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Die
Erfindung betrifft eine Kniegelenkendoprothese mit einem Femurteil,
einem Tibiateil und einem zwischen dem Femurteil und dem Tibiateil
gelagerten Meniskusteil.
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Kniegelenkendoprothesen
der eingangs beschriebenen Art kommen insbesondere zum Einsatz, wenn
natürliche
Kniegelenke aufgrund von Traumata oder dauerhaften Abnutzungen derart
geschädigt sind,
dass die Lebensqualität
der Betroffenen dauerhaft herabgesetzt ist. Bekannte Kniegelenkendoprothesen
weisen unterschiedliche Defizite auf, so dass sich die vorliegende
Erfindung damit befasst, Kniegelenkendoprothesen der eingangs beschriebenen
Art insbesondere hinsichtlich ihrer Funktionalität zu verbessern.
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Dies
wird bei einer Kniegelenkendoprothese der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß insbesondere
dadurch erreicht, dass das Meniskusteil am Tibiateil um eine medialseitig
verlaufende Rotationsachse rotierbar gelagert ist, wobei eine Rotationsführungseinrichtung
vorgesehen ist zum Erzwingen einer Rotationsbewegung des Meniskusteils
relativ zum Tibiateil um die Rotationsachse infolge einer Schwenkbewegung
des Femurteils und des Tibiateils relativ zueinander um eine quer
zur Rotationsachse verlaufende Schwenkachse, welche Rotationsführungseinrichtung
zusammenwirkende erste und zweite Führungselemente umfasst, die
einerseits am Femurteil und andererseits am Tibiateil angeordnet
oder ausgebildet sind.
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Eine
derartige Kniegelenkendoprothese ermöglicht eine außermittige
Rotation des Meniskusteils relativ zum Tibiateil, wobei dennoch
insgesamt eine verbesserte Stabilisierung erreicht wird durch die
vorgesehene Rotationsführungseinrichtung.
Die Führung
wird insbesondere erreicht durch die zusammenwirkenden ersten und
zweiten Führungselemente,
die einerseits am Femurteil und andererseits am Tibiateil angeordnet
sind. Optional können
selbstverständlich
auch weitere Führungselemente
vorgesehen sein, jedoch ist es auch möglich, ausschließlich zwei
Führungselemente
in der angegebenen Weise vorzusehen. Die vorgeschlagene Kniegelenkendoprothese
gestattet es, infolge einer Beugung des Knies gleichzeitig eine
Rotation des Meniskusteils relativ zum Tibiateil um die Rotationsachse
zu erzwingen. Auf diese Weise lässt
sich mit der vorgeschlagenen Kniegelenkendoprothese näherungsweise
eine physiologische Kniekinematik rekonstruieren. Die Rotationsführungseinrichtung
ist insbesondere geeignet, die Funktion fehlender Kreuzbänder zu
simulieren, wodurch die Femurkomponente auf der Meniskuskomponente
bei einer Beugung nach posterior bewegbar und das Gelenk auch in
Beugung stabilisierbar wird. Insgesamt lässt sich so eine Kraftleistung
der Beinmechanik erhöhen
und eine verbesserte Quadrizepsleistung erreichen. Je nach Ausgestaltung
kann insbesondere auch die Patella besser geführt werden. Bei einer Implantation
einer Kniegelenkendoprothese auftretende Patella-Komplikationen
können
auf diese Weise reduziert werden. Zudem kann, abhängig von
ihrer Ausgestaltung, auch eine größere Beugefähigkeit der Kniegelenkendoprothese
erreicht werden.
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Günstig ist
es, wenn das Femurteil eine mediale und eine laterale Kondyle umfasst,
welche eine mediale und eine laterale Kondylenfläche aufweisen, welches Meniskusteils
eine mediale und eine laterale Gelenkfläche aufweist, an welchen die
medialen und lateralen Kondylenflächen mindestens teilweise anliegen.
Durch die Ausbildung der beschriebenen Kondylen und Gelenkflächen kann
eine Gleit- und/oder Abrollbewegung je nach Ausgestaltung der Form
der Kondylen und Gelenkflächen
zwischen dem Femurteil und dem Meniskusteil erreicht werden.
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Eine
besonders günstige
Führung
des Femurteils am Meniskusteil kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass die mediale und/oder die laterale Kondylenfläche einen
konkav gekrümmten Kondylenflächenbereich
und dass die mediale und/oder die laterale Gelenkfläche einen
zur medialen und/oder lateralen Kondylenfläche korrespondierenden konvex
gekrümmten
Gelenkflächenbereich umfassen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Krümmungsradien der medialen und/oder
lateralen Gelenkflächen
größer sind
als Krümmungsradien
der medialen und/oder lateralen Kondylenflächen. Auf diese Weise ist es
möglich,
einer Gleitbewegung zwischen den Teilen der Prothese auch eine Abrollbewegung
zu überlagern.
So kann insbesondere das Femurteil infolge einer Beugung des Knies
relativ zum Meniskusteil in posteriorer Richtung bewegt werden,
wie dies bei einem natürlichen
Kniegelenk der Fall ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Rotationsachse durch ein zwischen dem Tibiateil
und dem Meniskusteil ausgebildetes Drehlager definiert wird. So
lässt sich
ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Kniegelenkendoprothese
realisieren.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des Drehlagers, wenn es erste und zweite,
zusammenwirkende Lagerelemente umfasst, welche einerseits am Tibiateil
und andererseits am Meniskusteil angeordnet oder ausgebildet sind.
Die Lagerelemente können
mit dem Tibiateil und/oder dem Meniskusteil lösbar verbindbar oder dauerhaft
mit diesem verbunden sein. Insbesondere können sie auch einstückig mit
den jeweiligen Teilen der Kniegelenkendoprothese ausgebildet sein.
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Eine
besonders einfache und sichere Führung
ermöglicht
ein Drehlager, wenn die ersten und zweiten Lagerelemente in Form
eines Vorsprungs und einer korrespondierenden Ausnehmung ausgebildet
sind. Der Vorsprung kann wahlweise am Tibiateil oder am Meniskusteil
ausgebildet sein. Entsprechend kann die Ausnehmung am jeweils anderen
Teil ausgebildet sein. Die Ausnehmung kann in Form einer Vertiefung
oder auch einer Durchbrechung an einem der beiden Teile der Kniegelenkendoprothese realisiert
sein.
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Die
Rotationsachse kann auf einfache Weise dadurch definiert werden,
dass die ersten und zweiten Lagerelemente rotationssymmetrisch bezogen auf
die Rotationsachse ausgebildet sind.
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Um
eine definierte Rotationsbewegung um die Rotationsachse zu erreichen,
ist es günstig,
wenn die ersten und zweiten Lagerelemente rotationssymmetrisch bezogen
auf die Rotationsachse ausgebildete erste und zweite, zusammenwirkende
Führungsflächen aufweisen.
Auf diese Weise kann insbesondere verhindert werden, dass das Meniskusteil und
das Tibiateil relativ zueinander bewegt werden in einer Richtung
quer zur Rotationsachse, wenn die ersten und zweiten Lagerelemente
miteinander zusammenwirken, also insbesondere miteinander in Eingriff
stehen.
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Vorzugsweise
ist eines der Lagerelemente zylindrisch und das andere Lagerelement
hohlzylindrisch geformt. Sie können
so insbesondere formschlüssig
oder teilweise formschlüssig
ineinander eingesetzt werden. Denkbar ist es auch, das zylindrisch
geformte Lagerelement nur abschnittsweise zylindrisch auszubilden,
also bezogen auf die zylindrische Führungsfläche sich in radialer Richtung
erstreckende Ausnehmungen am Lagerelement vorzusehen. Eine solche
Ausgestaltung schränkt
die Funktion im Zusammenwirken mit einem entsprechend hohlzylindrisch
geformten Lagerelement nicht ein. Zur Beschränkung eines Rotationswinkels
können die
Lagerelemente auch nur über
einen bestimmten Winkelbereich zylindrisch beziehungsweise hohlzylindrisch
geformt sein, um so Rotationsanschläge auszubilden. Dabei ist vorzugsweise
ein vom abschnittsweise hohlzylindrisch geformten Lagerelement vorgegebener
Winkelbereich größer als
ein vom nur teilweise zylindrisch geformten Lagerelement.
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Günstigerweise
sind die ersten und zweiten Führungsflächen koaxial
zur Rotationsachse ausgebildet. Es können wahlweise auch zwei oder
mehr Führungsflächen am
jeweiligen Führungselement vorgesehen
sein mit unterschiedlichen Krümmungsradien
oder Durchmessern, um zusätzlich
zu einer Bewegungsbe schränkung
in einer Richtung quer zur Rotationsachse auch gleichzeitig axiale
Anschläge
in einer Richtung parallel zur Rotationsachse zu definieren.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
vorgesehen sein, dass das Drehlager in Form eines Kugelgelenklagers
ausgebildet ist. Ein Kugelgelenklager definiert grundsätzlich eine
Vielzahl von Rotationsachsen. Die Einschränkung auf eine entsprechende
Rotationsachse kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine
Bewegung des Meniskusteils und des Tibiateils relativ zueinander
in einer beziehungsweise auf nur eine Ebene eingeschränkt wird,
also eine lediglich zweidimensionale Bewegung von Tibiateil und
Meniskusteil relativ zueinander ermöglicht wird.
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Ein
Kugelgelenklager lässt
sich besonders einfach ausbilden, wenn es erste und zweite Kugelgelenkflächen umfasst,
wenn eine der Kugelgelenkflächen
hohlkuglig und die andere Kugelgelenkfläche kugelig geformt ist und
wenn eines der Lagerelemente die eine Kugelgelenkfläche und
das andere Lagerelement die andere Kugelgelenkfläche umfasst. Die ersten und
zweiten Kugelgelenkflächen
können wahlweise
am Meniskusteil oder am Tibiateil ausgebildet sein. Es ist keine
Beschränkung
dahingehend erforderlich, beispielsweise die hohlkugelige Gelenkfläche am Meniskusteil
vorzusehen. Sie könnte
insbesondere auch am Tibiateil ausgebildet oder vorgesehen sein.
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Um
eine sichere und definierte Führung
von Meniskusteil und Femurteil relativ zueinander um eine vom Drehlager
definierte Drehachse sicherzustellen, ist es günstig, wenn die ersten und
zweiten Kugelgelenkflächen
identische oder im Wesentlichen identische Krümmungsradien aufweisen.
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Vorzugsweise
ist die Rotationsführungseinrichtung
ausgebildet zum Erzwingen einer Abrollbewegung des Femurteils und
des Meniskusteils aneinander. Die Rotationsführungseinrichtung kann auf diese
Weise eine Bewegung des Femurteils und des Meniskusteils relativ
zueinander direkt beeinflussen.
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Des
Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn die Rotationsführungseinrichtung
derart ausgebildet ist, dass sie eine Gleitbewegung des Femurteils
und des Meniskusteils relativ zueinander ermöglicht. Insbesondere können so
das Femurteil und das Meniskusteil kongruent zueinander ausgebildet
werden, um eine verbesserte Führung
einer Relativbewegung zwischen Femurteil und Meniskusteil zu erreichen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rotationsführungseinrichtung
derart ausgebildet ist, dass sie eine überlagerte Gleit-/Abrollbewegung des
Femurteils und des Meniskusteils relativ zueinander ermöglicht.
Auf diese Weise kann infolge einer Beugung des Knies, beispielsweise
um eine quer zur Rotationsachse verlaufende Schwenkachse, zusätzlich eine
Translationsbewegung des Femurteils relativ zum Meniskusteil in
posteriorer Richtung ermöglicht
werden. So kann eine Kinematik eines natürlichen Knies noch besser nachgebildet
werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die ersten und zweiten Führungselemente ausgebildet
sind zum Definieren eines Rotationswinkels einer Rotationsbewegung des
Meniskusteils und des Tibiateils um die Rotationsachse in Abhängigkeit
eines Flexionswinkels zwischen Femurteil und Meniskusteil. Mit der
Rotationsführungseinrichtung
ist es so möglich,
in definierter Weise das Meniskusteil relativ zum Tibiateil um die Rotationsachse
zu rotieren, und zwar in Abhängigkeit eines
Flexions- oder Beugewinkels zwischen Femurteil und Meniskusteil.
Beispielsweise kann der Flexionswinkel definiert werden durch einen
Winkel zwischen Längsachsen
der Tibia und des Femurs des Patienten, an denen das Tibiateil und
das Femurteil verankert sind.
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Vorzugsweise
ist die Rotationsführungseinrichtung
ausgebildet, um ausschließlich
eine Abrollbewegung zwischen der medialen und/oder lateralen Kondylenfläche und
der medialen und/oder lateralen Gelenkfläche zu ermöglichen. Auf diese Weise kann das
Kniegelenk besonders gut stabilisiert werden, was insbesondere bei
Patienten mit fehlenden Kreuzbändern
hilfreich ist, um ein Luxationsrisiko zu verringern.
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Die
Funktionsweise der Rotationsführungseinrichtung
lässt sich
auf einfache Weise dadurch verbessern, wenn das erste und das zweite
Führungselement
mindestens teilweise aneinander anliegende erste und zweite Führungsflächen umfassen.
Durch das aneinander Abgleiten oder Abrollen der ersten und zweiten
Führungselementflächen aneinander
kann so infolge einer Beugung der Kniegelenkendoprothese eine gewünschte Bewegung
zwischen Tibia und Femur um die Rotationsachse erzwungen werden.
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Eine
besonders gute Führung
lässt sich
erreichen, wenn das zweite Führungselement
im posterioren Bereich des Femurteils ausgebildet ist. Es kann so
insbesondere durch ein erstes Führungselement
beeinflusst werden, welches beispielsweise im anterioren, das heißt im vorderen
Bereich des Tibiateils angeordnet oder ausgebildet ist. So lassen
sich insbesondere einfach und sicher in posteriorer Richtung wirkende
Kräfte
vom Tibiateil in das Femurteil bei einer Beugebewegung einleiten.
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Besonders
einfach und kompakt ausbilden lässt
sich die Kniegelenkendoprothese, wenn das zweite Führungselement
am Femurteil im Bereich zwischen den Kondylen ausgebildet ist. Die
Funktionalität
der Kondylen wird dadurch nicht oder nur unwesentlich eingeschränkt. Insbesondere
muss deren Größe im Vergleich
zu herkömmlichen
Kniegelenkendoprothesen nicht verringert werden.
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Günstigerweise
weist die zweite Führungselementfläche mindestens
einen in Richtung auf das Tibiateil weisenden konvexen Flächenbereich
auf. Ein solcher Flächenbereich
kann insbesondere mit einem entsprechenden konkaven Flächenbereich der
ersten Führungselementfläche in gewünschter Weise
zusammenwirken.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die erste Führungselementfläche mindestens
einen in Richtung auf das Femurteil weisenden konkaven Flächenbereich
aufweist. In Richtung auf das Femurteil weisen bedeutet insbesondere,
dass der konkave Flächenbereich
an einem entsprechenden Flächenbereich
des Femurteils in Anlage gebracht werden kann, um insbesondere eine
Rotationsbewegung des Femurteils relativ zum Tibiateil um die Rotationsachse
infolge einer Beugung des Knies zu erzwingen.
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Besonders
einfach ausbilden lässt
sich die Kniegelenkendoprothese, wenn die ersten und zweiten Führungselementflächen in
Form von Gleitflächen
ausgebildet sind. Dabei sind alle Arten von Gleitflächen möglich.
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Zum
Erzwingen einer definierten Rotationsbewegung des Femurteils und
des Tibiateils relativ zueinander, ist es vorteilhaft, wenn die
erste und/oder die zweite Führungselementfläche bezogen
auf eine Sagittalebene unsymmetrisch ausgebildet sind.
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Kräfte in posteriorer
Richtung können
auf einfache Weise vom ersten Führungselement
in das zweite Führungselement
eingeleitet werden, wenn das erste Führungselement im anterioren
Bereich des Tibiateils ausgebildet ist.
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Besonders
einfach und sicher lässt
sich das Meniskusteil am Tibiateil lagern, wenn das Tibiateil eine
in Richtung auf das Meniskusteil weisende Tibiafläche aufweist.
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Besonders
einfach herstellen lässt
sich das Tibiateil, wenn die Tibiafläche eine Tibiaebene definiert.
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Der
Aufbau der Kniegelenkendoprothese kann weiter vereinfacht werden,
wenn die Rotationsachse senkrecht zur Tibiaebene verläuft.
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Für eine optimierte
Gleitbewegung des Meniskusteils und des Tibiateils relativ zueinander,
ist es günstig,
wenn das Meniskusteil eine Unterseite aufweist, welche mindestens
einen ebenen Flächenbereich
aufweist. Sie kann selbstverständlich
auch zwei, drei, vier oder mehr ebene Flächenbereiche aufweisen, die
voneinander getrennt oder aber auch miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise
weist das Meniskusteil zwei voneinander getrennte ebene Flächenbereiche
auf.
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Günstig ist
es, wenn jeder ebene Flächenbereich
einem der beiden Gelenkflächen
des Meniskusteils zugeordnet ist. Dies kann insbesondere dadurch erreicht
werden, dass das Meniskusteil zwei Meniskusteilbereiche aufweist,
wobei jeweils ein Meniskusteilbereich eine der beiden Gelenkflächen des
Meniskusteils umfasst.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Meniskusteil einen medialen Meniskusteilbereich
und einen lateralen Meniskusteilbereich umfasst und wenn der laterale
und der mediale Meniskusteilbereich durch ein Verbindungselement
miteinander verbunden sind. Insbesondere können sie starr miteinander
verbunden sein, wodurch eine Stabilität der Kniegelenkendoprothese
deutlich erhöht
wird.
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Eine
Verbindung der lateralen und medialen Meniskusteilbereiche wird
besonders einfach, wenn das Verbindungselement in Form eines Stegs
ausgebildet ist. Der Steg selbst kann eine beliebige Querschnittsform
aufweisen. Vorzugsweise ist er quaderförmig ausgebildet und weist
abgerundete Kanten auf. Es ist jedoch auch denkbar, den Steg im
Querschnitt zum Beispiel kreisförmig
oder oval auszubilden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement
eine an der Tibiafläche
mindestens teilweise anliegende Verbindungselementfläche aufweist.
Die Verbindungselementfläche
kann somit auch einen Teil einer Unterseite des Meniskusteils bilden,
insbesondere einen ebenen Flächenbereich,
welcher mit weiteren Flächenbereichen
des Meniskusteils verbunden ist oder an diese angrenzt. Auf diese
Weise kann eine am Tibiateil anliegende Gesamtfläche des Meniskusteils maximiert
werden, wodurch eine Stabilität
der Kniegelenkendoprothese deutlich verbessert werden kann.
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Grundsätzlich wäre es denkbar,
das erste Führungselement
in die Tibiafläche
zu integrieren. Vorteilhafterweise ist das erste Führungselement
von der Tibiafläche
abstehend ausgebildet. Insbesondere kann es mit dem Tibiateil lösbar verbindbar
oder dauerhaft fest verbunden sein. Insbesondere kann es einstückig mit
dem Tibiateil ausgebildet sein.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann eine Sicherungseinrichtung zum Sichern des Meniskusteils
am Tibiateil in einer Verbindungsstellung vorgesehen sein, in welcher
das Meniskusteil und das Tibiateil um die Rotationsachse rotierbar
gelagert sind. Die Sicherungseinrichtung dient also dem Zweck, ein
Lösen des
Meniskusteil und des Tibiateils voneinander zu verhindern, insbesondere
dann, wenn die beiden Teile die Verbindungsstellung einnehmen, in
welcher sie in definierter Weise infolge einer Beugung des Knies
um die Rotationsachse rotiert werden können.
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Ein
besonders einfacher Aufbau der Sicherungseinrichtung kann erreicht
werden, wenn sie erste und zweite, zusammenwirkende Sicherungselemente
umfasst, welche einerseits am Meniskusteil und anderseits am Tibiateil
ausgebildet sind.
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Günstig ist
es, wenn die ersten und zweiten Sicherungselemente quer zur Rotationsachse
verlaufende Anschlagflächen
aufweisen zum Verhindern einer Bewegung des Meniskusteils und des
Tibiateils in der Verbindungsstellung voneinander weg. Die Anschlagflächen verhindern
insbesondere, dass das Meniskusteil und das Tibiateil relativ zueinander
in einer Richtung parallel zur Rotationsachse bewegbar sind, und
zwar optional aufeinander zu und/oder voneinander weg.
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Günstig ist
es, wenn das erste Sicherungselement einen am Tibiateil angeordneten
oder ausgebildeten ersten Rückhaltevorsprung
umfasst und wenn das zweite Sicherungselement einen am Meniskusteil
angeordneten zweiten Rückhaltevorsprung umfasst.
Die ersten und zweiten Rückhaltevorsprünge können insbesondere
in der Verbindungsstellung aneinander anliegen. Des Weiteren können die Rückhaltevorsprünge auch
die oben beschriebenen Anschlagflächen umfassen oder aufweisen.
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Ein
besonders kompakter Aufbau der Kniegelenkendoprothese lässt sich
insbesondere dadurch erreichen, dass der erste Rückhaltevorsprung an oder in
einer Ausnehmung des ersten Führungselements
angeordnet oder ausgebildet ist. Die Ausnehmung kann beispielsweise
in Form eines Rücksprungs
oder einer Nut am ersten Führungselement realisiert
sein. Insbesondere kann die Ausnehmung teilweise begrenzt werden
durch die Tibiafläche
des Tibiateils.
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Vorzugsweise
umfasst das erste Führungselement
den ersten Rückhaltevorsprung.
So kann ein besonders kompakter Aufbau der Kniegelenkendoprothese
erreicht werden.
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Günstigerweise
umfasst der erste Rückhaltevorsprung
eine erste Anschlagfläche,
welche von der Tibiaebene beabstandet ist. Beispielsweise kann so
das Verbindungselement zwischen die erste Anschlagfläche und
die Tibiafläche
ganz oder teilweise eingeführt
werden, um eine Bewegung des Meniskusteils und des Tibiateils relativ
zueinander in einer Richtung parallel zur Rotationsachse zu verhindern.
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Vorzugsweise
umfasst oder bildet das Verbindungselement den zweiten Rückhaltevorsprung. Das
Verbindungselement kann so insbesondere direkt mit dem ersten Rückhaltevorsprung
zusammenwirken, welcher beispielsweise am ersten Führungselement
vorgesehen oder ausgebildet ist.
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Insbesondere
ist es günstig,
wenn eine Oberseite des Verbindungselements eine zweite Anschlagfläche der
Sicherungseinrichtung umfasst oder bildet. Auf diese Weise kann
die Kniegelenkendoprothese beziehungsweise deren Sicherungseinrichtung besonders
kompakt ausgebildet werden.
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Vorzugsweise
ist die erste Führungselementfläche bezogen
auf die erste Anschlagfläche
in posteriorer Richtung versetzt angeordnet oder ausgebildet. Auf diese
Weise kann insbesondere erreicht werden, die Funktion der Sicherungseinrichtung
und der Rotationsführungseinrichtung
räumlich
voneinander zu trennen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
vorgesehen sein, dass das Meniskusteil und das Tibiateil von der
Verbindungsstellung in eine Montagestellung, in welcher die ersten
und zweiten Anschlagflächen
außer
Eingriff stehen, bringbar sind durch Rotieren um die Rotationsachse
um einen Lösewinkel.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Meniskusteil
und das Tibiateil relativ zueinander um die Rotationsachse so weit
verdreht werden, dass die Anschlagflächen der Sicherungseinrichtung
nicht mehr miteinander in Eingriff stehen beziehungsweise zusammenwirken
können.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die ersten und zweiten Anschlagflächen in der Verbindungsstellung
einen durch mindestens teilweise Überlappung senkrechter Projektionen
derselben auf die Tibiafläche definierten
Flächenabschnitt
definieren. Mit anderen Worten können
die ersten und zweiten Anschlagflächen in der Verbindungsstellung
direkt miteinander in Anlage gebracht werden, in der Montagestellung
dagegen nicht.
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Vorteilhaft
ist es ferner, wenn die Kniegelenkendoprothese einen Rotationsbegrenzungsanschlag
zum Begrenzen einer Bewegung der lateralen Gelenkfläche in anteriorer
Richtung umfasst. Insbesondere kann der Rotationsbegrenzungsanschlag
so ausgebildet sein, dass er eine Bewegung des Meniskusteils relativ
zum Tibiateil um die Rotationsachse derart einschränkt, dass
eine Bewegung der lateralen Gelenkfläche in anteriorer Richtung
eingeschränkt
ist. Vorzugsweise bildet oder umfasst das erste Führungselement
den Rotationsbegrenzungsanschlag. So lässt sich die Kniegelenkendoprothese noch
kompakter ausbilden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Femurteil und/oder das Meniskusteil und/oder das
Tibiateil einstückig
ausgebildet sind. Sie können
wahlweise oder alle einstückig
ausgebildet sein.
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Insbesondere
vorteilhaft ist es, wenn das Femurteil und/oder das Tibiateil in
Form modularer Prothesenteile ausgebildet sind. Darunter ist insbesondere
zu verstehen, dass das Femurteil und/oder das Tibiateil jeweils
einen Schaft aufweisen können,
die in entsprechend vorbereitete Kavitäten an Femur oder Tibia des
Patienten eingesetzt und darin fixiert werden können, beispielsweise mittels
Schrauben oder Knochenzement. Die Schäfte können wahlweise ein oder mehrteilig
ausgebildet sein und wahlweise lösbar
verbindbar oder zumindest teilweise einstückig dem Femurteil beziehungsweise
dem Tibiateil ausgebildet sein. Eine modulare Ausgestaltung von Femurteil
und Tibiateil hat den Vorteil, dass diese individuell an die Physiologie
des Patienten angepasst werden können.
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Vorzugsweise
sind das Femurteil und das Meniskusteil aus unterschiedlichen Materialien
hergestellt. Das Femurteil, ebenso wie das Tibiateil, sind vorzugsweise
aus einem Implantatstahl gebildet oder aus einem anderen, körperverträglichen
Metall, beispielsweise Titan. Das Meniskusteil wird vorzugsweise
aus einem abriebfesten Kunststoff gebildet, beispielsweise Polyethylen
oder Polyethylen mit hoher Dichte und hohem Molekulargewicht.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit den Zeichnungen der näheren
Erläuterung.
Es zeigen:
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1:
eine anteriore Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Kniegelenkendoprothese;
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2:
eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 1 in
gestreckter Stellung;
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3:
eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels aus 2;
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4:
eine Ansicht des Ausführungsbeispiels
analog 2 in einer Beugestellung; und
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5:
eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
in der in 4 dargestellten Beugestellung.
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In
den 1 bis 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Kniegelenkendoprothese
schematisch dargestellt, welche ein Femurteil 12, ein Tibiateil 14 und
ein zwischen dem Femurteil 12 und dem Tibiateil 14 beweglich
gelagertes Meniskusteil 16 umfasst.
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Das
Femurteil 12 umfasst eine mediale Kondyle 18 und
eine laterale Kondyle 20, welche eine mediale Kondylenfläche 22 beziehungsweise
eine laterale Kondylenfläche 24 aufweisen.
Die medialen und lateralen Kondylenflächen 22, 24 des
Meniskusteils 16 sind vom Femurteil 12 weg weisend
im Wesentlichen konvex gekrümmt
und zum Abgleiten beziehungsweise Abrollen an medialen und lateralen Gelenkflächen 26, 28 des
Meniskusteils 16 ausgebildet, an welchen sie mindestens
teilweise anliegen.
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Für eine verbesserte
Führung
einer Relativbewegung des Femurteils 12 und des Meniskusteils 16 aneinander
weisen die mediale und die laterale Kondylenfläche 22, 24 vorzugsweise
jeweils einen konkav gekrümmten
Kondylenflächenbereich 30, 32 auf,
welche im Wesentlichen korrespondierend zum Zusammenwirken mit konvex
gekrümmten
medialen und lateralen Kondylenflächenbereichen 34, 36 der ansonsten
im Wesentlichen vom Meniskusteil 16 weg weisend konkav
gekrümmten
medialen und lateralen Gelenkflächen 26, 28 ausgebildet
sind. Krümmungsradien
der medialen und/oder lateralen Gelenkflächen 26, 28 sind
vorzugsweise größer als
Krümmungsradien
der medialen und/oder lateralen Kondylenflächen 22, 24 ausgebildet,
so dass nicht nur eine Gleitbewegung zwischen dem Femurteil 12 und dem
Meniskusteil 16 realisierbar ist, sondern gleichzeitig
auch eine Abrollbewegung, die der Gleitbewegung insbesondere überlagert
sein kann.
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Die
Kondylen 18 und 20 sind an ihrem vorderen oder
anterioren Ende 38 miteinander verbunden. Zwischen ihrem
anterioren Ende 38 und einem posterio ren Ende 40 ist
ein Spalt oder Zwischenraum 42 zwischen den beiden voneinander
beabstandeten Kondylen 18 und 20 ausgebildet.
Im Bereich ihrer posterioren Enden 40 sind die Kondylen 18 und 20 über ein
Verbindungselement 44 miteinander fest verbunden.
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Die
Kondylenflächen 22 und 24 bilden
im Wesentlichen eine Vorder- oder Außenseite des Femurteils 12.
In entgegengesetzter Richtung weisend, das heißt auf einer Rückseite
oder Innenseite der Kondylen 18 und 20 sind jeweils
Anlageflächen 46 ausgebildet,
welche insbesondere mehrere relativ zueinander geneigte, ebene Anlagenflächenbereiche 48 aufweisen
können.
Zum Fixieren des Femurteils 12 an einem Femur 50 eines
Patienten wird der Femur 50 entsprechend der Rückseite
des Femurteils 12 präpariert,
das heißt
es werden in den Figuren nicht näher
dargestellte Anlageflächen
am Femur 50 präpariert,
die zu den Anlagenflächen 46 korrespondieren,
um das Femurteil 12 beispielsweise mit Knochenzement am
Femur 50 festzulegen. Optional können auch nicht dargestellte
Knochenschrauben zum Einsatz kommen, um das Femurteil 12 alternativ
oder zusätzlich
am Femur 50 zu sichern.
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In
den Figuren ebenfalls nicht dargestellt sind alternative Ausführungsformen
von Femurteilen 12, die zusätzlich einen oder mehrere vom
Femurteil 12 abstehende Schaftabschnitte aufweisen, die
in entsprechende Ausnehmungen, die zuvor am Femur 50 präpariert
wurden, eingesetzt und mittels Knochenzement und/oder Befestigungselementen,
wie beispielsweise Knochenschrauben, festgelegt werden können. Derartige
Schäfte
oder Schaftabschnitte können
insbesondere modular ausgebildet sein, um ihre Länge entsprechend optimiert
an eine Physiologie des Patienten anpassen zu können.
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Das
Tibiateil 14 umfasst eine Platte 52, welche eine
in Richtung auf das Meniskusteil 16 weisende Tibiafläche 54 aufweist,
die eine Tibiaebene 56 definiert. Somit ist die Tibiafläche 54 eben.
Die Tibiafläche 54 bildet
eine Oberseite 58 der Platte 52, die in einer
Draufsicht im Wesentlichen nierenförmig geformt ist. Von einer
Unterseite 60 der Platte 52 ist ein Schaft oder
Schaftabschnitt 62 abstehend angeordnet oder ausgebildet.
Ein distales Ende 64 desselben kann optional mit Verlängerungselementen
verbunden werden, die in eine entsprechend vorbereitete Kavität 68 einer
Tibia 66 eingesetzt werden können. Zum Anlegen der Platte 52 wird
die Tibia 66 teilreseziert und eine ebene Anlagefläche 70 präpariert,
an welcher die Unterseite 58 im Wesentlichen großflächig anliegt.
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Das
Meniskusteil 16 umfasst einen medialen Meniskusteilbereich 72 und
einen lateralen Meniskusteilbereich 74. Der laterale und
der mediale Meniskusteilbereich 72, 74 sind im
Wesentlichen quaderförmig
ausgebildet und über
ein stegförmiges
Verbindungselement 76 starr miteinander verbunden. Die
mediale Gelenkfläche 26 bildet
eine Oberseite des medialen Meniskusteilbereichs 72, die
laterale Gelenkfläche 28 einer
Oberseite des lateralen Meniskusteilbereichs 74. Das in
Form eines Stegs 78 ausgebildete Verbindungselement 76 weist
eine ebene, an der Tibiafläche 54 anliegende
Verbindungselementfläche 80 auf.
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Das
Meniskusteil 16 umfasst eine Unterseite 82, welche
zwei voneinander getrennte, ebene Flächenbereiche 84 beziehungsweise 86 aufweist.
Die Flächenbereiche 84 und 86 bilden
jeweils Unterseiten der Meniskusteilbereiche 72 und 74.
Die Flächenbereiche 84 und 86 sind
durch die Verbindungselementfläche 80 voneinander
getrennt, bilden mit dieser zusammen jedoch die ebene, durchgehende
Unterseite 82 des Meniskusteils 16.
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Das
Meniskusteil 16 ist medialseitig relativ zum Tibiateil 14 um
eine Rotationsachse 88 drehbar gelagert. Die Rotationsachse 88 verläuft senkrecht zur
Tibiaebene 56. Sie wird durch ein zwischen dem Tibiateil 14 und
dem Meniskusteil 16 ausgebildetes Drehlager 90 definiert.
Das Drehlager 90 umfasst erste und zweite, zusammenwirkende
Lagerelemente 92, 94, wobei das eine am Tibiateil 14 und
das andere am Meniskusteil 16 angeordnet oder ausgebildet
ist. Eines der Lagerelemente 92, 94 ist in Form
eines Vorsprungs 96 ausgebildet, das andere Lagerelement
in Form einer korrespondierenden Ausnehmung 98. Bei dem
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der Kniegelenkendoprothese 10 ist der
Vorsprung 96 vom Flächenbereich 84 in Form
eines flachen Zylinders abstehend ausgebildet, welcher im Wesentlichen
formschlüssig
in die flache, hohlzylindrische Ausnehmung 98 eingreift.
Die Lagerelemente 92, 94 sind somit rotationssymmetrisch zur
Rotationsachse 88 ausgebildet. Der Vorsprung 96 und
die Ausnehmung 98 weisen rotationssymmetrisch bezogen auf
die Rotationsachse 88 ausgebildete erste und zweite Führungsflächen 100, 102 auf, die
zur Führung
einer Relativbewegung zwischen Tibiateil 14 und Meniskusteil 16 zusammenwirken.
Die erste Führungsfläche 100 wird
definiert durch eine in sich geschlossene ringförmige Wandfläche der
Ausnehmung 98, die zweite Führungsfläche 102 durch eine
ringförmige,
in sich geschlossene Außenfläche des
zylindrischen Vorsprungs 96. Die Führungsflächen 100 und 102 sind
somit auch koaxial zur Rotationsachse ausgebildet. Durch die beschriebene Ausgestaltung
des Vorsprungs und der Ausnehmung wird verhindert, dass das Meniskusteil 16 und
das Tibiateil 14 relativ zueinander parallel zur Tibiaebene verschoben
werden können.
Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich
eine Drehung um die Rotationsachse 88 des Meniskusteils 16 und
des Tibiateils 14 relativ zueinander möglich.
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Alternativ
kann das Drehlager 90 auch in Form eines in den Figuren
nicht dargestellten Kugelgelenklagers ausgebildet sein, welches
erste und zweite Kugelgelenkflächen
umfasst, wobei eine der Kugelgelenkflächen hohlkugelig und die andere
Kugelgelenkfläche
kugelig geformt ist. Vorzugsweise umfasst eines der Lagerelemente 92, 94 dann
die hohlkugelige Kugelgelenkfläche
und das andere die kugelige Kugelgelenkfläche. Beispielsweise könnte die
hohlkugelige Gelenkfläche
am Tibiateil 14 ausgebildet sein, denkbare wäre es auch,
die hohlkugelige Kugelgelenkfläche
am Meniskusteil 16 auszubilden. Um eine optimale Führung der
Lagerelemente 92 und 94 aneinander zu erhalten,
sind bei einem Kugelgelenklager die ersten und zweiten Kugelgelenkflächen derart
ausgebildet, dass sie identische oder im Wesentlichen identische
Krümmungsradien
aufweisen.
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Die
Kniegelenkendoprothese 10 umfasst ferner eine Rotationsführungseinrichtung 104 zum
Erzwingen einer Rotationsbewegung des Meniskusteils 16 relativ
zum Tibiateil 14 um die Rotationsachse 88 infolge
einer Schwenkbewegung des Femurteils 12 und des Tibiateils 14 relativ
zueinander um eine quer zur Rotationsachse 88 verlaufende
Schwenkachse 106. Die Rotationsführungseinrichtung 104 umfasst zusammenwirkende
erste und zweite Führungselemente 108, 110,
die einerseits am Tibiateil 14 und andererseits am Femurteil 12 angeordnet
oder ausgebildet sind. Das erste und das zweite Führungselement 108, 110 umfassen
erste und zweite Führungselementflächen 112, 114,
die mindestens ab einem bestimmten Beugungswinkel zwischen Femur 50 und
Tibia 66 mindestens teilweise aneinander anliegen.
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Das
zweite Führungselement 110 ist
im posterioren Bereich des Femurteils 12 ausgebildet. Es wird
im Wesentlichen gebildet durch das Verbindungselement 44.
Die zweite Führungselementfläche 114 weist
im Wesentlichen in einer Richtung in den Zwischenraum 42 hinein.
Es ist sonst am Femurteil 12 im Bereich zwischen den Kondylen 18, 20 ausgebildet.
Die zweite Führungselementfläche weist mindestens
einen in Richtung auf das Tibiateil 14 weisenden, konvexen
Flächenbereich 116 auf.
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Das
erste Führungselement 108 ist
im anterioren Bereich des Tibiateils 14 ausgebildet. Es
ist in Form eines von der Tibiafläche 54 abstehenden
Vorsprungs 118 ausgebildet, welcher auf der Tibiafläche 54 einen
rechteckigen Flächenbereich 120 definiert. Die
erste Führungselementfläche 112 ist
von der Tibiafläche 54 beabstandet
und konkav gekrümmt.
Im unteren Bereich, insbesondere im Bereich des Flächenbereichs 120,
ist das erste Führungselement 108 in
sich spiegelsymmetrisch bezüglich
einer vorzugsweise eine Sagittalebene definierenden Symmetrieebene 122 ausgebildet,
die gleichzeitig eine Symmetrieebene der Platte 52 definiert.
Die Symmetrieebene 122 ist senkrecht zur Tibiaebene 56 orientiert.
Im posterioren Bereich, also im Bereich der ersten Führungselementfläche 112,
ist das erste Führungselement 108 jedoch
unsymmetrisch bezogen auf die Symmetrieebene 122 ausgebildet.
Ein mediales Ende 124 des Vorsprungs 118 steht
weiter in posteriorer Richtung vor als ein laterales Ende 126.
Damit ist die erste Führungselementfläche ebenfalls
unsymmetrisch bezüglich
der Symmetrieebene 122 ausgebildet.
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Die
ersten und zweiten Führungselementflächen 112 und 114 sind
in Form von Gleitflächen
ausgebildet. Die erste Führungselementfläche 112 weist zudem
einen in Richtung auf das Femurteil 12 weisenden konkaven
Flächenbereich 128 auf,
welcher an der zweiten Führungselementfläche 114 mindestens
dann teilweise anliegt, wenn die ersten und zweiten Führungselemente 108 und 110 in
Kontakt stehen und zusammenwirken.
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Durch
die besondere Ausgestaltung der ersten und zweiten Führungselemente 108 und 110 ist die
Rotationsführungseinrichtung 104 insgesamt ausgebildet
zum Erzwingen einer Rotation des Femurteils 12 relativ
zum Tibiateil 14 um die Rotationsachse 88, wenn
das Femurteil 12 um die Schwenkachse 106 relativ
zum Meniskusteil 116 verschwenkt wird, also wenn Femur 50 und
Tibia 66 aus einer Streck- oder Extensionsstellung, in
welcher deren Längsachsen
im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, in eine Beugestellung
gebracht werden. Man spricht hier auch von einer Flexionsbewegung.
Die Rotationsführungseinrichtung 104 kann insbesondere
ausgebildet sein zum Erzwingen einer Abrollbewegung des Femurteils 12 und
des Meniskusteils 16 aneinander. Dies kann insbesondere
dadurch erreicht werden, dass eine Krümmung der medialen und/oder
lateralen Gelenkflächen 26, 28 größer ist
als eine Krümmung
der medialen und lateralen Kondylenflächen 22, 24.
Werden die Krümmungsradien
dieser Flächen
aneinander angepasst, so kann die Rotationsführungseinrichtung 104 auch
derart ausgebildet werden, dass sie eine Gleitbewegung, oder sogar
ausschließlich
eine solche, des Femurteils und des Meniskusteils 16 relativ
zueinander ermöglicht.
Ferner kann die Rotationsführungseinrichtung 104 auch
derart ausgebildet sein, dass sie eine überlagerte Gleit-/Abrollbewegung
des Femurteils 12 und des Meniskusteils 16 relativ
zueinander ermöglicht.
Dies kann beispielsweise erreicht werden durch entsprechend vorgesehene,
nicht identische Krümmungsradien
der Kondylenflächen 42, 24 und
der Gelenkflächen 26, 28.
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Die
ersten und zweiten Führungselemente 108, 110 sind
aufgrund ihrer besonders geformten ersten und zweiten Führungselementflächen 112, 114 aus gebildet
zum Definieren eines Rotationswinkels einer Rotations- oder Drehbewegung
des Meniskusteils 16 und des Tibiateils 14 relativ
zueinander um die Rotationsachse 88 in Abhängigkeit
eines Flexionswinkels zwischen Femurteil 12 und Tibiateil 14. Mit
anderen Worten bedeutet dies, dass das Meniskusteil 16 mit
seinem lateralen Meniskusteilbereich 74 um so weiter in
posteriorer Richtung verdreht wird, je größer ein Beuge- oder Flexionswinkel
zwischen Femurteil 12 und Tibiateil 14 ist, wobei
der Beugewinkel beispielsweise ausgehend von einem gestreckten Kniegelenk
gemessen werden kann. Aufgrund des Abstands zwischen den ersten
und zweiten Führungselementflächen 112 und 114 bei
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel in der Streck- oder Extensionsstellung,
setzt eine Zwangsrotation um die Rotationsachse 88 erst
ab einem bestimmten oder minimalen Beugewinkel ein. Der minimale
oder erforderliche Beugewinkel liegt vorzugsweise in einem Bereich
zwischen 30° und
60°.
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Zum
Sichern des Meniskusteils 16 am Tibiateil 14 in
einer Verbindungsstellung, in welcher das Meniskusteil 16 und
das Tibiateil 14 um die Rotationsachse 88 rotierbar
gelagert sind und nicht voneinander getrennt werden können ist
eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 130 versehene Sicherungseinrichtung
vorgesehen. Sie umfasst erste und zweite, zusammenwirkende Sicherungselemente 132 und 134,
welche einerseits am Meniskusteil 16 und andererseits am
Tibiateil 14 ausgebildet sind. Die ersten und zweiten Sicherungselemente 132 und 134 weisen
quer zur Rotationsachse 88 verlaufende Anschlagflächen 136 und 138 auf
zum Verhindern einer Bewegung des Meniskusteils 16 und
des Tibiateils 14 in der Verbindungsstellung voneinander
weg. Das erste Sicherungselement 132 umfasst einen am Tibiateil 14 angeordneten
oder ausgebildeten ersten Rückhaltevorsprung 140.
Das zweite Sicherungselement 134 umfasst einen am Meniskusteil 16 angeordneten
zweiten Rückhaltevorsprung 142.
Der erste Rückhaltevorsprung 140 ist
an eine Ausnehmung 144 des ersten Führungselements 108 angrenzend ausgebildet.
Insgesamt umfasst das Führungselement 108 den
ersten Rückhaltevorsprung 140.
Dieser umfasst die erste Anschlagfläche 136, welche von
der Tibiafläche 154 beziehungsweise
der Tibiaebene 56 beabstandet ist.
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Das
Verbindungselement 76 bildet den zweiten Rückhaltevorsprung 142.
Eine Oberseite des Verbindungselements 76 bildet die zweite
Anschlagfläche 138 der
Sicherungseinrichtung 130.
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Die
Ausnehmung 144 am ersten Führungselement 108 ist
derart dimensioniert, dass das Verbindungselement 76 in
die Ausnehmung 144 eingreifen kann. Eine in posteriorer
Richtung weisende Seitenfläche 146 des
ersten Führungselements 108,
welche die Ausnehmung 144 begrenzt, bildet einen Rotationsbegrenzungsanschlag 148 zum
Begrenzen einer Bewegung des lateralen Meniskusteilbereichs 74 in
anteriorer Richtung. In der Extensionsstellung verläuft dann
das Verbindungselement 76 vorzugsweise senkrecht zur Symmetrieebene 122 und
ist vorzugsweise in dieser Stellung zur Symmetrieebene 122 spiegelsymmetrisch
ausgebildet und ausgerichtet. Wenn das Verbindungselement 76 mindestens
teilweise in die Ausnehmung 144 eintaucht oder eingreift,
nehmen das Meniskusteil 16 und das Tibiateil 14 die
bereits beschriebene Verbindungsstellung ein. Sie können dann
relativ zueinander nicht in einer Richtung parallel zur Rotationsachse 88 bewegt
werden. Das Meniskusteil 16 und das Tibiateil 14 sind
jedoch von der Verbindungsstellung in eine Montagestellung bringbar,
in welcher die ersten und zweiten Anschlagflächen 136 und 138 außer Eingriff
stehen. Dies wird erreicht durch Rotieren des Meniskusteils 16 relativ
zum Tibiateil 14 um die Rotationsachse 88 um einen
Lösewinkel.
In der Verbindungsstellung überlappen
senkrechte Protektionen der Anschlagflächen 136, 138 auf
die Tibiafläche 54 einander
und definieren so einen projizierten Flächenabschnitt auf der Tibiafläche 54.
So lange der Flächeninhalt
dieses Flächenabschnitts
größer als
Null ist, nehmen das Meniskusteil 16 und das Tibiateil 14 die
Verbindungsstellung ein. In der Verbindungsstellung sind sie relativ
zueinander jedoch frei beweglich um die Rotationsachse 88.
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Des
Weiteren sei angemerkt, dass die erste Führungselementfläche 112 bezogen
auf die erste Anschlagfläche 136 in
posteriorer Richtung versetzt ausgebildet ist. Bei dem in den Figuren
dargestellten ersten Führungselement 108 bilden
die erste Führungselementfläche 112 und
die erste Anschlagfläche 136 eine
gemeinsame Kante 150 aus.
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Sowohl
das Femurteil 12 als auch das Tibiateil 14 sind
vorzugsweise einstückig
ausgebildet. Auch das Meniskusteil 16 ist bei dem beschriebenen vorzugsweise
Ausführungsteil
einstückig
ausgebildet. Insbesondere das Femurteil 12 und das Tibiateil 14 können optional
auch in Form modularer Prothesenteile ausgebildet sein. Wie bereits
weiter oben beschrieben, können
sowohl das Femurteil 12 als auch das Meniskusteil 16 bei
alternativen Ausführungsformen
mit modularen Schäften
ausgestattet sein, die in Länge
und Durchmesser an die jeweilige Physiologie des Patienten angepasst
werden können.
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Das
Femurteil 12 und das Tibiateil 14 sind vorzugsweise
aus einem Instrumentenstahl hergestellt, das Meniskusteil 16 aus
einem hochabriebfesten Kunststoff.