochenverlust und ohne weitere Schädigung des knöchernen Implantatlagers entfernt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Endoprothese eine Strukturierung, insbesondere Mikrostruktur, auf, wie insbesondere unter 1. beschrieben. Diese Oberflächenstruktur der Schablonenauflagefläche an der Knochenkontaktseite weist vorzugsweise spitze und/oder scharfe Kanten auf. Mit anderen Worten kann eine Mikrostruktur an der Auflagefläche zum Knochen beziehungsweise an der Abstützeinrichtung vorgesehen sein, welche spitze und/oder scharfe Kanten umfasst. Insbesondere kann ein Mikrogitter mit Gitterabständen von weniger als 1 Millimeter vorgesehen sein, wobei die Gitterstege beziehungsweise Streben mit spitzen und/oder scharfen Kanten ausgebildet sind. Die Kanten können zum Beispiel entsprechend einem Spindelprofil gestaltet sein.
Vorzugsweise verlaufen die Kanten in einer Richtung, welche nicht einer Hauptbelastungsrichtung für Scherkräfte entspricht. Die Hauptbelastungsrichtung für Scherkräfte an der Prothese liegt in der Regel in der sagittalen Ebene. Eine Querausrichtung, insbesondere eine möglichst senkrechte Ausrichtung, zur Abrollrichtung der Femurkondylen ist insofern für das Spindelprofil vorteilhaft.
Vorzugsweise ist eine Gitterstruktur, z. B. eine Mikrostruktur in Form eines Gitters, vorgesehen, welche in einer ersten Richtung (vorzugsweise quer zur Hauptbelastungsrichtung für Scherkräfte an der Prothese) mit spitzen und/oder scharfen Kanten versehen ist und in einer zweiten Richtung (quer zur ersten Richtung) mit weicheren (weniger spitzen und/oder scharfen) Kanten versehen ist. Hierdurch wird einerseits ein leichteres Abtrennen der Endoprothese im Falle eines erforderlichen Prothesenwechsels erreicht, andererseits die Stabilität der Befestigung verbessert.
Diese spitzen beziehungsweise scharfen Kanten können entweder nur an einem Teil, zum Beispiel den untersten beziehungsweise den am Knochen nächstliegenden Anlagestrukturen (beispielsweise Gitterstrukturen) der Endoprothese oder an der gesamten Anlagestruktur (beispielsweise Gitterstruktur) vorhanden sein.
Das etwas weniger feste Anwachsen des Knochens an den scharfen Kanten des Implantats kann ggf. durch eine geeignete Tertiärstruktur und/oder angepasste Materialeigenschaften der Gitterkonstruktion kompensiert werden.
Die spitzen beziehungsweise scharfen Kanten sind insbesondere bei einem Verfahren zur Implantation von Endoprothesen im Sinne eines nur temporären Verbleibes dieser Prothese im Gelenk hilfreich, zum Beispiel, wenn nachfolgend eine endgültige Prothese, beispielsweise eine nachfolgend beschriebene "echte" Bioprothese, eingesetzt werden soll.
20. individuelle Kniegelenksendoprothese als "echte "Bioprothese
Das so genannte Tissue engineering hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Insbesondere gelingt es zunehmend, größere funktionstüchtige Knochen- und Knorpeltransplantate in vitro, teilweise auch in vivo, zu generieren, insbesondere durch Bereitstellung von verbesserten Konstruktionen von Träger- und Abdeckmaterialien, durch verbesserte Knochen- und Knorpelzüchtungen sowie durch den Einsatz von Stammzellen oder pluripotenten Zellen.
Der erfolgversprechendste Ansatz für die Herstellung einer echten Bioprothese am Kniegelenk ist hierbei die Herstellung derselben in Form von autologem Knorpel- und/oder Knochenmaterial, weniger durch allogenes oder heterologes Material. Hierzu wird zunächst ein Trägergerüst aus einem synthetischen biodegradierbaren Material, zum Beispiel aus Kalziumsphosphatkeramiken oder Kalziumsphosphatzement, Biogläsern oder Glaskeramik, in der Form der Endoprothese (Minimalendoprothese) hergestellt. Die Formung des Trägergerüstes (Prothesengrundkörper) in die Form der Endoprothese erfolgt beispielsweise primär bereits bei der Herstellung oder sekundär durch plastische Ausformung eines Materialblockes, zum Beispiel durch Fräsen. In das Trägergerüst wird anschließend zum Beispiel aufgearbeitetes Knochenmaterial, welches beispielsweise bei der Implantation der provisorischen Minimalendoprothese aus dem Resektat der Gelenkoberfläche beziehungsweise des Implantatlager gewonnen wurde, eingebracht. Es erfolgt dabei eine Konditionierung des Knochenmaterials, zum Beispiel durch Differenzialzentrifugation und/oder weitere biochemische und/oder histologische Aufbereitung, eventuell unterstützend in Kombination zum Beispiel mit Knochenwachstumsfaktoren oder anderen Blut- oder Knochenmarksbestandteilen wie Stammzellen, entsprechend bereits praktizierter Techniken. Das hierdurch imbibierte Trägermaterial wird anschließend in Anlehnung an die bekannte MAST-Technik (matrixassoziierte Stammzellentransplantation) zum Beispiel mit einer wasserdichten Kollagenschicht, welches sich nach einiger Zeit resorbiert, abgedeckt, um ein Ausfließen dieser Substanzen aus der Trägersubstanz zu verhindern. Auf diese Weise wird zunächst ein geeigneter autologer knöcherner Grundkörper für die bioendoprothesen hergestellt.
Für die Erzeugung einer knorpeligen Gelenksschicht auf diesen Bioendoprothesen-Grundkörpern wird an den gelenkbildenden Oberflächen erneut mit der so genannten MAST-Bilayer Methode abgedeckt und unmittelbar im Anschluss durch physiologische Belastungen zur Ausreifung gebracht. Inwieweit die beiden Schritte, Herstellung des knöchernen Grundkörpers und Herstellung der knorpeligen Gelenksschicht in getrennter räumlicher und zeitlicher Abfolge und mit welchem zeitlichen Abstand durchgeführt werden müssen, bedarf einer experimentell abgesicherten Klärung.
Durch multiple Mikroperforationen dieser Gelenkflächen von der nicht gelenkbildenden knöchernen Seite her bis knapp unter die knorpelige Gelenkoberfläche im Sinne einer so genannten retrograden Anbohrung, eventuell mit Einbringung von resorbierbaren Verankerungspins, kann gegebenenfalls neben anderen mechanischen und/oder biochemischen Gewebevernetzungstechniken eine ausreichend sichere Verbindung zwischen der knorpeligen und der knöchernen Schicht erzielt werden.
Derartige Geweberekonstruktionen wären grundsätzlich unter geeigneter biomechanischer Belastung in vivo zur Ausbildung sowohl einer geeignet ausgerichteten Knochenstruktur, als auch einer Kollagenmatrix und einer hyalinen Knorpelschicht in der Lage.
Eine entsprechend dem MAST-Verfahren erfolgende analoge in-vivo-Ausreifung einer minimalen Bioendoprothese für das Kniegelenk würde allerdings eine lange Entlastung des Gelenkes (eventuell weitaus länger als ein Jahr) im Anschluss an die Implantation beim Patienten erforderlich machen.
Zur Verkürzung einer derart langen Entlastungszeit ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Züchtung und weitgehende Ausreifung einer Bioendoprothese "in vitro" und einstweilige Versorgung des Patienten mit einer provisorischen Minimalendoprothese, wie oben beschrieben, vorgesehen.
Die Erfindung betrifft daher grundsätzlich auch ein Verfahren zur Implantation einer Bioendoprothese, aufweisend die Schritte: Implantation einer provisorischen Endoprothese und Gewinnung von biologischem Material aus resezierten Gelenkoberflächen und/oder einem Implantatlager, Herstellung eines Trägergerüstes in der Form der Endoprothese, Herstellung der Bioendoprothese in dem Trägergerüst, Explantation der provisorischen Endoprothese und Implantation der Bioendoprothese.
Ein erfindungsgemäßer Aspekt betrifft darüber hinaus eine Endoprothese, welche biologisches Material enthält oder aus biologischem Material besteht.
Die biomechanische Stimulation des Wachstums von Kollagenmatrix und Knorpelzellen kann durch eine Simulatorvorrichtung erreicht werden, bei welcher zum Beispiel jeweils ein biologischer Gelenkspartner mit einem geeigneten synthetischen Gelenkspartner, zum Beispiel Duroplasten beziehungsweise Hartplastik mit maximaler Oberflächenglätte oder ähnlichem, gepaart wird.
Gegebenenfalls werden die chondrale, die subchondrale sowie die knöcherne Schicht auch einzeln beziehungsweise chondrale und subchondrale auf der einen Seite sowie knöcherne Schicht auf der anderen Seite "in vitro" parallel oder sukzessiv gezüchtet und konditioniert beziehungsweise „trainiert“, um eine möglichst schnelle Ausdifferenzierung aller Strukturen der Bioendoprothese zu erreichen, möglichst ohne die Kohärenz und funktionelle Belastbarkeit des Gewebes zu einem späteren Zeitpunkt in situ zu gefährden (28).
Die Implantation der Bioendoprothese entspricht dann weitgehend der einer so genannten Osteochondralen Autokraft Transfer Operation (OATS), bei welcher unter anderem vorzugsweise durch Anbohren des Implantatlagers für eine ausreichende Durchblutung und Einwachsen des Implantates gesorgt werden sollte.
21. Verfahren zum intraoperativen Anbringen von Markern
Es wurden im Stand der Technik bereits Versuche unternommen, metallene Endoprothesen, zum Beispiel Hüftendoprothesen, intraoperativ individuell anzupassen. Dieses Verfahren hat sich jedoch aufgrund des enormen Aufwandes, metallische Strukturen während einer Operation zu bearbeiten und zu sterilisieren, nicht durchsetzen können (IDENTIFIT-Verfahren).
Der Einsatz von Schablonen in der Endoprothetik kann, wie oben beschrieben, durch die Verwendung von so genannten Marker-Pins, Schrauben, Nägeln, Drähten oder ähnlichem hinsichtlich der Präzision und Zuverlässigkeit noch weiter bis in den Submillimeterbereich verbessert werden.
Problematisch wirkt sich hierbei aus, dass es hierfür eines so genannten zweizeitigen Eingriffes bedarf. Dies bedeutet, dass sich der Patient zwei operativen Eingriffen unterziehen muss, einmal zum Einbringen der zur genaueren und zuverlässigere Positionierung der Schablone vorgesehene Marker und ein zweites Mal zur Durchführung der Implantation.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Herstellung einer Schablone vorgeschlagen, welches die Verwendung von Markern in einer Sitzung, beziehungsweise ohne einen zweiten operativen Eingriff erlaubt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge: Vorbereiten einer Schablone zur Implantation der Endoprothese, Aufnehmen eines Bilddatensatzes des Patienten, insbesondere eines Gelenkes, wobei der Patient an vorgegebenen knöchernen Positionen eingebrachte Marker, beispielsweise Pins, Schrauben, Nägel oder Drähte, aufweist, welche vorzugsweise in der einzigen operativen Sitzung eingebracht wurden, Fertigstellen der vorbereiteten Schablone durch zumindest Einbringen von Bohrkanälen in die Schablone entsprechend den in den Patienten eingebrachten Markern, unter Verwendung des Bilddatensatzes des Patienten, vorzugsweise in einem automatisierten Prozess, insbesondere noch während der selben operativen Sitzung.
Das Verfahren kann insbesondere außerdem den Schritt des Herstellens einer Endoprothese und/oder einer Schablone vor dem operativen Eingriff umfassen. Das Fertigstellen der vorbereiteten Schablone durch zumindest Einbringen von Bohrkanälen erfolgt vorzugsweise anschließend an das Herstellen der Endoprothese und der Schablonen während des operativen Eingriffes.
Erfindungsgemäß ist es außerdem bevorzugt, Implantationsschablonen aus Kunststoff herzustellen. Solche Kunststoffschablonen können vergleichsweise einfach, anders als bei dem IDENTIFIT Verfahren, bei welchem metallene Strukturen während des operativen Eingriffes bearbeitet wurden, intraoperativ individuell modifiziert werden.
Durch das vorgeschlagene Verfahren lassen sich zwei einzelne, zeitlich voneinander getrennte Eingriffe beim Patienten vermeiden. Hierzu werden, zum Beispiel im Operationssaal, beispielsweise zu Beginn des eigentlichen operativen Eingriffes, im Rahmen derselben Narkose beim Patienten an den geeigneten Stellen, eventuell noch vor Eröffnung des Operationssitus, Landmarks (Marker) angebracht. Anschließend erfolgt, insbesondere unter sterilen Bedingungen, zum Beispiel im Operationssaal, eine Computertomographie des nun mit den Markern versehenen Gelenkes. Anhand der dabei gewonnenen computertomographischen Bildgebung wurde zuvor, insbesondere entsprechend der oben beschriebenen Verfahren, ein Schablonensystem beziehungsweise eine Schablone für die bereits vorhandene Prothese konstruiert. In einer zum Beispiel im Operationssaal oder in einem Nebensaal bereitstehenden Apparatur, zum Beispiel einer CNC Fräse mit sterilisiertem Werkzeug und Einspannvorrichtung für das Schablonenmaterial, wird nun die Schablone, insbesondere mit den entsprechenden Verankerungen und Aufnahmevorrichtungen, zum Beispiel Bohrkanälen oder andersartige Hohlräume, für die entsprechenden Marker, hergestellt. Dieser Vorgang kann in einem zumindest weit gehend automatisierten Prozess erfolgen.
Dieser Vorgang wird somit erheblich beschleunigt, zum einen dadurch, dass während der Operation lediglich noch die Verankerungen für die Marker in eine bereits vorangefertigte Schablone eingebracht werden, zum anderen dadurch, dass nur in weichem Kunststoff, zum Beispiel Polyamid, Zurichtungen bzw. Bearbeitungen vorgenommen werden müssen.
Hiezu kann beispielsweise die Schablone anhand einer vorangegangenen computertomographischen Aufnahme angefertigt werden. Die Schablone wird dann sterilisiert und beispielsweise in eine Bearbeitungsvorrichtung eingespannt. Zum Einbringen der Verankerungen für die Marker wird die intraoperativ gewonnene computertomographische Darstellung des Kniegelenkes mit der für die Prothesen- und/oder Schablonenherstellung zuvor angefertigten computertomographischen Darstellung durch geeignete grafische Softwarefunktionen zur Deckung gebracht. Eine Fräsvorrichtung, beispielsweise eine CNC-Fräse, bohrt oder fräst dann lediglich noch die Verankerung für die Marker, welche im Wesentlichen ein Negativ derselben darstellen, in die Schablone.
Es werden also zum Beispiel Bohrkanäle für die zuvor angebrachten Marker in die Schablonen gebohrt. Die so präparierten Schablonen können unmittelbar darauf bei der Operation im OP-Situs zum Einsatz gebracht werden.
Dieses Verfahren eignet sich insbesondere auch bei der Anwendung an anderen Gelenken, bei welchem der OP-Situs nicht so weit wie beim Kniegelenk geöffnet werden kann und keine ausreichenden anatomischen Marker verwendet werden können. Dies ist zum Beispiel der Fall bei einer Hüftendoprothetik, einer Sprunggelenksendoprothetik oder einer minimalinvasiven Hemiprothesen-Implantation am Kniegelenk.
22. Implantationsverfahren in der Endoprothetik unter Verwendung von Schablonen und unter Verwendung eines insbesondere intraoperativen Abdruckes
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Schablone ist vorgesehen, dass das Verfahren, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, die Schritte aufweist: Erstellen eines Abdruckes eines zu behandelnden Körperteils eines Patienten, Auslesen des Abdruckes und dreidimensionales, virtuelles Reproduzieren des Abdruckes, Herstellen einer Schablone auf der Basis des virtuell reproduzierten Abdruckes, wobei die Schablone insbesondere Werkzeugführungen aufweist.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Resektionsschablone ist es bevorzugt, dass die Resektionsschablone mindestens zwei Abstützeinrichtungen zur Abstützung an im Wesentlichen gegenüberliegenden Knochen, insbesondere Femur und Tibia, aufweist.
Im Rahmen einer Endoprothesen-Implantation kann die Auflagefläche für eine Schablone also auch dadurch bestimmt werden, dass durch Aufdrücken eines verformbaren und sterilisierbaren Materials (zum Beispiel auf Polyurethan-Basis) auf den freigelegten Anlagekörper (Knorpel beziehungsweise Knochen beziehungsweise Gewebe), insbesondere bei offenem Operationssitus, ein Abdruck gewonnen wird. Der Abdruck wird anschließend, zum Beispiel durch eine Laserabtastvorrichtung, ausgelesen und dreidimensional virtuell beziehungsweise grafisch reproduziert. Anschließend wird eine Schablone auf der Basis der ermittelten Oberflächendaten angefertigt. Dies kann beispielsweise mittels eines Laserdruckers erfolgen. Die Schablone kann neben Bohr- und/oder Sägeführungen auch Verankerungen oder Abdrücke für eventuelle Marker aufweisen.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für Kniegelenksoperationen, da hier ausreichend große Auflageflächen vorhanden sind. Zudem ist es möglich, gleichzeitig von Femur und Tibia einen Abdruck zu gewinnen und eventuell auch gleichzeitig eine Schablone aufzusetzen und/oder zu verwenden. Hierzu ist vorzugsweise für eine ausreichend stabile Fixierung des Beugewinkels des Kniegelenkes zu sorgen.
Der einzelne und/oder mehrfache, nacheinander und/oder gleichzeitig ablaufende Einsatz von Endoschablonen und/oder Exoschablonen und/oder Markern und/oder Abdrücken kann in beliebiger Weise bei den oben beschriebenen Schablonen-Implantationsverfahren in Kombination oder im Wechsel angewandt werden. Hierdurch kann gegebenenfalls eine weitere Erhöhung der Präzision bis weit in den Submillimeterbereich erreicht werden. Die Effizienz bei Anwendung der Schablonentechnik beziehungsweise dem endoprothetischen Verfahren kann erhöht werden. Alle beschriebenen Techniken können bei geeigneter Modifikation auch auf Operationen und Versorgungen anderer Gelenke, Knochen/Knorpel oder Organe/Gewebe des Körpers übertragen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren weiter beschrieben. In den Figuren zeigt:
1: eine Mikrostruktur einer Schablone (Resektionsschablone);
2: einen coronaren Schnitt durch den Femur des Menschen und eine Femur-Schablone;
3: einen sagittalen Schnitt durch den Femur und eine Femurschablone;
4: einen transversalen Schnitt durch die Tibia und eine Tibiaschablone;
5: einen coronaren Schnitt durch die Tibia und eine Tibiaschablone;
6: eine Sägeführung zum Schutz exponierter Strukturen in einem Schacht einer Schablone;
7: eine Hemischablone für den Femur;
7a: Die Hemischablone gemäß 7 in einer weiteren Ansicht;
8: eine Femurschablone für eine ausschließlich distale Resektion;
9: eine Schablone für den Femur mit Bohrführungen für Femurprothesenzapfen;
10: einen Resektionsblock mit Verankerungszapfen;
11: eine femorale Auflagefläche mit Verstärkungen in Form halbzylinderförmiger Streben;
11a: eine femorale Minimalendoprothese;
12: eine „Vier-in-eins-Schablone“ für den Femur mit zusätzlichen Bohrführungen für eine rinnenförmige Ausbohrung des femoralen Implantatlagers;
13: eine Minimalendoprothese für den Femur, bei welcher dorsodistales femorales Gleitlager und patellares Gleitlager getrennt sind;
14: eine Femurprothese mit einer V-förmigen Faltung der Auflagefläche für das femorale Gleitlager;
15: eine Tibiaschablone mit einem Intercondylensattel;
16: eine Resektionsschablone, insbesondere eine Tibiaschablone, mit einem Rotationshaken;
17: eine Hemischablone für die Tibia mit einer Weichteilspange;
18: eine tibiale Prothese mit getrennten Komponenten;
19: eine Resektionsschablone (Tibiaschablone) mit einer Fräsführung zum Ausfräßen eines Prothesenlagers, insbesondere für eine Minimalendoprothese ventral;
20: eine Fräsvorrichtung zum Ausfräßen eines Prothesenlagers, insbesondere an der Tibia dorsal;
20a: eine Fräsvorrichtung zum Ausfräßen eines Prothesenlager an der Tibia dorsal;
20b: eine tibiale Minimalendoprothese;
20c: eine tibiale Minimalendoprothese in einer weiteren Ansicht;
21: eine Resektionsschablone mit einer Auflagefläche zur Auflage an das Schienbein (Schienbeinstopper);
22: eine weitere Ansicht der Resektionsschablone aus 21;
23: eine Schablone für die Resektion der Patella, insbesondere für eine individuelle Patellaprothese;
23a: eine Patellaschablone an einer evertierten Patella mit einem Klammermechanismus;
23b: eine Patellaschablone an der evertierten Patella ohne Klammermechanismus;
23c: eine individuelle Patellaprothese;
24: eine Tibiaschablone und eine Femurschablone mit Bohrführungen für Kanäle für den Ersatz des vorderen Kreuzbandes;
25: Die Schablone gemäß 24 an einem abgewinkelten Knie;
26: eine Exprothese als Knieschiene;
26a: eine dreidimensionale Ansicht der Exoprothese gemäß 26;
26b: eine Endoprothese mit Bohrführungen für eine Plastik des vorderen Kreuzbandes (VKB-Plastik) und
27: ein Verfahrensschaubild zur Herstellung einer individuellen Endoprothese, insbesondere Kniegelenksendoprothese, als echte Bioprothese.
1 zeigt eine Abstützeinrichtung 20 einer erfindungsgemäßen Resektionsschablone 10. Die Abstützeinrichtung 20 ist durch eine Gitterstruktur gebildet, wobei einige der Kreuzungspunkte des Gitters, welches die Auflagefläche der Resektionsschablone 10 auf den Knochen bildet, durch Abstützelemente 26 unterstützt sind, während weitere Bereiche und/oder Kreuzungspunke des Gitters nicht oder zumindest weniger unterstützt sind. Die durch die Abstützelemente 26 unterstützten Bereiche bilden steife oder unnachgiebige Oberflächenabschnitte 24, während die weiteren Bereiche des Gitters aufgrund einer Flexibilität der Gitterstäbe nachgiebige Oberflächenabschnitte 22 bilden. Das Gitter ist vorzugsweise als Mikrostruktur ausgeführt, d.h. die Abstände einzelner Gitterstäbe liegen in einem Bereich von weniger als einem Millimeter. In der dargestellten Ausführungsform weist die Abstützeinrichtung 20 eine mehrlagige, insbesondere kubische Gitterstruktur auf. Die Abstützelemente 26 sind als konusförmige Stützelemente ausgebildet, deren Spitze vorzugsweise zur Knochenoberfläche gerichtet ist.
Die 2 und 3 zeigen eine an einem Knochen 200 beziehungsweise am Femur 210 (Oberschenkelknochen) eines Menschen fixierte Resektionsschablone 10 mit einem Klammermechanismus beziehungsweise Schnappmechanismus zur Fixierung. Die Resektionsschablone 10 umfasst eine Abstützeinrichtung 20 zur Abstützung am Knochen 200 und eine Werkzeugführung 30, insbesondere einen Sägeschlitz oder Sägeschacht bzw. eine Sägeführung, zur Resektion des Knochens 200 entlang einer definierten Ebene. Ein Grundkörper, in welchem die Werkzeugführung 30 ausgebildet ist, bildet eine spangenartige Umklammerung 40 des Knochens 200. Die Umklammerung 40 umfasst einen Hinterschnitt, um den Knochen 200 darin aufzunehmen. Die Umklammerung 40 umgreift den Knochen 200 um mehr als 180 Grad, so dass dieser in dem durch die Umklammerung 40 gebildeten Umgriffsbereich sicher fixiert werden kann. Die Spangen der Umklammerung 40 sind flexibel, so dass die Resektionsschablone 10 durch Einrasten auf den Knochen 200 aufgesetzt werden kann.
Bei genauer Betrachtung der Kniegelenksanatomie lässt sich feststellen, dass bei etwa 120° gebeugtem Kniegelenk und senkrechter Ausrichtung des Schienbeins sich sowohl an den Oberschenkelrollen als auch am Schienbeinkopf überwiegend knöcherne, teilweise knorpelige Oberflächenstrukturen befinden. In der horizontalen Ebene nach hinten befindet sich bei offenem Operationssitus in der Tiefe des Operationssitus an den Oberschenkelrollen und auch am Schienbeinkopf eine Verjüngung. Diese Verjüngung nach hinten befindet sich an den Oberschenkelrollen in der oben genannten Ausrichtung kurz hinter den seitlichen Rändern der Gelenkfläche, welche bei den mit Kniegelenksendoprothesen zu versorgenden Patienten durch so genannte arthrotische Umbauvorgänge (überwiegend mit knöcherne, aber auch knorpelig-bindegewebige Auswulstungen – sogenannten Osteophyten) häufig zusätzlich verbreitert sind. Nach der Überwindung dieser Gelenkrandverbreiterung folgt eine Verjüngung des Durchmessers der Oberschenkelrollen in der horizontalen Ebene (besonders ausgeprägt an der Außenseite der äußeren Oberschenkelrolle, deutlich auch an der Innenseite der äußeren Oberschenkelrolle sowie an der Außenseite der inneren Oberschenkelrolle und in Abhängigkeit der arthrotischen Veränderung auch hinlänglich ausgeprägt an der Innenseite der inneren Oberschenkelrolle). Nach dieser Verjüngung beziehungsweise Einmuldung der knöchernen Struktur folgt erneut eine Weitung des Knochendurchmessers, bedingt durch die Erhebung der sogenannten Epikondylenhöcker, an welchen sich die Außenbänder jeweils an der Außenseite der äußeren Oberschenkelrolle und der Innenseite der inneren Oberschenkelrolle inserieren. In der sogenannten interkondylären Notch an der Innenseite der äußeren Oberschenkelrolle und der Außenseite der inneren Oberschenkelrolle nimmt hier der Knochendurchmesser erneut zu, um das Gewölbe für das Dach der interkondylären Notch zu schließen, vgl. 2.
Eine eingehende Untersuchung der Kniegelenksanatomie in der Tiefe der sogenannten Notch lässt erkennen, dass zwischen den Ansätzen des vorderen und hinteren Kreuzbandes an den Innenseiten der intercondylären Notch, unter dem sogenannten Dach derselben beziehungsweise dem rückwärtigen körperfernen Oberschenkelknochen bis hinauf zum sogenannten "Planum popliteum", insbesondere auch beim arthrotischen Kniegelenk, zwar zum Teil ausgeprägtes, hypertrophes synoviales Bindegewebe sowie Osteophyten das Lumen weitgehend verlegen, diese sich jedoch durch eine ausreichend widerstandsfähige, leicht hackenförmige Struktur, wie zum Beispiel einem Pfriem oder einem Raspartorium, ausreichend beiseiteschieben beziehungsweise durchstoßen lassen, um einen Zugang zur Rückseite des körperfernen Oberschenkels zum Planum popliteum zuzulassen, ohne kritische Strukturen, insbesondere Gefäße, Nerven oder für die Stabilität oder Funktion bedeutsame Gewebe, zu verletzen. Dieses Planum popliteum stellt ähnlich wie der femorale Knochen oberhalb des Kniescheibengleitlagers eine computertomographisch zuverlässig darstellbare und reproduzierbare knöcherne Struktur dar, welche verbunden durch eine Linie vertikal, beziehungsweise sagittal über das Kniescheibengleitlager und durch die intercondyläre Notch verlaufend, eine sich nach oben verjüngende Spange bildet, vgl. 3.
Vor allem die Schablone 10 im Bereich des Femurs 210 macht sich den Umstand zu Nutze, dass bei der Kniegelenksendoprothetik der zu resezierende Knochen 200, vor allem femoralseitig, wie an keinem anderen Gelenk des Körpers, aus dem umgebenden Weichteilegewebe herausgeschält werden kann, ohne dass dieses zu relevanten Weichteilschäden führt.
Die 4 und 5 zeigen eine an der Tibia 220 fixierte Resektionsschablone 10 mit einem Klammermechanismus zur Fixierung.
Analog kann auch bei der Tibiaschablone 10 in Verbindung mit einer spangenartig nach außen und innenseitig rückwärts unterhalb der außen- und innenseitigen Schienbeinplateaukante noch auf Höhe des zu resezierenden tibialen Knochens 200 nach dorsal verlaufend bis etwa zu zwei Drittel der Zirkumferenz desselben ebenfalls eine deutliche Verjüngung des Knochendurchmessers in horizontaler Ebene nach rückwärts genutzt werden, um eine stabile Anlage der Tibiaschablone 10 zu erreichen, vgl. 4.
Von Seiten des Schienbeines 220 erfolgt somit die zangenförmige beziehungsweise spangenförmige Umklammerung des Schienbeinkopfes circa. 1 cm unterhalb des oftmals durch Spondylophyten ausgewulsteten Schienbeinplateaurandes. Unterhalb dieses Plateaurandes wird sich die Schablonenspange unmittelbar auf den Knochen aufgelegt, welches eine sehr präzise Positionierung der Schablone 10 ermöglicht, da Knochen 200 sich in der computertomographischen Darstellung sehr exakt abbilden lässt, siehe 5.
Hierfür ist allerdings zu berücksichtigen, dass für die Auflage einer derartigen Tibiaresektionsschablone 10 innen und außenseitig am Schienbeinkopf ein etwa 2 cm breites Band unterhalb des Gelenkrandes benötigt wird. Vorderseitig am Schienbeinkopf liegt der Knochen unter dem Hoffa' schen Fettkörper in der Regel hinlänglich frei, so dass hier kein Präparieren erforderlich ist. Innenseitig hingegen liegt zwar zunächst der lange vordere Anteil des Innenbandes verschieblich auf der Innenseite des Schienbeinkopfes auf und ist erst weit unterhalb am Schienbein angeheftet. Zudem liegt lediglich eine dünne Gleitschicht am innenseitigen Schienbeinhöcker an. Allerdings ist der hintere Anteil des Innenbandes, das so genannte Ligamentum mediale collaterale posterius obliquum, nicht nur am Innenmeniskus, sondern auch am innenseitigen Schienbeinkopf inseriert. Beim Resezieren des mittleren und rückwärtigen Innenmeniskus muss daher für eine vorsichtige Ablösung dieser Innenbandfasern am oberen Schienbeinkopf gesorgt werden. Eine Destabilisierung des medialen collateralen Bandapparates hierdurch ist nicht zu befürchten, da die Innenbandinsertionen am Schienbeinkopf auf dieser Höhe nach Resektion des Tibiaplateaus für das tibiale Endoprothesenlager ohnehin geopfert werden. Zusätzlich erlaubt diese vorsichtige und sparsame Ablösung des Ligamentum lateralen mediale posterius obliquum bei der endgültigen Resektion (noch vor Resektion bei angelegter Schienbeinschablone) das leichtere Einführen eines flexiblen metallischen oder aus anderem Material bestehenden Weichteilprotektors, was einen zusätzlichen Schutz vor versehentlichen Verletzungen der Innenbandstrukturen durch die oszillierenden Säge während der Resektion darstellt. Alternativ kann jedoch auch der mediale Ausläufer der tibialen Klammerkonstruktion auch weiter unterhalb der medialen Tibiakondyle, etwa im Verlauf der Pars reflexa des distalen Semimembranosusansatzes über diesen und unter dem Innenband und der medialen Musculus gastrognemius Sehne oberhalb des proximalen Ansatzes des Musculus popliteus hinter dem Oberrand der medialen posterioren Cresta tibialis im Sinne eines medialen Rotationshakens einrasten. Es entsteht hierdurch eine „schenkelbindeartige“, leicht winkelförmige Klammer lateral neben der Tuberositas tibiae zur proximalen ventralen Seite des Schienbeinkopfes hinauf ziehen und von dort wieder nach distal medial um den medialen Femorcondylus bis zur Kresta tibialis posterior hinabziehend. Auch hier ist bei sorgfältigem Freipräparieren der Auflage für die Schablonenkammer mit einer Verletzung von sensiblen Strukturen, zum Beispiel durch Eröffnen der Aponeurose des Musculus popliteus, nicht zu rechnen. Alternativ können auch andere Varianten, zum Beispiel eine Verankerung der Schablonenklammer auf dem medialen Tibiaplateau hinter dem medialen Interkondylenhöcker, am dorsalen medialen Tibiaplateaurand oder eine Kombination der oben genannten Verankerungsplätze in Betracht gezogen werden.
Bedeutender noch als das Ligamentum obliquum posterius des medialen Kollateralbandes ist in dieser Region die Pars reflexa des Musculus semimembranosus, welche bei gebeugten Kniegelenk horizontal, beziehungsweise vertikal zur Tibialängsachse nach hinten verläuft und für die Stabilisierung des Kniegelenkes durch Innenrotation eine wichtige Rolle spielt.
Analog ist auch am außenseitigen Tibiaplateaurand ein ca. 2 cm breites Band unterhalb der Schienbeingelenkflächenbegrenzung bei der Entfernung des Meniskus frei zu reparieren. Auch hier ist durch diese Freilegung keine weitere Destabilisierung vor allem des posterioren und lateralen Kapselecks zu befürchten, da für die Resektion des Schienbeinplateaus ohnehin dieses Areal reseziert und damit von den Bandverbindungen abgelöst werden müsste. Während das laterale Kollateralband bei dieser Ablösung kaum gefährdet wird, zumal es durch die Insertion an der Wadenbeinspitze keinen Kontakt mit dem Schienbeinkopf hat und sich zwischen diesem und dem Schienbeinkopf Weichteile wie die Bizepssehne und Kapselgewebe liegen, so muss jedoch bei der Ablösung des medio dorsalen Außenmeniskus bei der Durchtrennung der Insertionsfasern des Musculus popliteus am Außenmeniskus, dem Fasciculum meniscale anteroinferiore musculi poplitei sowie dem Fasciculum meniscale posterosuperiore musculi poplitei, darauf geachtet werden, den Musculus popliteus und weiter dorsal eventuell auch das Ligamentum collaterale breve und den Arcuatumkomplex nicht zu verletzen, um die posterolaterale Kapselecke nicht zu destabilisieren.
Diese Ablösung des mediodorsalen Außenmeniskus wird herkömmlich oftmals nach erfolgter knöcherner Resektion des lateralen Tibiaplateaus in relativ grober Form durch Zug am resezierten Knochen durchgeführt.
Das vorherige vorsichtige Ablösen dieser Strukturen trägt somit zu einer schonenderen und sichereren der Abtrennung dieser Bandstrukturen bei und verursacht auch keine wesentliche zusätzliche zeitliche Verzögerung, da eine Ablösung dieser Strukturen auch bei vorheriger Resektion des Schienbeinkopfes beim Entfernen des resezierten Knochenfragmentes erfolgen müsste.
Verwendet man die beschriebenen Knochenauflagen und Knochenstrukturen bis hin zu den Verjüngungen in den rückwärtigen Abschnitten als Auflagefläche für eine erfindungsgemäße Schablone 10, so ergibt sich bei der Herstellung derselben ein so genannter Hinterschnitt, der beim Einbringen der Schablone zwar ein gewisses Hindernis darstellt. Da die Schablone 10 jedoch vorzugsweise eine gewisse Elastizität aufweist, da sie zum Beispiel aus Kunststoff, zum Beispiel aus Polyamid, hergestellt ist, kann in Abhängigkeit des Materials und/oder unter Berücksichtigung des Elastizitätsmoduls und/oder der Materialvolumina, welche die jeweiligen Kraftlinien durchlaufen, ein geeignetes Zurückweichen der Schablonenenden erreicht werden, um diese Hindernisse zu überwinden und im Anschluss daran in die korrekte endgültige Position zu gelangen.
Das Freiliegen der hierfür erforderlichen knöchernen Auflageflächen stellt insofern am Schienbein keine größere Problematik dar, da diese weitgehend keine Verbindung oder nur eine lose Verbindung zu anliegenden Bandstrukturen besitzen, abgesehen von der Ablösung des dorsalen Abschnittes des Innenbandes. Außerdem müssen die Menisci und das am Knochen fixierte dorsale Innenband ohnehin abgelöst werden, da die Fixierung derselben an knöchernen Arealen stattfindet, welche im Zuge der Knochenresektion für die Schaffung des Implantationslagers ohnehin entfernt werden müssen.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Resektionsschablone 10 mit einer Werkzeugführung 30 für ein Sägeblatt. Zum Schutz der Ränder der Werkzeugführung 30 ist in der schachtartigen Werkzeugführung 30 mindestens ein Metalldraht 32 angeordnet. Die Werkzeugführung 30 umfasst hierzu einen Kanal 31, welcher der Form des Drahtes 32 entspricht. Der Kanal 31 ist mit dem Schachtbereich für das Sägeblatt verbunden. Vorzugsweise ist ein erster Kanal 31 für einen ersten Metalldraht 32 an einem Randbereich der schachtartigen Werkzeugführung 30 angeordnet. Vorzugsweise ist mindestens ein zweiter Kanal 31 für einen weiteren Metalldraht 32 angeordnet, welcher die schachtartige Werkzeugführung 30 unterteilt. Hierdurch kann durch den eingebrachten Metalldraht 32 die Werkzeugführung begrenzt werden, so dass eine zu schützende Gewebestruktur nicht durch das Sägeblatt kontaktiert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, mittels eines einzigen Schachtes zwei getrennte Bereiche zu resezieren, beispielsweise die Condyli 212 des Femurs 210, ohne den dazwischenliegenden Bereich (intercondylärer Bereich 214) zu berühren. Alternativ können die Drähte 32 auch direkt bei der Herstellung der Resektionsschablone 10 direkt in diese eingearbeitet werden.
Die 7 und 7a zeigen eine Hemischablone für den Femur 210, also eine Resektionsschablone 10, die ausschließlich einen der Condyli 212 des Femurs 210 abdeckt. Die Resektionsschablone 10 weist eine Umklammerung 40 auf, die den Femur 210 im Bereich zwischen den Condyli 212 umgreift und durch einen Rastmechanismus festlegt. Die Umgreifung beziehungsweise Umklammerung 40 bildet einen Bogen mit mehr als 180 Grad.
Bei der distalen Resektion von lediglich einer Femurkondyle 212 kann ein deutlich schmälerer Führungsschacht für das Sägeblatt verwendet werden. Die Strukturen für den Schnapp- oder Klammernmechanismus (Umklammerung 40) sind vorzugsweise durch die intercondyläre Notch (intercondylärer Bereich 214) und über das femorale Gleitlager geführt. Sie können ausreichend schmal und elastisch konzipiert werden. Die Schablone 10 kann so auch durch einen kleineren Operationszugang in das Gelenk eingebracht werden.
Die 8 und 9 zeigen eine Resektionsschablone 10 als eine erste Schablone bzw. ein erstes Schablonenteil 11 für eine ausschließliche distale Resektion des Femurs 210. Die Resektionsschablone 10 umfasst lediglich eine einzige Werkzeugführung 30, um die Condyli 212 des Femurs 120 zu resezieren. Die Resektionsschablone 10 umfasst des Weiteren Bohrführungen 34 für ein Vorbohren von Kanälen für Verankerungszapfen einer einzusetzenden Femurprothese. Die Resektionsschablone 10 umfasst außerdem eine Klammer oder Umklammerung 40, wie zuvor beschrieben, die den Femur 210 zwischen den Condyli 212 in proximaler Richtung umklammert.
In 10 ist eine Resektionsschablone 10 als ein zweites Schablonenteil 12 in Form einer 4-in-1-Schablone zur weiteren Resektion nachfolgend an die distale Resektion (8 und 9) dargestellt. Die Resektionsschablone 10 kann auch als Resektionsblock bezeichnet werden und umfasst eine Mehrzahl von Werkzeugführungen 30. Die Resektionsschablone 10 umfasst eine ebene Auflagefläche 28 zur Auflage auf eine bereits hergestellte Resektionssfläche (distale Resektion) des Knochens 200. Zur Fixierung auf der Resektionssfläche sind Verankerungszapfen 36 vorgesehen. Die Resektionsschablone 10 ist insbesondere für den Femur 210 vorgesehen und umfasst entsprechende Werkzeugführungen 30 (Sägeführungen) für die Resektion der Condyli 212.
In den 11 und 11a sind zwei Ausführungsformen einer Endoprothese 100 dargestellt. Die Endoprothese 100 für den Femur weist mehrere winkelig zueinander ausgerichtete Auflageebenen 102 zur Anlage an entsprechende Resektionsflächen des resizierten Femurs 210 auf. An den Übergangskanten zwischen den Auflageebenen 102 ist eine Verstärkung 104 angeordnet, die die Auflageebenen 102 verbindet und eine Bruchgefahr im Bereich der Kanten zwischen den Auflageebenen 102 vermindert. Die insbesondere strebenförmige und/oder halbzylinderförmige Verstärkung 104 verläuft quer zu der zwischen den Auflageebenen 102 gebildeten Kante. Die Endoprothese 100 umfasst einen ersten Prothesenabschnitt 122 für das mediale dorsodistale Gleitlager, einen zweiten Prothesenabschnitt 124 für das laterale dorsodistale Gleitlager und einen dritten Prothesenabschnitt 126 für das patellare Gleitlager. An dem ersten Prothesenabschnitt 122 ist ein erster Auflagebereich 106 mit mindestens zwei Auflageebenen 102 gebildet. An dem zweiten Prothesenabschnitt 124 ist ein zweiter Auflagebereich 107 mit mindestens zwei Auflageebenen 102 gebildet. An dem dritten Prothesenabschnitt 126 ist ein dritter Auflagebereich 108 mit mindestens zwei Auflageebenen 102 gebildet.
Die 12 zeigt eine Resektionsschablone 10 zur Herstellung eines Implantatlagers für eine Endoprothese 100 gemäß 11. Zum Eindringen von rinnenförmigen Vertiefungen im Bereich der Resektionsflächen sind in der Resektionsschablone 10 Bohrführungen 35 vorhanden, welche parallel zu der entsprechenden Sageführung (Werkzeugführung 30) verlaufen.
13 zeigt eine Endoprothese 100 für den Femur 210 in Form einer Minimalendoprothese. Bei der Endoprothese 100 für den Femur 210 sind die Prothesenteile der dorsodistalen Gleitlager und des pattelaren Gleitlagers als getrennte Elemente (Prothesenteile) ausgeführt. Die Prothesenteile sind im Bereich des sogenannten Sulcus Terminales getrennt.
Die Endoprothese 100 umfasst ein erstes Prothesenteil 130 für das mediale dorsodistale Gleitlager, ein zweites Prothesenteil 132 für das laterale dorsodistale Gleitlager und ein drittes Prothesenteil 134 für das patellare Gleitlager.
Die 11 und 14 zeigen eine Endoprothese 100 in Form einer Prothese für den Femur 210 mit einer V-förmigen Faltung einer der Auflageflächen beziehungsweise Auflageebenen 102. Die Endoprothese 100 umfasst einen ersten Auflagebereich 106 für das mediale dorsodistale Gleitlager, einen zweiten Auflagebereich 107 für das laterale dorsodistale Gleitlager und einen dritten Auflagebereich 108 für das patellare Gleitlager. Der dritte Auflagebereich 108 umfasst eine V-förmige Auffaltung, die zur entsprechend gefalteten Resektionsebene des Knochens (Femur) gerichtet ist. Die Scheitelkante 109 verläuft quer zu den Kanten zwischen den Auflageebenen 102 und in Richtung auf die dorsodistalen Gleitlager beziehungsweise die Auflagebereiche 106, 107.
15 zeigt eine Resektionsschablone 10 in Form einer Tibiaschablone mit einer Abstützeinrichtung 20 zur Abstützung an der Tibia 220 und mehreren Werkzeugführungen 30, insbesondere Sägeführungen, zur Resektion der Tibia 220. Zur verbesserten Positionierung der Resektionsschablone 10 an der Tibia 220 weist die Resektionsschablone einen sattelartigen Abstützbereich 44 zur Abstützung zwischen den Condyli 222 der Tibia 220 auf. Der sattelartige Abstützbereich 44, welcher auch als Intercondylensattel bezeichnet werden kann, ist an den intercondylären Bereich 224 der Tibia 220 angepasst und kann insbesondere individuell geformte sein. Durch diese sattelartige Form kann eine präzise und stabile Positionierung der Resektionsschablone 10 in Querrichtung (Seitenrichtung) erreicht werden.
16 zeigt eine Ausführungsform einer Resektionsschablone 10 mit einem sogenannten Rotationshaken. Die Tibia 220 weist an der außenseitigen Schienbeinkante oder -seite 226 eine nahezu rechtwinklige Kante 228 auf. Zur Anlage an diese rechtwinklige Kante 228 weist die Resektionsschablone 10 einen hakenförmigen Anlagebereich 46 auf. Der hakenförmige, insbesondere rechtwinklig gebogene Anlagebereich 46 empfindet die Kante 228 an der äußeren Schienbeinseite nach und ist vorzugsweise zungenförmig gestaltet. Durch die Anlage des Anlagebereichs 46 an die Kante 228 wird insbesondere eine Festlegung der Resektionsschablone 10 um eine vertikale Achse erreicht. Der hakenförmige Anlagebereich 46 kann lösbar mit dem Grundkörper der Resektionsschablone 10 verbunden sein, so dass er auch noch nachträglich, beispielsweise bei bereits im Situs aufgelegter Resektionsschablone 10, angebracht werden kann.
17 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Resektionsschablone 10. Die Resektionsschablone 10 ist insbesondere als sogenannte Hemischablone für die Resektion lediglich eines der beiden Condyli 222 (lateral oder medial) gestaltet. Die Resektionsschablone 10 weist eine Weichteilspange 48 auf, welche zur Anlage an Weichteilgewebe der Tibia 220 vorgesehen ist. Die Weichteilspange 48 ist bogenförmig zur Anlage an einen seitlichen, insbesondere medialen oder lateralen, Bereich der Tibia 220 vorgesehen und weist mindestens ein, vorzugsweise mehrere Löcher auf. Zur sicheren Anlage an das Weichteilgewebe ist die Weichteilspange 48 ausreichend kräftig beziehungsweise steif, so dass sie sich ohne Verbiegung um das Weichteilgewebe der Tibia 220 anlegen kann.
Eine Endoprothese 100 in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der 18 dargestellt. Die Endoprothese 100 besteht aus mindestens zwei getrennten und voneinander beabstandeten Prothesenteilen 110, 112, insbesondere zur Anordnung an den beiden Condyli 222 der Tibia 220. Die beiden getrennten Prothesenteile 110, 112 der Endoprothese 100 sind im eingesetzten Zustand durch den intercondylen Höcker der Tibia (intercondylärer Bereich 224) voneinander getrennt beziehungsweise beabstandet.
Erfindungsgemäß ist insbesondere hervorgesehen, dass für die jeweiligen Condyli 222 jeweils eine separate Fassung 114, 116 vorgesehen ist, welches jeweils einen Prothesenonlay 118, 120, der die zu ersetzende Condylenfläche aufweist, aufnimmt. Die Endoprothese 100 besteht also aus einem ersten Prothesenteil 110 und einem zweiten Prothesenteil 112, welche getrennt und voneinander beabstandet an der Tibia 220 angeordnet werden und jeweils eine Fassung 114, 116 zum Aufsetzen auf eine Resektionsfläche und einen an der Fassung 114, 116 befestigten Prothesenonlay 118, 120 aufweisen.
Ein besonderer Aspekt besteht also in dem Vorsehen von zwei getrennten Fassungen 114, 116 einer Endoprothese 100, insbesondere für die Tibia 220. Die Fassungen 114, 116 sind insbesondere für das mediale beziehungsweise das laterale Tibiaplateau 222 vorgesehen.
Die 18a und 18b zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt ist, analog zu 18, eine Endoprothese 100 mit getrennten Prothesenteilen 110, 112 zur Anordnung an den beiden Condyli 222 der Tibia 220. Die Prothesenteile 110, 112 weisen jeweils eine Fassung 114, 116 zum Aufsetzen auf eine Resektionsfläche und ein Prothesenonlay 118, 120 auf. Zwischen der Fassung 114, 116 (z. B. aus Metall) und dem Prothesenonlay (z.B. aus Kunststoff) 118, 120 ist jeweils eine Zwischenschicht, zum Beispiel aus Kautschuk oder Silikon (rot markiert), eingebracht. Die Zwischenschicht bildet eine Dämpfungsschicht 117 und ist jeweils am Grund einer Nut 115 der Fassung 114, 116 und/oder auf einem Rand 113 der Fassung 114, 116 und/oder um eine Feder 119 des Prothesenonlays 118, 120 (Polyethylenonlay) herum angeordnet. Sie befindet sich also unterhalb der Abstützung des Polyethylenonlays 118, 120 auf der Fassung 114, 116. Die Dämpfungsschicht 117 ist vorzugsweise mindestens zweiteilig mit einem scheibenförmigen Teil 117a und einem ringförmigen Teil 117b aufgebaut.
19 zeigt eine Resektionsschablone 10, insbesondere eine zweite Resektionsschablone zur Verwendung nach einer zuvor ausgeführten Höhenresektion, insbesondere des Tibiaplateaus. Die Resektionsschablone 10 weist hierzu eine Abstützeinrichtung 20 zur Abstützung an der ebenen Resektionsfläche der Tibia 220 auf. Die Resektionsschablone 10 ist rahmenartig mit einem umlaufenden Rahmen 14 und einer durch den Rahmen 14 begrenzten Fräsöffnung 16 gestaltet. Die Fräsöffnung 16 umfasst kreisbogenförmige Begrenzungswände zum Führen einer insbesondere kreisförmigen Fräseinheit beziehungsweise eines insbesondere kreisförmigen Fräskopfes. Vorzugsweise ist die Fräsöffnung 16 derart geformt, dass sie eine Fräseinheit 92 beziehungsweise einen Fräskopf 94 in mehreren, vorzugsweise mindestens zwei oder mindestens drei Positionen führen kann.
Hierzu ist entsprechend eine Mehrzahl von Fräsführungen, insbesondere kreisbogenförmigen Fräsführungen, vorgesehen.
Die 19 zeigt eine Ausführungsform einer Fräsvorrichtung 90 zum Ausfräsen eines Knochens 200, insbesondere der Tibia 220, insbesondere eines bereits resezierten Tibiaplateaus. Die Fräsvorrichtung 90 umfasst eine Fräseinheit 92, die schwenkbar an einem Handhabungsteil 96 gelagert ist und ein drehbares Fräswerkzeug (Fräskopf) umfasst. Die Fräseinheit 92 mit dem drehbaren Fräswerkzeug ist insbesondere kuppelförmig und/oder sphärisch beziehungsweise hemisphärisch gestaltet, um eine kuppelförmige beziehungsweise sphärische Vertiefung in das Implantatlager einzubringen.
Die Fräsvorrichtung 90 ist 20 und 20a weiter dargestellt und zeigt insbesondere einen Fräsvorgang am Kniegelenk zwischen Femur 210 und Tibia 220. Auf das bereits resizierte Tibiaplataeu wird die Resektionsschablone 10 gemäß 19 aufgesetzt. Der Handhabungsteil 96, welcher insbesondere als Hebel ausgeführt ist, ist gegenüber der Rotationsachse der Fräseinheit 92 verschwenkt, insbesondere um etwa 80 bis 110 Grad. Zum Aufbringen eines Druckes zum Ausfräsen des Implantatlagers kann sich der Hebel am gegenüberliegenden Femur 210 abstützen. Hierzu ist an dem Handhabungsteil 96 eine Abstützfläche ausgebildet, so dass durch Verschwenkung des Handhabungsteils 96 gegenüber der Fräseinheit 92 der Anpressdruck variiert werden kann.
Der Handhabungsteil 96 umfasst hierzu mindestens zwei gegeneinander verschwenkbare Hebelteile, wobei ein erstes Hebelteil mit dem Fräskopf verbunden ist und ein zweites Hebelteil die Abstützfläche aufweist. Durch Verschwenken der beiden Hebelteile wird der Fräskopf beziehungsweise die Fräseinheit von der Abstüzfläche weggedrückt.
20b zeigt eine minimale tibiale Endoprothese 100, aufweisend eine Fassung 114 und einen Prothesenkörper 118 als einseitige Prothese für die laterale oder mediale Femurkondyle 212. Die Fassung 114 weist einen ebenen Auflagebereich, insbesondere randseitig, zur Auflage auf eine Resektionsebene auf. In dem ebenen Auflagebereich sind mehrere vorstehende, insbesondere hemispherische Lagerbereiche ausgebildet, die in entsprechende Vertiefungen im Implantatlager eingesetzt werden. Hierdurch lässt sich eine solche minimale Endoprothese 100 zuverlässiger fixieren. Der Prothesenkörper 118 umfasst eine oder mehrere Zapfen, die in entsprechende Bohrungen in der Fassung 114 eingreifen.
Die tibiale Minimalendoprothese 100 gemäß 20b ist in 20c in einer seitlichen und teilweise geschnittenen Ansicht dargestellt.
21 zeigt eine Resektionsschablone 10 in Form eines sogenannten Schienbeinstoppers. Die Resektionsschablone 10 umfasst eine Abstützeinrichtung 20 zum Abstützen am oberen Ende des Schienbeins und eine Werkzeugführung 30 zum Führen eines Werkzeugs, insbesondere einer Säge, zur Resektion des Schienbeins. Die Resektionsschablone 10 umfasst des Weiteren einen Ausleger 50 zum Anlegen an einen äußeren, insbesondere hautbedeckten Bereich des Schienbeins 220. Der Ausleger 50 umfasst hierzu eine Anlagefläche 52, die mindestens 10 cm vom oberen Ende des Schienbeins 220 entfernt ist. Zwischen der Anlagefläche 52 und der Abstützeinrichtung 20 ist ein spangenartiger Überbrückungsbereich 54 vorgesehen, der berührungsfrei entlang einer äußeren Schienbeinkante verläuft. Die Resektionsschablone 10 umfasst des Weiteren einen hakenförmigen Anlagebereich 46, wie im Zusammenhang mit 16 beschrieben.
Die Resektionsschablone 10 gemäß 21 ist in 22 in einer weiteren Ansicht gezeigt. Zu erkennen ist hier, dass die Resektionsschablone 10 desweiteren eine Umklammerung 40 aufweist, die den Knochen (Tibia 220) umfangsseitig mehr als 180° C umgreift und so durch einen Schnappmechanismus festgelegt werden kann. Am oberen Ende ist ein sattelartiger Abstützbereich 44 zum Abstützen am intercondylären Bereich 224 der Tibia 220 vorgesehen.
Eine Resektionsschablone 10 für die Resektion der Patella 240 ist in den 23, 23a und 23b dargestellt. Die Resektionsschablone 10 umfasst einen Aufnahmeraum zur Aufnahme zumindest eines Teils der Patella 240. Die Resektionsschablone 10 wird auf die evertierte Patella 240 aufgesetzt und umfasst für die Resektion der Patella 240 einen Resektionsschacht (Werkzeugführung 30) und mindestens eine Bohrführung 34 zur Einbringung einer Bohrung in die Resektionsfläche für einen Befestigungszapfen der anzubringenden Patalleprothese (Endoprothese 100).
In 23c ist eine individuelle Patellaprothese 100 dargestellt, welche mittels Verankerungszapfen an der reserzierten Patella 240 befestigt ist.
Die 24 und 25 zeigen eine Tibiaschablone und eine Femurschablone (Resetionsschablonen 10) mit Bohrführungen 34 zum Einbringen von Kanälen für den Ersatz eines Bandes, insbesondere des vorderen Kreuzbandes. Die Bohrführungen 34 sind auf den Ansatzpunkt des zu ersetzenden Gelenkbandes ausgerichtet.
Desweiteren können die Resektionsschablonen 10 Werkzeugführungen 30, insbesondere Sägeführungen, wie bereits im Zusammenhang mit anderen Figuren beschrieben, aufweisen.
Eine Exoschablone oder Exoprothese ist in den 26, 26a und 26b dargestellt. Die Schablone 10 beziehungsweise Prothese 100 kann z. B. zur Unterstützung der Einbringung einer Kreuzbankersatzplastik verwendet werden. Die Schablone 10 beziehungsweise Prothese 100 umfasst einen schalen- und/oder hülsenförmigen Grundkörper, welcher die Extremität (beispielsweise Oberschenkel oder Unterschenkel) umgibt und kann Bohrführungen 34, z. B. für eine Kreuzbandersatzplastik, aufweisen. In der in den 26 und 26a dargestellten Ausführungsform umfasst die Schablone 10 beziehungsweise Prothese 100 ein Gelenk und ist zweiteilig ausgeführt. Die Herstellung der Schablone 10 beziehungsweise Prothese 100 erfolgt vorzugsweise basierend auf einer computertomographischen Aufnahme nach Anmodellieren einer Masse an die Außenseite der Extremität, die sich auf dem computertomographischen Bild gut darstellen lässt.
26b zeigt eine Exprothese mit Bohrführungen 34 für eine vordere Kreuzbandplastik.
In 27 ist ein Ablaufschema zur Herstellung einer individuellen Kniegelenksendoprothese als echte Bioprothese dargestellt.
Zusammenfassend lässt sich die Erfindung insbesondere auch folgendermaßen beschreiben:
Vorrichtungen zum Anbohren und zur Resektion von Knochen, im Weiteren als Schablonen bezeichnet, zum Einbringen von Kniegelenksendoprothesen und/oder stabilisierenden Bandstrukturen, Verfahren zur Herstellung von solchen Vorrichtung, hierfür geeignete Endoprothesen und Verfahren zur Durchführung derartiger Endoprothesen Implantationen (unter Bezug auf DE 10 2009 028 503 A1 ) sowie Werkzeuge zur Implantation derselben zur Anwendung derselben bei konventionellen Teil- oder Vollprothesen, teil- oder vollindividuellen Teil- oder Vollprothesen sowie bei "echtem Oberflächenersatz" oder "echten Bioprothesen".
Resektionsschablone für die Resektion eines Knochens, mit mindestens einer Abstützeinrichtung zur Abstützung an dem Knochen und mindestens einer Werkzeugführung zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung eine Mikrostrukturierung, insbesondere eine Gitterstruktur und/oder eine Netzstruktur und/oder eine poröse Struktur, aufweist und/oder mittels Einrast- oder Schnappmechanismen am Knochen exakt und stabil fixierbar ist, wobei die Resektionsschablone insbesondere die exakte Implantation einer individuell angepassten Minimalendoprothese, insbesondere als Provisorium für eine echte Bioprothese aus autologem Knochen-/Knorpelmaterial, erlaubt.

1. Schablone mit ganz oder teilweise zum Beispiel an der Auflagefläche der Schablone auf dem Knorpel oder Knochen eingearbeiteter Mikrostruktur, in Form einer Gitterstruktur, Netzstruktur oder andersartiger poröser Strukturierung, welches sich beim Aufdrücken der Schablonen auf den Knorpel/Knochen komprimieren lässt, gleichzeitig Flüssigkeit schwammartig eindringen lässt und sich somit exakt und gut haftend auf der Knorpel-/Knochenoberfläche anlegt. Gleichzeitig ist an den computertomographisch eindeutig und exakt lokalisierbaren Knorpel-/Knochen-Oberflächenstrukturen der Auflageflächen in diese zum Beispiel gitterartige Struktur eine Verstärkung in Form von Coni, Zylinder, Kreuzen, Tripoden oder anderen Strukturen eingearbeitet, so dass an diesen Stellen ein Eindrücken der Schablonenoberfläche nicht oder zum Beispiel nur bis zu einer vorgesehenen definierten Tiefe möglich ist. (1)
2. Schablone für den Femur, für die Tibia und eventuell für die Patella, welche durch Klammerkonstruktionen, basierend z.B. auf CT-Daten, eine präzisere und stabilere Positionierung der Schablone auf dem Gelenk ermöglicht. (2, 3, 4, 5)
3. Schablone für den Femur, bei welcher zusätzlichen metallene Strukturen, zum Beispiel in Form von einzubringenden Kirschnerdrähten oder zum Beispiel bereits zuvor in die Schablone angebrachten ähnlichen metallischen Strukturen als Sägeführung in den Sägeschächten zum Schutz von Strukturen innerhalb der Sägeschächte während der Resektion vorhanden sind. (6)
4. Schablone für den Femur als Hemischablonen, so dass diese auch bei der Implantation von so genannten Hemiprothesen durch einen kleineren Hautschnitt in das Gelenk medial- oder lateral eingebracht und verwendet werden kann. (7 und 7a)
5. Schablone für den Femur, Aufteilung der Femurschablone in eine distale Resektionsschablone und eine so genannte „Vier-in-Eins-Schablone“ mit femoralen Verankerungszapfen: zum Beispiel auch "Vier-in-Eins-Schablone" genannt, welche als zweite Schablone bei der Resektion des femoralen Prothesenlagers zum Einsatz kommt mit femoralen Verankerungszapfen zur Verankerung der Schablone in den für die femorale Prothesenverankerung vorgesehenen Bohrkanälen. (8, 9, 10)
6. Schablone, zum Beispiel auch durch sogenannte „Vier-in-Eins-Schablone“ für den Femur mit zusätzlichen Bohrführungen für eine rinnenförmige Ausbohrung des zum Beispiel femoralen Implantatlagers für femorale Prothesenkomponenten mit zum Beispiel halbzylinderförmigen Verstärkungsstreben zum Beispiel an den Sollbruchstellen. (12)
7. Femorale Prothesenkomponente mit zum Beispiel halbzylinderförmigen Verstärkungsstreben zum Beispiel an den Sollbruchstellen insbesondere bei der Anwendung beim echten kompletten oder unterteilten Oberflächenersatz oder auch bei der echten Bioprothese. (11a)
8. Femorale Prothesenkomponente im Sinne eines echten Oberflächenersatzes, bei welcher die Schnittebenen individuell an den jeweiligen Femur des Patienten angepasst unter minimaler Knochen-/Knorpelresektion erfolgt. (11a)
9. Schablone für den Femur, zum Beispiel als „Vier-in-Eins-Schablone“, so dass mit dieser auch alleine oder in beliebiger Kombination die mediale und/oder laterale Gelenkflächen des Femurs und/oder auch das Kniescheibengleitlager reseziert werden kann. (12)
10. Femorale Prothesenkomponenten als echter Oberflächenersatzes, bei welchen die Schnittebenen unter minimaler Knochenresektion individuell an den jeweiligen Femur des Patienten angepasst sind. Zusätzlich kann die primär trikompartimentelle femorale Prothesenkomponenten in drei Einzelteile unterteilt sein, nämlich zwei femorale Komponenten und das femoropatellaren Gleitlager, durch Abtrennung dieser Einzelteile auf Höhe des so genannten Sulcus terminalis oder auch Sulcus femorotibialis an der jeweiligen medialen oder lateralen Femurkondylen. Eventuell mehrere Resektionsebenen für das Implantatlager an den Femurkondylen zu weiteren Knochenersparnis. (13)
11. Schablone für den Femur zum Beispiel als „Vier-in-Eins-Schablone“, so dass eine vertikale Teilung und Auffaltung der Auflagefläche am femoralen Implantatlager für die Rückseite des femoralen Gleitlagers der Endoprothesen in leichter V-Form einer entsprechenden Femurkomponente der Endoprothesen entsteht.
12. Femorale Prothesenkomponente mit Modifikation der Rückseite des femoralen Gleitlagers, so dass diese entsprechend dem oben beschriebenen Implantatlager vertikal geteilt und in leichter V-Stellung aufgefaltet wird, zur Erzeugung einer zusätzlichen lateralen Verschiebestabilität der Prothese und Verminderung der erforderlichen Knochenresektion. (11)
12a. Kunststoffschicht bzw. Dämpfungsschicht zwischen zum Beispiel dem Polyethylenonlay und der Fassung einer zum Beispiel metallenen tibialen Komponente einer Kniegelenkendoprothese aus einem oder mehreren unterschiedlichen Materialien größerer Elastizität, zum Beispiel Kautschuk oder Silikon, zur Bewerkstelligung einer Dämpfung vor allem des Drucks und der Scherkräfte vor allem zwischen der metallenen tibialen Komponente und dem Knochenlager zur Vermeidung von Stress auf das Interface zwischen Prothese und Knochen und zur Verhinderung einer vorzeitigen Auslockerung der Prothese.
12.b Verfahren zum Erhalt der Meniskusfunktion durch Erhalt der originären Menisci oder Ersatz derselben durch eine aus geeignetem Material, zum Beispiel Kautschuk, hergestellten und an der tibialen Prothesenkomponente fixierten Meniskusprothese.
13. Schablone für die Tibia, welche durch Anbringung eines Interkondylensattels zu Abstützung und genauen Zentrierung zum Beispiel der Tibia-Schablone eine präzisere und stabilere Positionierung an der Tibia ermöglicht bzw. bei welcher ein seitliches Verschieben der Schablonenauflage auf dem Tibiaplateau verhindert werden kann. Somit wird eine Seitverschiebungsstabilität erzielt. (15)
14. Resektionsschablone für die Tibia, welche durch Anbringung eines Rotationshakens, zum Beispiel an der Tibiaschablone, eine Rotationsstabilität derselben bei der Auflage an der Tibia ermöglicht. (16)
15. Resektionsschablone für die Tibia mit einer Weichteilspangenkonstruktion, durch welche diese auch bei Hemiprothesenimplantationen durch einen kleineren Hautschnitt in das Kniegelenk eingebracht und verwendet werden kann. (17)
16. Tibiaprothesenkomponente, welche eine zweigeteilte Prothese mit einer medialen und lateralen tibialen Komponente entsprechend einem so genannten tibialseitigen beidseitigem Hemischlitten darstellt, insbesondere auch bei trikompartimentellem Gelenkoberflächenersatz am Femur, zur Vereinfachung des Eingriffes bei der so genannten totalendoprothetischen individuellen Kniegelenkendoprothetik, Verbesserung der Präzision und Stabilität bei der Positionierung der Prothesenkomponenten sowie Verminderung der erforderlichen Knochenresektion. Zusätzlich entsprechende Modifikation an den Tibiaschablonen. (18)
17. Schablone für die Tibia, so dass nach erfolgter minimaler Höhenresektion an derselben ein Fräskopf in die Schablone eingeführt werden kann und das Ausfräsen eines ausreichend tiefen, z.B. hemisphärischen, individuell optimal angepassten Implantatlagers, welches die minimal nötige Polyethylendicke in der jeweiligen Belastungszone sicherstellt, erfolgen kann. (19)
18. Werkzeug für die hemisphärische individuell optimal angepasste Ausfräsung zum Beispiel eines tibialen Implantatlagers mittels eines hemisphärischen Fräskopfes, auf welchen durch einen Hebelmechanismus zum Beispiel an der Fräskopfführung Druck durch Abstoßung von der gegenüberliegenden anatomischen Struktur, zum Beispiel der resezierten Femurkondyle, ausgeübt wird und unter beengten Platzverhältnissen der Fräskopf in die Tiefe gedrückt werden kann. (20a und 20b)
19. Schablone für die Tibia, beziehungsweise Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schablone, bei welcher ein optimierter so genannter Schienbeinstopper an der Schienbeinkante zur präziseren und stabileren Positionierung der Tibiaschablone beiträgt und eventuell einen Kanal für einen Führungsstab zur Achsenausrichtung enthält. (21 und 22)
20. Schablone für die Kniescheibe mit Säge- und Bohrvorrichtungen(-führungen) zur Herstellung einer entsprechenden individuell angepassten und/oder rekonstruierten Kniescheiben-Gelenkflächen-Prothese. (23, 23a, 23b, 23c)
21. Schablonen für den Femur und/oder die Tibia, so dass durch die Anlage von Bohrführungen an diesen Schablonen die Anfertigung von Bohrkanälen am Knochen zur Befestigung von Bandrekonstruktionen am Kniegelenk erfolgen kann. (24 und 25)
22. Exoschablone und Exoprothese nach der computertomographischen Darstellung der Oberfläche zum Beispiel einer Extremität durch das Anlegen einer zum Beispiel pneumatisch oder auch mit Flüssigkeit auffüllbaren Kunststoffmanschetten an zum Beispiel der jeweiligen Extremität zu besseren Kontrastgebung für diese Oberfläche, so dass passgenaue Hülsen für zum Beispiel die jeweilige Extremität angefertigt werden können und gleichzeitig eine Orientierung an den in der Tiefe der Weichteile liegenden Knochengeometrie erfolgen kann zum Beispiel für die Ausrichtung von zum Beispiel Bohrführungen zum Beispiel in der operativen Bandplastik des Kniegelenkes und zum Beispiel auch zur Herstellung von Schienen im Sinne von Exoprothesen mit optimierter Gelenkmechanik zum Beispiel auch für die Anwendung in der Neurorobotik. (26, 26a) Eine weitere Option, eine Kreuzbandersatzplastik mittels eines offenen oder arthroskopischen Verfahrens durch Schablonen zu unterstützen, ist die Verwendung von so genannten Exoschablonen, in Anlehnung an die Technik bei der Herstellung des Schienbeinstoppers einer Tibiaschablone oder der äußeren Komponente einer Kniescheibenschablone. (26b)
22. Endoprothese für den Femur und/oder die Tibia, welche nur für den temporären Verbleib dieser Prothese im Gelenk im Sinne eines Provisoriums vorgesehen ist, insbesondere unter Verwendung einer speziellen Primärstruktur beziehungsweise Mikrostruktur zum Beispiel an der Kontaktfläche zum Knochen. (27)
23. Verfahren zur Herstellung von osteochondralen Transplantaten im Sinne von so genannten "echten Bioprothesen", so dass diese die Form der Kniegelenksendoprothesen-Komponenten, femoral und/oder tibial und/oder patellar, entsprechend obigen Beschreibungen erhalten und analog dieser Beschreibungen implantiert werden können. (27)
24. Verfahren unter Verwendung von Schablonen wie oben beschrieben in der Endoprothetik, unter Verwendung von Marker-Pins, Schrauben, Nägeln, Drähten oder Ähnlichem, in der Form, dass die Marker zum Beispiel im Operationssaal, zum Beispiel vor Beginn des operativen Eingriffes, an den geeigneten knöchernen Landmarks angebracht werden, anschließend unter sterilen Bedingungen zum Beispiel im Operationssaal eine Computertomographie des nun markierten Gelenkes/Knochens zugerichtet wird und anhand der gewonnenen computertomographische Bildgebung in einer zum Beispiel im Operationssaal oder in einem Nebensaal bereitstehenden Apparatur, zum Beispiel einer CNC-Fräse, in bereits vorgearbeitete und in der CNC-Fräse eingespannte zum Beispiel sterilen Schablone, zum Beispiel unter sterilen Bedingungen, entsprechend der computertomographischen Darstellung Bohrkanäle in die Schablone für die soeben angebrachten Marker gebohrt werden und die Schablone anschließend bei der Operation unter Verwendung der Marker eingesetzt werden kann.
25. Verfahren unter Verwendung von Schablonen wie oben beschrieben in der Endoprothetik, unter Verwendung eines so genannten Abdruckes, der durch ein verformbares, sterilisierbares Material, durch Aufdrücken desselben auf den/das freigelegten Knorpel/Knochen/Gewebe des offenen Operations-Situs gewonnen wird und welcher anschließend zum Beispiel unter sterilen Verhältnissen zum Beispiel durch eine Laserabtastvorrichtung ausgelesen und dreidimensional virtuell beziehungsweise grafisch reproduziert wird, anschließend eine Schablone, nach zum Beispiel dessen Oberflächendaten angefertigt wird, welche zum Beispiel unter anderem auch Bohr- und Sägeführungen beinhaltet.
26. Die zusätzliche Verwendung von Markern und Abdrücken kann in beliebiger Weise bei den oben beschriebenen Schablonen-Implantationsverfahren in Kombination oder im Wechsel angewandt werden, um gegebenenfalls eine weitere zusätzliche Erhöhung der Präzision und Effizienz bei Anwendung der Schablonentechnik beziehungsweise dem endoprothetischen Verfahren zu erreichen.

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Zitierte Patentliteratur

EP 1074229 A2 [0003, 0030, 0043]
DE 102009028503 A1 [0006, 0299]
DE 4434539 C2 [0118]

Claims

Resektionsschablone (10) für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung (20) eine Mikrostrukturierung, insbesondere eine Gitterstruktur und/oder eine Netzstruktur und/oder eine poröse Struktur, aufweist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach Anspruch 1, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung (20) mindestens einen nachgiebigen Oberflächenabschnitt (22) aufweist, welcher beim Andrücken der Resektionsschablone (10) auf den Knochen (200) nachgibt, und/oder dass die Abstützeinrichtung (20) mindestens einen steifen Oberflächenabschnitt (24) aufweist, welcher insbesondere nicht nachgiebig oder zumindest weniger nachgiebig ist als der nachgiebige Oberflächenabschnitt.
Resektionsschablone (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der steife Oberflächenabschnitt (24) im Wesentlichen punktförmig ausgebildet ist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) einen Klammermechanismus, Rastmechanismus und/oder Schnappmechanismus zum Fixieren an dem Knochen (200) aufweist.
Resektionsschablone (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) zur Fixierung an dem Knochen (200) einen Hinterschnitt aufweist und vorzugsweise zum Aufnehmen eines Knochenbereichs in dem Hinterschnitt elastisch gestaltet ist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die schachtartige Werkzeugführung (30) eine eingebrachte Führungsstruktur, insbesondere in Form eines Drahtes oder einer Drahtcerclage, aufweist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) als Hemischablone zur Anbringung einer Hemiprothese, insbesondere am Femur (210), ausgebildet ist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) mindestens zweiteilig aufgebaut ist und ein erstes Schablonenteil (11) für die Durchführung einer ersten Resektion und ein zweites Schablonenteil (12) für die Durchführung einer zweiten Resektion aufweist, wobei das erste Schablonenteil (11) insbesondere als Individualschablone, vorzugsweise für eine distale Resektion, ausgebildet ist und wobei das zweite Schablonenteil (12) insbesondere ein standardisiertes Schablonenteil für eine mehrfache Verwendung ist und vorzugsweise für eine mehrfache Resektion ausgebildet ist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) eine Bohrführung (35), insbesondere parallel zu einer als Sägeführung ausgebildeten Werkzeugführung (30), insbesondere zur Herstellung einer Rinne an einer Resektionsfläche des Knochens (200), aufweist.
Endoprothese (100), insbesondere für den Femur (210), mit mehreren winkelig zueinander ausgerichteten Auflageebenen (102) zur Anlage an entsprechend winkelig zueinander ausgerichtete Resektionsflächen eines Knochens (200), insbesondere des Femurs (210), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verstärkung vorhanden ist, die über eine zwischen den Auflageebenen (102) gebildete Kante verläuft und insbesondere von den winkelig zueinander ausgerichteten Auflageebenen (102) vorsteht.
Endoprothese (100), insbesondere nach Anspruch 10, insbesondere für den Femur (210), dadurch gekennzeichnet, dass die Endoprothese (100) aus mehreren, vorzugsweise mindestens drei, Einzelteilen (130, 132, 134) besteht, wobei die Einzelteile (130, 132, 134) jeweils mindestens eine Auflageebene (102) zur Anlage an jeweils mindestens eine Resektionsfläche eines Kochens, insbesondere des Femurs (210), ausgebildet sind, wobei die einzelnen Auflageebenen (102) vorzugsweise winkelig zueinander ausgerichtet sind.
Endoprothese (100), insbesondere nach Anspruch 10 oder 11, insbesondere für den Femur (210), mit mehreren winkelig zueinander ausgerichteten Auflagebereichen (106, 107, 108) zur Anlage an entsprechend winkelig zueinander ausgerichtete Resektionsbereiche eines Knochens (200), insbesondere des Femurs (210), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Auflagebereiche (106, 107, 108) eine, insbesondere V-förmige, Auffaltung aufweist, deren mindestens eine Scheitellinie quer zu einer zwischen den Auflagebereichen (106, 107, 108) gebildeten Kante verläuft.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere des Femurs (210), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mehreren Werkzeugführungen (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugführungen (30) derart zueinander ausgerichtet sind, dass durch Resektion des Knochens (200) mehrere winkelig zueinander ausgerichtete Resektionsbereiche herstellbar sind, wobei an zumindest einem der Resektionsbereiche eine, insbesondere V-förmige, Auffaltung herstellbar ist, deren mindestens eine Scheitellinie quer zu einer zwischen den Resektionsbereichen gebildeten Kante verläuft.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere der Tibia (220), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mehreren Werkzeugführungen (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) einen sattelartigen Abstützbereich zur Abstützung, insbesondere zwischen den Condyli der proximalen Tibia (220), aufweist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) zur Erzielung einer Rotationsstabilität einen an eine etwa rechtwinkelig ausgebildete Schienbeinkante angepassten, vorzugsweise etwa rechtwinkelig gebogenen Anlagebereich zur Anlage an die Schienbeinkante aufweist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) eine Weichteilspange aufweist.
Endoprothese (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für die Tibia (220), dadurch gekennzeichnet, dass die Endoprothese (100) aus mindestens zwei getrennten Prothesenteilen (110, 112) besteht, wobei ein erstes Prothesenteil (110) zur Anordnung an einer ersten Seite, insbesondere medial, des Intercondylenhöckers der Tibia (220) und ein zweiter Prothesenteil (112) zur Anordnung an einer zweiten Seite, insbesondere lateral, des Intercondylenhöckers der Tibia (220) ausgebildet ist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugführung (30) als Fräsöffnung (16), insbesondere mit einer zumindest teilweise kreisbogenförmigen Begrenzung, zum Führen eines Fräskopfes (94) oder mehrerer Fräsköpfe (94) ausgebildet ist.
Fräsvorrichtung (90) zum Ausfräsen eines Knochens (200), insbesondere eines tibialen Implantatlagers, vorzugsweise des tibialen Condylenplateaus, mit einer Fräseinheit (92), einem Handhabungsteil (96) zur manuellen Handhabung und insbesondere einer Abstützfläche zum Abstützen an einer gegenüberliegenden anatomischen Struktur, insbesondere dem Femur (210).
Fräsvorrichtung (90) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräseinheit (92) einen kuppelförmigen und/oder sphärischen Fräskopf (94) aufweist.
Fräsvorrichtung (90) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsteil (96) schwenkbar relativ zu dem Fräskopf (94) angeordnet ist und dass durch eine Abstoßung an einer gegenüberliegenden anatomischen Struktur Druck auf den auszufräsenden Knochen (200) zum Ausfräsen des Knochens (200) ausübbar ist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) einen Ausleger (50) aufweist, an dessen Ende eine Anlagefläche (52) zur Anlage an das Schienbein ausgebildet ist, wobei die Anlagefläche (52) mindestens 10 cm, vorzugsweise mindestens 13 cm, von einer Auflagefläche der Resektionsschablone (10) für ein proximales Ende der Tibia (220) entfernt ist.
Verfahren zur Bestimmung einer Auflagefläche für eine Resektionsschablone (10) mit einem Ausleger (50) und einer Anlagefläche (52) zur Anlage an das Schienbein, bei welchem ein vorzugsweise dreidimensionales Bild zumindest eines Bereichs des Schienbeins aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufnahme des dreidimensionalen Bildes eine Masse an das Schienbein anmodelliert ist, welche sich auf dem dreidimensionalen Bild sowohl gegen Knochen (200) als auch gegen Weichteile auf dem Knochen (200) abgrenzt.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion der Patella (240), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100) an die Patella (240), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an der Patella (240) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, der Patella (240).
Schablone, insbesondere Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone mindestens eine Bohrführung (34) aufweist, welche in Richtung auf einen Ansatzpunkt eines Gelenkbandes, insbesondere Kreuzbandes, am Knochen (200) ausgerichtet ist.
Schablone, insbesondere Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Abstützeinrichtung (20) zur Abstützung an dem Knochen (200) und mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) mindestens zwei Bohrführungen (34) mit nebeneinander liegenden Endpunkten für einzelne Bündel eines Gelenkbandes, insbesondere Kreuzbandes, aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Schablone, Prothese oder Orthese, insbesondere einer Extremitäten- oder Gelenkschiene, welche zumindest bereichsweise zur Anlage an eine äußere, beispielsweise hautbedeckte, Körperoberfläche des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere einer Extremität, ausgebildet ist, wobei ein dreidimensionaler Bilddatensatz zumindest eines Bereichs des Körpers beziehungsweise der Extremität aufgenommen wird, wobei während der Aufnahme des dreidimensionalen Bilddatensatzes eine, vorzugsweise mit einem Fluid gefüllte, Manschette um die äußere Kontur des Körpers beziehungsweise der Extremität angeordnet ist, welche sich in dem dreidimensionalen Bilddatensatz sowohl gegen Knochen als auch gegen Weichteile abgrenzt, und wobei zumindest ein Formabschnitt der Schablone, Prothese oder Orthese basierend auf dem dreidimensionalen Bild geformt wird.
Schablone, Prothese oder Orthese, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Schablone, Prothese oder Orthese zur Anlage an einer äußeren, beispielsweise hautbedeckten Körperoberfläche ausgebildet ist und hülsen-, schalen-, manschetten-, schellen- und/oder klammerartig geformt ist, um eine Extremität des Körpers im Wesentlichen zu umgreifen.
Schablone, Prothese oder Orthese nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone, Prothese oder Orthese ein Gelenk aufweist, welches vorzugsweise, insbesondere in Anlehnung an eine individuelle Kniegelenkendoprothese, ein Gleitscharnier aufweist, welches über starre, teilelastische oder elastische Verstrebungen entsprechend den Bandinsertionen beziehungsweise der Burmesterkurve am Kniegelenk eine der natürlichen Kniegelenkbewegung angenäherte Bewegung der Schablone, Prothese bzw. Orthese zulässt.
Schablone, Prothese oder Orthese nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone, Prothese oder Orthese zur Unterstützung einer Operation, insbesondere einer Gelenk oder Bandoperation, vorgesehen ist und mindestens eine Führungseinrichtung, insbesondere zur Führung eines Operationsgerätes, aufweist.
Endoprothese (100), insbesondere mit Merkmalen nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere als Provisorium, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich einer Kontaktfläche mit einem Knochen (200) mit linienförmigen, spitzen und/oder scharfen Kanten und/oder einer Mikrostruktur versehen ist.
Endoprothese (100) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten in einer Richtung verlaufen, welche nicht einer Hauptbelastungsrichtung für Scherkräfte entspricht.
Endoprothese (100), insbesondere mit Merkmalen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie biologisches Material enthält oder aus biologischem Material besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Schablone (10), aufweisend, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, die Schritte: Vorbereiten einer Schablone (10) zur Implantation der Endoprothese (100), Aufnehmen eines Bilddatensatzes des Patienten, wobei der Patient an vorgegebenen knöchernen Positionen eingebrachte Marker, beispielsweise Pins, Schrauben, Nägel oder Drähte, aufweist, Fertigstellen der vorbereiteten Schablone (10) durch zumindest Einbringen von Bohrkanälen (34) in die Schablone (10) entsprechend den in den Patienten eingebrachten Markern, unter Verwendung des Bilddatensatzes des Patienten, vorzugsweise in einem automatisierten Prozess.
Verfahren zur Herstellung einer Schablone (10), aufweisend, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, die Schritte: Erstellen eines Abdruckes eines zu behandelnden Körperteils eines Patienten, Auslesen des Abdruckes und dreidimensionales, virtuelles Reproduzieren des Abdruckes, Herstellen einer Schablone (10) auf der Basis des virtuell reproduzierten Abdruckes, wobei die Schablone (10) insbesondere Werkzeugführungen (30) aufweist.
Resektionsschablone (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Resektion eines Knochens (200), insbesondere zur Anbringung einer Endoprothese (100), mit mindestens einer Werkzeugführung (30) zur Führung eines Werkzeugs zur Bearbeitung, insbesondere Resektion, des Knochens (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Resektionsschablone (10) mindestens zwei Abstützeinrichtungen (20) zur Abstützung an im Wesentlichen gegenüberliegenden Knochen (200), insbesondere Femur (210) und Tibia (220), aufweist.
Endoprothese (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für die Tibia (220), dadurch gekennzeichnet, dass die Endoprothese (100) eine Fassung (114, 116) und ein Prothesenonlay (118, 120) aufweist und dass zwischen der Fassung (114, 116) und dem Prothesenonlay (118, 120) eine Dämpfungsschicht (117) angeordnet ist.
Verfahren zum Erhalt der Meniskusfunktion durch Erhalt der originären Menisci oder Ersatz der originären Menisci durch eine Meniskusprothese, welche insbesondere aus Kautschuk hergestellt und an einer tibialen Prothesenkomponente fixiert ist.