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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkprothesenkomponente, die an einer ersten Knochenextremität eines Gelenks eines einzelnen Patienten, insbesondere einer ersten Knochenextremität mit beeinträchtigter Anatomie, fixiert werden kann.
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Die Erfindung betrifft auch ein chirurgisches Instrument zum Bearbeiten des Knochens für die Implantation der Gelenkprothesenkomponente und ein zugehöriges Verfahren zum Herstellen der Komponente.
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Die Erfindung findet nützliche Anwendung auf dem Gebiet von Gelenkprothesen, die bei Patienten mit besonders beeinträchtigter Gelenkanatomie implantiert werden können, zum Beispiel im Fall einer Prothesenrevision, und insbesondere im Fall eines Hüftankers einer Hüftprothese und einer Ellenkomponente einer Ellbogenprothese.
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Die folgende Beschreibung erfolgt mit nichteinschränkender Bezugnahme auf die letztgenannten Prothesenkomponenten, obwohl dadurch nicht verhindert wird, dass die Erfindung auch auf andere Komponenten einer Hüft- oder Knieprothese oder anderer Gelenkprothesen angewandt wird.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Wie auf diesem technischen Gebiet gut bekannt ist, wird unter bestimmten pathologischen Bedingungen der Gelenke empfohlen, mittels der Implantation einer Prothese einzugreifen. Insbesondere ist ein endoprothetischer Eingriff im Fall einer schwerwiegenden Schädigung der Gelenkflächen, zum Beispiel aufgrund von degenerativen Erkrankungen, wie z.B. rheumatoider Arthritis und Arthrose, oder Frakturen, angezeigt.
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Für eine erfolgreiche Prothesenimplantation müssen das Design der Prothesenkomponenten, die für die Implantation verwendeten chirurgischen Instrumente und die chirurgische Technik einerseits auf das Anstreben einer geeigneten primären und sekundären Stabilität und andererseits auf das Wiederherstellen des bestmöglichen biomechanischen Zustands abzielen.
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Insbesondere ist es zur Sicherstellung einer geeigneten Stabilität des Implantats ratsam, sowohl die Füllung der vorhandenen Knochendefekte als auch die Knochen-Implantat-Kontaktfläche zu maximieren, um so eine stabile und dauerhafte Befestigung sicherzustellen, ebenso wie eine geeignete Lastübertragung, so gleichmäßig und anatomisch wie möglich, und dies alles mithilfe einer möglichst wenig invasiven chirurgischen Technik.
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Die heutzutage angewendeten technischen Lösungen sehen im Wesentlichen die alternative Verwendung von zwei Arten von Gelenkprothesen vor: Prothesen mit Standardkomponenten und Prothesen, die basierend auf der Anatomie des einzelnen Patienten angepasst sind.
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Obwohl sie unter verschiedenen Aspekten vorteilhaft sind und im Wesentlichen den Zweck erfüllen, gestatten sowohl die Standardprothesen als auch die angepassten Prothesen bei Patienten mit einer besonders beeinträchtigten Gelenkanatomie, nämlich in Gegenwart einer deutlichen Resorption von Knochengewebe, von Verformungen und/oder Frakturen, nicht das Erreichen einer geeigneten Stabilität und/oder einer korrekten Gelenkbiomechanik. Dieser anatomische Zustand kann insbesondere bei Patienten auftreten, bei denen ein Gelenkprothesen-Revisionseingriff notwendig ist.
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Insbesondere sehen die Gelenkprothesen des Standardtyps nur eine endliche Zahl von Prothesenkomponenten und chirurgischen Instrumenten mit vordefinierten Formen und Größen vor. Daher muss der Chirurg die Komponenten und Instrumente wählen, die für den Fall am besten geeignet sind. Jedoch liegen dem Operateur die benötigten Instrumente und/oder Komponenten häufig nicht vor und er muss einen Kompromiss finden. Wie einem Fachmann sehr bewusst sein wird, ist es im Fall besonders veränderter Gelenkknochenanatomien sehr kompliziert, einen optimalen Kompromiss aus den verfügbaren Elementen und Komponenten zu finden. Man findet sich dann häufig in der Lage wieder, zu viel oder zu wenig Knochengewebe entfernen zu müssen, um zu versuchen, eine der Standardkomponenten mit dem Knochen in Einklang zu bringen und zu stabilisieren, jedoch eine nichtoptimale Positionierung der Komponente im Raum oder eine nichtoptimale biomechanische Wiederherstellung akzeptieren zu müssen, oder die geeignete Positionierung der Komponente im Raum anzustreben, dann jedoch einen Verlust bei der Implantatstabilität akzeptieren zu müssen. Daher stellt dieser Ansatz einen optimalen Erfolg der Implantation nur bei Patienten sicher, die eine Gelenkanatomie aufweisen, die sich nur wenig vom physiologischen Zustand unterscheidet.
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Eine alternative Lösung, die bei Patienten mit beeinträchtigter Anatomie zum Einsatz kommt, ist zum Beispiel in der Patentanmeldung Nr.
WO 2015/187038 A1 beschrieben, welche die Verwendung einer Prothese betrifft, die als vom angepassten Typ definiert werden kann. Mit anderen Worten, Prothesenkomponenten werden im Designschritt derart angepasst, dass sie, nachdem sie implantiert wurden, perfekt mit der Knochenanatomie des einzelnen Patienten übereinstimmen. Diese Lösung war dazu gedacht, den Bedarf an der Entfernung von Knochengewebe zum Anpassen an das Implantat , um eine optimale Kontaktfläche mit dem Knochen zu erhalten und biomechanische Parameter wiederherzustellen, zu vermeiden, da das Implantat selbst bereits eine Morphologie aufweist, die mit der Knochenanatomie des einzelnen Patienten übereinstimmt.
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Jedoch weist diese Lösung, obwohl sie unter verschiedenen Aspekten vorteilhaft ist und den Zweck im Wesentlichen erfüllt, im Fall besonders beeinträchtigter Anatomien einige Nachteile auf. Insbesondere ist es nicht immer möglich, eine Prothesenkomponente derart auszuführen, dass alle Defekte des Knochengewebes gefüllt werden, dass sie geeignet am Knochen haftet und dass sie derart positioniert werden kann, dass eine optimale Gelenkbiomechanik sichergestellt wird.
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Und schließlich erfordert eine angepasste Prothesenkomponente häufig die Verwendung einer chirurgischen Technik, die unterschiedlich ist und potentiell invasiver als die üblicherweise durch Chirurgen zum Implantieren von Komponenten des Standardtyps verwendete ist. In einigen extremen Fällen würde die angepasste Prothesenkomponente eine derart komplexe und invasive chirurgische Prozedur erfordern, dass sie nicht durchgeführt werden kann oder die Komponente ihr anatomisches Füllungsmerkmal, das in die Anatomie einzuführen ist, im Wesentlichen verlieren würde.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Gelenkprothesenkomponente, die an der beeinträchtigten Anatomie eines einzelnen Patienten fixiert werden kann, die strukturelle und funktionale Merkmale aufweist, um die obigen Nachteile in Bezug auf den Stand der Technik zu überwinden und um die Erfolgschancen der Implantation zu maximieren, wodurch optimale primäre und sekundäre Stabilität und Gelenkbiomechanik für jeden Patienten sichergestellt werden.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Lösungsidee ist das Konzipieren einer Gelenkprothesenkomponente, die in Bezug auf die beeinträchtigte Anatomie der entsprechenden Gelenkknochenextremität eines einzelnen Patienten derart angepasst werden kann, dass sie mit dem geeignet bearbeiteten Knochen übereinstimmt, um eine optimale Fixierung und Positionierung der Prothesenkomponente zu erreichen.
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Basierend auf dieser Lösungsidee wird das zuvor identifizierte technische Problem durch eine Gelenkprothesenkomponente nach Anspruch 1 gelöst.
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Spezifische Ausführungsformen der Gelenkprothesenkomponente sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die obige Gelenkprothesenkomponente ist derart ausgelegt, dass die Morphologie der Komponente selbst in Verbindung mit der Bearbeitung einer Knochenextremität, welche vordefiniert ist, um zum Erhalt einer erfolgreichen Implantation für jeden Patienten mit beeinträchtigter Gelenkanatomie beizutragen, optimiert wird.
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Die obige Komponente wird für jede einzelne beeinträchtigte Anatomie eines Patienten angepasst, um eine Morphologie zu erhalten, die basierend auf einer spezifischen Bearbeitung der Knochenanatomie definiert ist, zum Maximieren des Knochen-Implantat-Kontaktes durch das Füllen der Knochendefekte und zum Erhalten einer geeigneten Stabilität des Implantats, während die Prothesenkomponente derart positioniert wird, dass eine optimale Biomechanik der Prothesen sichergestellt wird, und all dies implantierbar mittels einer chirurgischen Technik, die so wenig invasiv wie möglich ist.
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Mit anderen Worten, im Gegensatz zu den bekannten Prothesenkomponenten werden die Positionierung der Komponente und die Wiederherstellung der biomechanischen Parameter nicht durch die Verfügbarkeit fertiger Prothesenkomponenten oder durch die Notwendigkeit, die Anatomie oder die Stabilität des Implantats anzustreben, bedingt, sondern die Morphologie der Komponente kann zusammen mit der optimalen Knochenbearbeitung vorteilhaft definiert werden, um so eine geeignete Positionierung und Stabilität des Implantats für jeden Patienten mit beeinträchtigter Anatomie zu erhalten.
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Die obige Bearbeitung kann vorteilhafterweise mit mindestens einem chirurgischen Instrument durchgeführt werden, welches wiederum vorteilhaft angepasst sein kann, um die spezifische Bearbeitung vorzunehmen, die auf die Vorbereitung des Knochens zum Aufnehmen der entsprechenden Komponente abzielt.
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Außerdem kann die Prothesenkomponente vorteilhafterweise mindestens eine poröse trabekuläre dreidimensionale Struktur und/oder mindestens ein Nahtloch zum Erhöhen der Integration des Implantats in den Knochen und umgebende Weichgewebe bereitstellen.
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Vorteilhafterweise kann die poröse trabekuläre Struktur wiederum angepasst sein, zum Beispiel hinsichtlich der Form, der Positionierung in der Komponente, der Dicke oder der Porosität, wobei die trabekuläre Struktur an die möglicherweise bearbeitete beeinträchtigte Knochenanatomie des einzelnen Patienten angepasst wird. Außerdem können auch die Positionierung und die Größe der Nahtlöcher in der Gelenkprothesenkomponente gemäß der Knochenanatomie angepasst sein.
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Zum Beispiel können die Nahtlöcher vorteilhafterweise an der porösen dreidimensionalen Struktur gebildet sein, um in einem bestimmten Bereich des Implantats einen Synergieeffekt bei der Förderung der Integration in die umgebenden Gewebe zu erzielen.
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Die Gelenkprothesenkomponente kann ein Hüftanker einer Hüftprothese sein, bei welchem der angepasste Abschnitt durch eine distale Oberfläche einer Hüftpfannenstütze dargestellt wird, welche an die Morphologie der Hüftgelenkspfanne des Patienten mit einer spezifisch bearbeiteten beeinträchtigten Anatomie angepasst ist.
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Der Hüftanker kann auch zusätzliche Komponenten zu der Hüftpfannenstütze umfassen, wobei es sich um Flansche, Schäfte, Keile, Verdickungen oder Einschübe handeln kann, die durch Zementierung und/oder mithilfe von Fixierungsschrauben an einem oder mehreren der anatomischen Abschnitte, welche die Hüftgelenkspfanne begrenzen - Darmbein, Schambein und Sitzbein - fixiert werden können.
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Die zusätzliche Unterstützung, die durch die zusätzlichen Komponenten bereitgestellt wird, gestattet auch die Fixierung des Hüftankers an anatomischen Stellen mit einer kleineren Größe in Bezug auf die Hüftgelenkspfanne, wodurch die Implantatstabilität erhöht wird.
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Wie bereits zuvor erwähnt, können diese zusätzlichen Komponenten vorteilhafterweise derart angepasst sein, dass sie an die Form des entsprechenden Knochenabschnittes angepasst sind, der möglicherweise auch mit Hilfe von mindestens einem chirurgischen Instrument bearbeitet wurde, welches wiederum vorteilhafterweise angepasst sein kann, um die Bearbeitung durchzuführen, die auf die Vorbereitung des Knochens zum Aufnehmen der entsprechenden Komponente abzielt.
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Die zusätzlichen Komponenten können in die Hüftpfannenstütze integriert sein oder im Implantationsschritt durch Zementeinfügung mit dieser verbunden werden.
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Alternativ dazu kann der Hüftanker mehrere zusätzliche Komponenten, zum Beispiel Flansche, bereitstellen, die unterschiedliche Größen und/oder morphologische Merkmale aufweisen, aus welchen der Chirurg die am besten geeigneten für die Verwendung auswählen kann.
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Die Gelenkprothesenkomponente kann auch eine Ellenkomponente einer Ellbogenprothese sein.
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Die Ellenkomponente kann einen proximalen Befestigungsabschnitt, der an einer proximalen Epiphyse der Elle eines Patienten mit beeinträchtigter Anatomie fixiert werden kann, und einen distalen Befestigungsabschnitt, der innerhalb einer Diaphyse der Elle fixiert werden kann, umfassen, wobei mindestens entweder der proximale oder der distale Befestigungsabschnitt eine spezifische Form in Bezug auf die Morphologie eines proximalen Abschnitts der Elle aufweist, der mit Hilfe von mindestens einem chirurgischen Instrument spezifisch bearbeitet wurde.
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Das oben identifizierte technische Problem wird auch durch ein chirurgisches Instrument zum Bearbeiten einer ersten Knochenextremität eines Patienten mit beeinträchtigter Anatomie gelöst, welches auf das Implantieren einer Gelenkprothesenkomponente gemäß dem, was zuvor diskutiert wurde, abzielt, welches zumindest teilweise spezifisch geformt ist, um die erste Knochenextremität derart zu bearbeiten, dass sie an die angepasste Oberfläche der Gelenkprothesenkomponente angepasst wird.
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Das chirurgische Instrument kann vorteilhafterweise mindestens einen angepassten Abschnitt aufweisen, der spezifisch geformt ist, um den Knochen derart zu bearbeiten, dass er perfekt an die Gelenkprothesenkomponente angepasst wird. Zum Beispiel kann der angepasste Bearbeitungsabschnitt spezifisch geformt sein, um die Hüftgelenkspfanne des Hüftknochens und/oder das Darmbein und/oder das Schambein und/oder das Sitzbein zu bearbeiten, damit diese/dieses mit der distalen Oberfläche der Hüftpfannenstütze bzw. mit einer entsprechenden zusätzlichen Komponente übereinstimmt.
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Das oben identifizierte technische Problem wird auch durch ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Gelenkprothesenkomponente, die an einer ersten Knochenextremität eines Gelenks eines einzelnen Patienten mit beeinträchtigter Anatomie fixiert werden kann, gelöst, welches folgende Schritte umfasst:
- - Bereitstellen einer Gelenkprothesenkomponente mit mindestens einem Knochenbefestigungsabschnitt, der mindestens eine Kontaktfläche, die mit der ersten Knochenextremität in Kontakt stehen kann, umfasst, und mit mindestens einem Gelenkabschnitt, der direkt mit einer zweiten Gelenkknochenextremität oder mit einer zusammengehörigen zweiten Gelenkprothesenkomponente, die wiederum an der zweiten Extremität fixiert wird, gekoppelt sein kann;
- - Vordefinieren mindestens einer Bearbeitung der ersten Knochenextremität, die mit Hilfe von mindestens einem chirurgischen Instrument durchgeführt werden kann, wobei diese Bearbeitung zum Beispiel aus dem Entfernen von Knochengewebe besteht;
- - Vordefinieren der spezifischen Anpassung mindestens einer Kontaktfläche, die in Bezug auf die Morphologie der ersten Knochenextremität spezifisch geformt ist;
- - Bereitstellen mindestens einer angepassten Kontaktfläche in der Gelenkprothesenkomponente.
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Das obige Herstellungsverfahren kann auch einen Optimierungsschritt der Bearbeitung der ersten Knochenextremität und der spezifischen Anpassung der angepassten Kontaktfläche in der Gelenkprothesenkomponente aufweisen.
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Wie ein Fachmann gut verstehen wird, kann die Optimierung der Knochenbearbeitung und der Komponentenmorphologie vorteilhafterweise vor dem chirurgischen Eingriff durchgeführt werden, um die bestmögliche Kombination der beiden Variablen in Verbindung mit der beeinträchtigten Anatomie des einzelnen Patienten zu identifizieren.
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Das obige Herstellungsverfahren kann ferner den Schritt des Bereitstellens mindestens eines chirurgischen Instruments beinhalten, das mindestens einen angepassten Abschnitt aufweist, der spezifisch geformt ist, um die Bearbeitung der ersten Knochenextremität durchzuführen, um sie an die angepasste Oberfläche der Gelenkprothesenkomponente anzupassen.
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Die Merkmale und Vorteile der Gelenkprothesenkomponente, des Instruments und des Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von mehr als einer möglichen beispielhaften Ausführungsform offensichtlich werden, die als ein nichteinschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen bereitgestellt wird.
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Figurenliste
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- - 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit sich überlappenden Schnittflächen CS;
- - 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Modells von 1 mit einer weiteren überlappenden Schnittfläche CS;
- - 3 zeigt das Modell von 1 und 2 mit einem ersten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem zweiten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dritten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem dritten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vierten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem vierten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 7 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Modells von 5 mit dem vierten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 8 zeigt eine Schnittansicht des Modells von 5 mit dem vierten Beispiel des Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 9 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Modells von 5 mit dem vierten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines fünften Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem fünften Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines sechsten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem sechsten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines siebenten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem siebenten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines achten Beispiels eines Hüftankers gemäß der Erfindung;
- - 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines achten Modells eines Hüftknochens mit beeinträchtigter Anatomie mit einem neunten Beispiel eines Hüftankers, der gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 15 zeigt eine Seitenansicht eines ersten Modells einer Elle mit beeinträchtigter Anatomie mit einem ersten Beispiel einer Ellenkomponente, die gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 16 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsinstruments während der Bearbeitung des intramedullären Hohlraums der Elle des Modells von 15;
- - 17 zeigt eine weitere Seitenansicht des Modells von 15 mit einem ersten Beispiel einer Ellenkomponente, die gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 18 zeigt ein Detail von 17;
- - 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Modells einer Elle mit beeinträchtigter Anatomie mit einem zweiten Beispiel einer Ellenkomponente, die gemäß der Erfindung implantiert wurde;
- - 20 zeigt eine Seitenansicht eines dritten Beispiels einer Ellenkomponente gemäß der Erfindung;
- - 21 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ellenkomponente von 20;
- - 22 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ellbogentotalprothese des gelenkig verbundenen Typs gemäß dem Stand der Technik;
- - 23 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ellbogentotalprothese des nicht gelenkig verbundenen Typs gemäß dem Stand der Technik.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkprothesenkomponente 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, die an einer ersten Knochenextremität 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050 eines Gelenks eines einzelnen Patienten, insbesondere einer ersten Knochenextremität mit beeinträchtigter Anatomie, fixiert werden kann. „Einzelner Patient“ bedeutet offensichtlich eine einmalige und angepasste Verwendung der Prothesenkomponente.
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Die obige Komponente umfasst mindestens einen Gelenkabschnitt 4, 904, der direkt mit einer zweiten Knochenextremität oder mit einer zusammengehörigen zweiten Gelenkprothesenkomponente, die wiederum an der zweiten Knochenextremität fixiert wird, gekoppelt werden kann.
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Die Gelenkprothesenkomponente umfasst mindestens einen Knochenbefestigungsabschnitt 12, 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, in welchem mindestens eine Kontaktfläche 13, 103, 203, 303, 403, 503, 603, 703, 803, 903 definiert ist, welche direkt mit der ersten Knochenextremität 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1150 in Kontakt stehen kann.
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Die Kontaktfläche weist vorteilhafterweise eine derartige Morphologie auf, dass sie perfekt mit der ersten Knochenextremität 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1150 übereinstimmt, welche einer spezifischen Bearbeitung, zum Beispiel einer Knochengewebeentfernung, mit Hilfe von mindestens einem chirurgischen Instrument 2000 unterzogen wurde.
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Diese Bearbeitung kann vorteilhafterweise mit Hilfe von mindestens einem chirurgischen Instrument durchgeführt werden, das mindestens einen angepassten Bearbeitungsabschnitt zum Durchführen der gewünschten spezifischen Bearbeitung aufweist. Offensichtlich schließt dies nicht aus, dass die Bearbeitung in einigen Fällen auch mit Hilfe von Instrumenten durchgeführt werden kann, die eine Standardgröße und -form aufweisen.
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Wie aus den Beispielen offensichtlich werden wird, welche im Folgenden diskutiert werden, kann eine Prothesenkomponente dieses Typs unter Berücksichtigung von zwei Variablen, wie z.B. Komponentenmorphologie und Knochenbearbeitung, ausgelegt werden, um so eine Prothesenkomponente zu erhalten, welche eine optimale Stabilität und Biomechanik der Prothese nach deren Implantation erzielen kann.
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Diese Lösung kann eine vorteilhafte Alternative zu den in der Technik bekannten Lösungen sein, nämlich zur Verwendung von standardmäßigen oder vollständig angepassten Gelenkprothesen, insbesondere im Fall einer besonders beeinträchtigten Gelenkknochenanatomie.
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Im Folgenden werden, unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren, Beispiele von Komponenten einer Gelenkprothese gemäß der Erfindung, nämlich eines Hüftankers einer Hüftprothese 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und einer Ellenkomponente einer Ellbogenprothese 900, 1000, 1100, ohne jegliche einschränkende Absicht vertieft.
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Unter Bezugnahme auf 1-14 wird im Folgenden eine Reihe von Beispielen von Gelenkprothesenkomponenten gemäß der Erfindung beschrieben, wobei es sich bei der Komponente um einen Hüftanker 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 einer Hüftprothese handelt, der derart ausgelegt ist, dass er in ein Modell eines Hüftknochens 50, 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850 implantiert werden kann.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 zeigen diese ein erstes Modell eines Hüftknochens 50 mit beeinträchtigter Anatomie, bei welchem Schnittflächen CS überlappend gezeigt sind, wobei Letztere eine Knochengewebeentfernungsbearbeitung, wie z.B. Fräsen, simulieren, die für diese bestimmte Knochenanatomie gewählt wurde. Insbesondere sind die in 1 und 2 gezeigten Schnittflächen CS hohle Halbkugeln, aus welchen die Knochenabschnitte hervorgehen, die durch die Bearbeitung entfernt werden sollen.
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In 1 und 2 ist es möglich, die verschiedenen Knochenelemente zu unterscheiden, aus welchen der Hüftknochen 50 besteht, nämlich eine Hüftgelenkspfanne 51, die sich im Wesentlichen in der Mitte befindet und unterhalb welcher eine Ringform vorliegt, die durch das Schambein 52 und das Sitzbein 53 definiert wird. Oberhalb der Hüftgelenkspfanne 51 erstreckt sich hingegen das Darmbein 54.
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3 zeigt das Knochenmodell von 1 und 2, wie es nach der Knochenentfernungsbearbeitung erscheint, in welches ein Hüftanker 10 einer Hüftprothese, ausgelegt gemäß der vorliegenden Erfindung, implantiert wurde, welcher derart angepasst ist, dass er an die Morphologie des Hüftknochens 50, der gemäß dem, was in 2 gezeigt ist, bearbeitet wurde, angepasst ist.
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Der Hüftanker 10 von 3 umfasst einen Knochenbefestigungsabschnitt bestehend aus einer Hüftpfannenstütze 12, die an die Hüftgelenkspfanne 51 gekoppelt ist. Die Hüftpfannenstütze 12 umfasst wiederum eine distale Oberfläche 13, die eine Morphologie aufweist, die geeigneterweise derart ausgelegt ist, dass sie mit der bearbeiteten Hüftgelenkspfanne 51 von 3 übereinstimmt, und umfasst eine konkave proximale Oberfläche 4 gegenüber der distalen Oberfläche 13, die den Hüftkopf einer Oberschenkelkomponente einer Hüftprothese aufnehmen kann.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, weist der Hüftanker 10 weitere zusätzliche Stützen auf. Bei diesen zusätzlichen Stützen handelt es sich um eine Schambeinstütze 15 und eine Darmbeinstütze 16, bestehend aus flanschförmigen Anhängen, die sich von der Hüftpfannenstütze 12 aus erstrecken und mit Hilfe von Fixierungsschrauben 8 am Schambein 52 bzw. am Darmbein 54 fixiert sind.
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Analog zur Hüftpfannenstütze 12 sind auch die zusätzlichen Stützen 15, 16 angepasst, um am entsprechenden Knochenelement anzuliegen, welches der zuvor unter Bezugnahme auf 1-2 diskutierten Bearbeitung unterzogen wurde.
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Wie ein Fachmann gut verstehen wird, handelt es sich bei dem Hüftanker 10 von 3 um eine angepasste Prothesenkomponente mit einer Morphologie, die basierend auf einer spezifischen Bearbeitung der Knochenanatomie definiert ist, um so den Knochen-Implantat-Kontakt durch das Füllen der vorliegenden Knochendefekte zu maximieren, um eine geeignete Stabilität des Implantats zu erzielen, während die Prothesenkomponente derart positioniert wird, dass eine optimale Biomechanik der Prothese sichergestellt wird, und all dies implantierbar mittels der möglichst minimalinvasivsten chirurgischen Technik.
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Im besonderen Fall eines Hüftankers wird die Biomechanik der Prothese durch die Positionierung des Gelenkdrehmittelpunktes, der sich an der distalen Oberfläche der Hüftpfannenstütze befindet, und die Ausrichtung der obigen distalen Oberfläche im Raum, welche durch die sogenannte „Abdeckung“ und „Version“ der Hüftpfannenstütze definiert wird, beeinträchtigt. Eine geeignete Position des Drehmittelpunktes, der Abdeckung und der Version, welche nicht notwendigerweise mit den anatomischen übereinstimmen, können somit im Designschritt gewählt und optimiert werden, indem mit zwei Variablen, wie z.B. Knochenbearbeitung und Prothesendesign, gearbeitet wird.
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Mit anderen Worten, im Gegensatz zu den bekannten Prothesenkomponenten, wird die Positionierung der Komponente nicht durch eine Notwendigkeit des Anstrebens von Implantatstabilität bedingt, sondern die Morphologie der Komponente kann vorteilhafterweise zusammen mit der optimalen Knochenbearbeitung definiert werden, um so eine geeignete Positionierung und Stabilität des Implantats für jeden Patienten mit beeinträchtigter Anatomie zu erzielen.
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Das Design des Hüftankers 50 und die Bearbeitung, die in Verbindung mit 1-3 diskutiert wurden, werden für das berücksichtigte spezifische anatomische Modell optimiert. Ein analoger Ansatz kann für die Hüftknochenanatomie jedes einzelnen Patienten wiederholt werden. Im Folgenden wird über weitere Beispiele eines Hüftankers berichtet, der für andere Modelle von beeinträchtigter Hüftanatomie, die spezifisch bearbeitet wurde, ausgelegt ist. Diese Beispiele sind als vielfache Bezugszeichen von Einhundert angegeben, und entsprechende Elemente sind mit den gleichen Zehnerstellen und Werten angegeben.
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4 zeigt ein zweites Modell eines Hüftknochens 150 mit einer mehr beeinträchtigten Knochenanatomie als der von 1-3, bei welchem eine Bearbeitung durch Entfernung von Knochengewebe gemäß sechs halbkugelförmigen Oberflächen simuliert wurde. 4 zeigt ferner ein zweites Beispiel eines Hüftankers 100, bei welchem die distale Oberfläche 113 der Hüftpfannenstütze 102 umfangreicher ist, damit sie die Knochenspalten erheblicher Größe ausfüllt, die sich in der Hüftgelenkspfanne 151 dieser spezifischen Knochenanatomie gebildet haben.
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Wie zu erkennen ist, weist auch der Hüftanker 100 eine Darmbeinstütze 106 und eine Schambeinstütze 105 auf, welche beide derart angepasst sind, dass sie an das entsprechende spezifisch bearbeitete Knochenelement angepasst sind.
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Wie ein Fachmann gut verstehen wird, tragen die zusätzlichen Stützen 15, 16, 105, 106, die im Hüftanker 50, 100 von 3 und 4 zum Einsatz kommen, zum Maximieren des Kontaktbereiches zwischen Knochen und Implantat bei, um eine optimale primäre Stabilität zu erzielen.
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Neben den beiden oben diskutierten Beispielen können alternative Ausführungsformen des Hüftankers eine oder mehrere Schambeinstützen und/oder eine oder mehrere Darmbeinstützen und/oder eine oder mehrere Sitzbeinstützen gemäß der grundlegenden Knochenanatomie und der definierten Bearbeitung vorsehen.
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Zusätzlich zur Flanschform können diese Schambein-, Darmbein- und Sitzbeinstützen auch ein anderes Erscheinungsbild aufweisen; zum Beispiel kann es sich bei ihnen um echte Überstände, Verlängerungen oder Anhänge der distalen Oberfläche der Hüftpfannenstütze handeln, welche Knochenspalten belegen, die sich innerhalb des Schambeins, des Darmbeins oder des Sitzbeins erstrecken.
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Die oben diskutierten traditionellen Stützen können in die Hüftpfannenstütze integriert sein oder können beim Implantationsschritt mit Hilfe von Zement oder anderen Befestigungsmitteln an dieser fixiert werden.
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Außerdem können diese zusätzlichen Stützen analog zu den Hüftpfannenstützen 12, 102 angepasst sein, damit sie mit dem spezifisch bearbeiteten und nicht bearbeiteten Schambein, Darmbein oder Sitzbein übereinstimmen, oder es kann sich bei ihnen um Komponenten handeln, die eine an die Anatomie angepasste Standardform und -größe aufweisen.
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5 zeigt ein drittes Beispiel eines Hüftankers 200 angewendet auf ein drittes Modell eines spezifisch bearbeiteten Hüftknochens 250 mit beeinträchtigter Anatomie, welcher, zusätzlich zu einer Hüftpfannenstütze 202, auch eine Schambeinstütze 205 und eine Darmbeinstütze 206 in Form von Flanschen, die mit Hilfe von Fixierungsschrauben 8 am entsprechenden Knochenelement fixiert sind, umfasst, zusätzlich zu einer Sitzbeinstütze 207 in Form eines Überstands der distalen Oberfläche 203 der Hüftpfannenstütze 202, welcher einen Knochenspalt ausfüllt, der in den Sitzbeinknochen 253 eingestülpt ist. Die obigen Stützen 202, 205, 206, 207 sind derart geformt, dass sie perfekt an die Knochenmorphologie des spezifisch bearbeiteten Hüftknochens 250 von 5 angepasst sind, um so den Knochen-Implantat-Kontaktbereich und die Stabilität des Implantats mit der daraus folgenden gleichmäßigen und anatomischen Übertragung von Lasten auf den Knochen zu maximieren.
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6-9 zeigen ein viertes Beispiel eines Hüftankers 300 angewandt auf ein viertes Modell eines spezifisch bearbeiteten Hüftknochens 350 mit einer beeinträchtigten Anatomie. Der Hüftanker 300 weist, zusätzlich zu einer Hüftpfannenstütze 302 und einer Schambeinstütze 305 des Flanschtyps, auch zwei Darmbeinstützen 306, 306' bestehend aus einem weiteren Flanschpaar auf, wobei ein erster Flansch 306 an der medialen Oberfläche des Darmbeins 354 und ein zweiter Flansch 306' an der Seitenfläche des Darmbeins 354 platziert ist. Wie ein Fachmann verstehen wird, gestattet das Flanschpaar 306, 306' eine Stabilisierung des Implantats gegenüber Biege- und Torsionsbelastungen.
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10 zeigt unterdessen ein fünftes Beispiel eines Hüftankers 400 angewendet auf ein Modell einer spezifisch bearbeiteten beeinträchtigten Hüftanatomie 450, welcher eine Darmbeinstütze 406 des Schafttyps umfasst, die in die distale Oberfläche 413 der Hüftpfannenstütze 402 integriert und tief in das Darmbein 453 eingeführt ist.
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Der in 10 gezeigte Schaft 406 ist nicht einzementiert und weist eine zylindrische Form, ein spitz zulaufendes Ende und Längsrippen auf. Es dürfte klar sein, dass alternative Ausführungsformen unterschiedliche Schaftformen vorsehen können, zum Beispiel eine Kegelstumpfform. Der Schaft kann ferner einteilig oder modular sein, Längsrippen aufweisen oder nicht, mindestens einen Abschnitt von porösem trabekulärem Material umfassen oder mit Hydroxylapatit beschichtet sein, um die primäre und sekundäre Fixierung am Knochen zu begünstigen. Der Schaft kann gemäß einer geeigneten Ausrichtung in den Knochen eingeführt sein, um die beste Fixierung am Knochen anzustreben.
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Alternative Ausführungsformen können ferner mehrere Darmbeinschäfte, zum Beispiel mit unterschiedlicher Morphologie, vorsehen, wie im Fall des Hüftankers 500 von 11, bei welchem ein Schaft 506 in Form eines glatten Kegelstumpfes und ein zylindrischer gerippter Schaft 506' verwendet werden, sowie drei Darmbeinstützen des Flanschtyps 506".
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Außerdem ist auch die Verwendung eines Schaftes zum Fixieren des Hüftankers an anderen Knochenelementen als dem Darmbein nicht ausgeschlossen.
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Weitere drei Beispiele eines Hüftankers 600, 700, 800 sind in 12, 13 und 14 gezeigt. Insbesondere zeigt das Beispiel von 13 zwei zusätzliche Stützen 706, 706', die an der distalen Oberfläche der Hüftpfannenstütze 702 fixiert sind, und einen gerippten zylindrischen Schaft 706" des modularen Typs.
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Wie ein Fachmann aus den Figuren in Bezug auf die oben diskutierten Beispiele eines Hüftankers 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 erkennen wird, kann der Hüftanker zumindest teilweise eine dreidimensionale Struktur umfassen, die zumindest teilweise trabekulär porös ist, die derart angepasst ist, dass sie mit dem Knochen in Kontakt steht, wodurch die primäre Fixierung am und Integration in den Knochen begünstigt wird. Eine Struktur dieses Typs gestattet das Hindurchtreten von Körperfluiden und verringert bakterielle Kolonisierungsrisiken auf den Implantatoberflächen. In den bisher zitierten Figuren sind die trabekulären Abschnitte mit dem Bezugszeichen TS angegeben.
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Wie zum Beispiel aus 11, 12 und 14 erkennbar ist, kann der Hüftanker 500, 600, 800, zusätzlich zu den Teilen mit einer trabekulären Struktur TS, mehrere Nahtlöcher 3 bereitstellen, die derart angepasst sind, dass sie das Vernähen von Weichgeweben, die während der Zugangsphase zur Implantationsstelle reseziert werden, mit dem Implantat, nachdem die Prothesenkomponente implantiert wurde, gestatten.
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Wie ein Fachmann gut verstehen wird, erzeugt die Verwendung von einem trabekulären Abschnitt und Nahtlöchern einen Synergieeffekt durch das Begünstigen der Integration des Prothesenimplantats in die umgebenden Gewebe.
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Unter Bezugnahme auf das Beispiel der zuvor diskutierten Gelenkprothesenkomponente wird im Folgenden eine Tabelle zur Verfügung gestellt, in welcher ein gemäß der Erfindung hergestellter Hüftanker mit den heutzutage bekannten zwei Arten von Prothesen verglichen wird.
| | Vollständig angepasste Komponente | Standardkomponente | Komponente gemäß der Erfindung |
| COR Umpositio-nierung | 8-10 | 1-8 | 9-10 |
| Abdeckungsoptimierung | 8-10 | 1-8 | 9-10 |
| Versionsoptimierung | 8-10 | 1-8 | 9-10 |
| Anatomische Anpassung | 6-8 | 1-8 | 7-10 |
| Implantat-Knochen-Kontaktfläche | 6-8 | 1-7 | 7-10 |
| Knochenentfernung | 8-10 | 1-6 | 5-10 |
| Stabilität | 4-10 | 1-8 | 5-10 |
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Die obige Tabelle zeigt einen Bereich von 1-10, wobei 10 der beste Wert für jeden Evaluierungsparameter einer Implantatgüte ist. Aus der Tabelle kann ein Fachmann sofort erkennen, wie ein gemäß der Erfindung hergestellter Hüftanker das Erzielen eines ausgezeichneten Ergebnisses bei sämtlichen evaluierten Parametern, nämlich Optimierung zum Beispiel sowohl der Positionierung, der Passform als auch der Stabilität des Implantats, gestattet.
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Unter Bezugnahme auf 15-22 wird nun eine Reihe von Beispielen einer Gelenkprothesenkomponente gemäß der Erfindung im Detail beschrieben, wobei es sich bei der Komponente um eine Ellenkomponente 900, 1000, 1100 einer Ellbogenprothese handelt, die in ein Modell einer Elle 950, 1050 eines Patienten mit einer beeinträchtigten Knochenanatomie des Ellbogens implantiert werden kann. Insbesondere kann die Ellenkomponente vorteilhafterweise in Ellen mit hohem Knochenverlust im proximalen Bereich, zum Beispiel bis zur Hälfte der Länge des Knochens, zum Einsatz kommen.
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Wie einem Fachmann sofort offensichtlich sein wird, sind die im Folgenden diskutierten Ellenkomponenten in einer Totalprothese des gelenkig verbundenen Typs einsetzbar. Diese Art der Ellbogenprothese sieht eine Ellenkomponente fixiert am proximalen Ende der Elle und eine Oberarmkomponente fixiert am distalen Ende des Oberarmknochens vor, welche gelenkig miteinander verbunden sind, um so die Drehung um einen Stift zu gestatten.
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Dies schließt offensichtlich eine Ellenkomponente anderer Arten von Ellbogenprothesen - zum Beispiel nicht gelenkig verbundene oder Teilprothesen - oder andere Komponenten von Ellbogenprothesen, die gemäß der Erfindung herzustellen sind, nicht aus. 22 und 23 zeigen Totalprothesen des Ellbogens gemäß dem Stand der Technik, des gelenkig verbundenen bzw. nicht gelenkig verbundenen Typs.
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15 zeigt die Ellenkomponente 900 eingeführt am proximalen End des anatomischen Modells einer Elle 950 mit beeinträchtigter Anatomie, die eine proximale Epiphyse 951 und eine Diaphyse 952, beide spezifisch bearbeitet, umfasst.
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Die Ellenkomponente 900 umfasst wiederum einen Gelenkabschnitt 904, der an einem entsprechenden Abschnitt einer Oberarmkomponente einer Ellbogenprothese gelenkig gelagert sein kann, und einen Knochenbefestigungsabschnitt 902, in welchem eine Kontaktfläche 903 definiert ist, welche mit dem Knochen in Kontakt stehen kann, wenn die Komponente wie in 15 gezeigt implantiert ist.
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Der obige Befestigungsabschnitt 902 weist einen proximalen Unterbefestigungsabschnitt 902' und einen distalen Unterbefestigungsabschnitt 902" auf. Der proximale 902' und der distale 902" Befestigungsabschnitt sind vorteilhafterweise derart geformt, dass sie an die Morphologie der proximalen Epiphyse 951 und der Diaphyse 952 angepasst sind, welche mit Hilfe von mindestens einem chirurgischen Instrument 2000 spezifisch bearbeitet wurden.
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Wie in 15 erkennbar ist, sind die Fixierungsabschnitte 902', 902" ohne Zement am Knochen fixiert, jedoch schließt dies die Verwendung von Zement in alternativen Ausführungsformen nicht aus.
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Außerdem ist in alternativen Ausführungsformen möglicherweise nur einer der beiden Abschnitte 902', 902" in Verbindung mit einer bestimmten Bearbeitung des Knochens angepasst, und der andere ist möglicherweise für die nicht bearbeitete oder standardmäßige Knochenanatomie angepasst.
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Analog zu dem, was in den vorherigen Beispielen einer Gelenkprothesenkomponente diskutiert wurde, ist die Ellenkomponente 900 auch unter Berücksichtigung von zwei Variablen, wie z.B. der Komponentenmorphologie und der Knochenbearbeitung, ausgelegt, um so eine Prothesenkomponente zu erhalten, welche optimale Stabilität und Biomechanik der Prothese nach der Implantation erzeugen kann.
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Wie im Folgenden deutlicher werden wird, gestatten die diskutierten Ellenkomponenten die Minimierung des zu entfernenden Knochens, den Erhalt von Stabilität und Integration des Implantats in den Knochen und in die Weichgewebe und den Erhalt einer korrekten Gelenkbewegung.
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Die Bearbeitung der Elle 950 kann vorteilhafterweise mit Hilfe eines angepassten Instruments durchgeführt werden, um die gewünschte Bearbeitung zu erhalten.
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16 zeigt ein Beispiel eines angepassten chirurgischen Instruments 2000 während der Durchführung der vorbereitenden Bearbeitung des intramedullären Kanals der Diaphyse 952 zum Erhalten des distalen Befestigungsabschnittes 902".
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Offensichtlich schließt dies eine Bearbeitung des Knochens mit Hilfe von Standardinstrumenten nicht aus.
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Wie aus 17 und 18 deutlich wird, weist die Ellenkomponente 950 einen Befestigungsabschnitt 902' auf, welcher eine trabekuläre dreidimensionale poröse Struktur TS und Nahtlöcher 3 analog zu den vorhergehenden Beispielen beinhaltet. Wie auch bereits zuvor diskutiert, gestatten die letztgenannten Merkmale eine Erhöhung der Stabilität der Komponente und des Implantat-Knochen-Kontaktes. Offensichtlich schließt dies nicht aus, dass die trabekuläre Struktur und die Nahtlöcher in anderen Teilen der Komponente vorliegen oder sich dort befinden.
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19 zeigt ein weiteres Beispiel einer Ellenkomponente 1000 mit Nahtlöchern 3 und Nuten 7, die auch zum Erhöhen der Implantatstabilität eingebracht wurden.
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20 und 21 zeigen ein weiteres Beispiel einer Ellenkomponente 1100, die einen distalen Befestigungsabschnitt 1102' umfasst, der einen trabekulären Abschnitt TS aufweist, in welchem Nahtlöcher 3, geeigneterweise positioniert in einem Bereich, sodass der Oberarmmuskel mit dem Implantat vernäht werden kann, ausgebildet sind. Weitere Nahtlöcher 3 sind in einem nicht-trabekulären Abschnitt ausgebildet, welcher sich mehr proximal als der vorherige trabekuläre Abschnitt befindet, um den Trizepsmuskel damit zu vernähen.
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Selbst in diesem Fall erzeugen die Nahtlöcher 3 und der trabekuläre Abschnitt TS einen Synergieeffekt, indem eine geeignete Integration und Stabilität des Implantats sichergestellt werden.
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Wie die Morphologie der Komponente können auch die Zahl und Position der Nahtlöcher 3 und der trabekulären Abschnitte TS gemäß der Knochenanatomie des Patienten und der gewählten Knochenbearbeitung angepasst sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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