DE2228853A1

DE2228853A1 - Knie oder Ellbogengelenkprothese

Info

Publication number: DE2228853A1
Application number: DE19722228853
Authority: DE
Inventors: Robert George Ringwood Khowaylo Alex Westwood NJ Avenll (V St A )
Original assignee: Howmedica Ine New York N Y V St A
Current assignee: MTG Divestitures LLC
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1972-12-21
Also published as: US3728742A; GB1363587A; CH542625A; DE2228853C3; FR2142028A1; FR2142028B1; DE2228853B2; JPS5335398B1

Description

Dipl.-Ing. El DEN El ER Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-Ino. J. BEIER

7 STUTTGART 1 Neckarstraße 50 Telefon 22 70 51

13. Juni 1972 R/Fi

Anmelderin: Howmedica Inc.

345 Park Avenue
New York, N.Y.
USA

A 14 296
A 14 297

Knie- oder Ellbogengelenkprothese

Prothesen-Chirurgie, die das Ausschneiden und Entfernen von zerstörtem und erkranktem Knochengewebe beispielsweise in Knie- und Hüftgelenk umfaßt, ist in jüngster Zeit recht üblich geworden. Normalerweise werden künstliche Glieder aus mit dem Organismus verträglichem Kunststoff und/oder Metall anstelle der entfernten natürlichen Knochenabschnitte eingesetzt und mit der verbleibenden Knochenstruktur verankert.

Die Tragflächen des Kniegelenks sind anfällig für Belastung und werden durch arthritische und andere Krankheiten leicht zerstört. Eine Korrektur durch Prothesen ist angezeigt, wenn die Gewebe so zerstört sind, daß andere weniger drastische

209852/076 3

Postscheckkonto Stuttaart 42O8O · Dresdner Bank Stuttgart Konto 12818 · Patent Code

A 14 296/97 - 2 -

Methoden wenig oder keine Aussicht auf Erfolg versprechen. Bisher wurden in solchen Fällen meist scharnierartige Prothesen verwendet, um das Gelenk wieder einigermaßen funktionsfähig zu machen. Wenn auch die chirurgische Technik der Implantation als solche recht erfolgreich war, so war doch die genaue Struktur und Form der implantierten künstlichen Glieder nicht vollauf befriedigend aufgrund der Komplexität der Kniegelenksbewegung, des Wunsches, möglichst wenig Knochen zu entfernen und der Notwendigkeit, möglicherweise funktionsfähige' Kreuz- und Colateralbänder zu erhalten. Außerdem muß die Bauform und die Herstellungstechnik für diese Bauform eine Stütze mit langfristiger hoher Leistungsfähigkeit ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prothese zu schaffen, bei der diese Probleme gelöst sind und die vom Chirurgen mit beträchtlich verbesserten postoperativen Ergebnissen leicht installiert werden kann.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Knie- oder Ellbogengelenkprothese einen künstlichen oberen Knochenteil und einen entsprechenden unteren Knochenteil, wobei der obere Knochenteil ein Paar im Abstand zueinander angeordnete Kondylenteile aufweist, die durch ein interkondyloidales Segment verbunden sind. Jedes Kondylenteil ist mit einer kugelförmig gekrümmten nach unten konvexen Fläche ausgebildet. Der untere Knochenteil hat ein Paar ebenfalls im Abstand zueinander angeordnete Plateauteile, die durch ein Interplateausegment miteinander verbunden sind, wobei jedes Plateauteil mit einem kugelförmig gekrümmten nach oben konkaven Fläche ausgebildet ist. Der Radius jeder· kugelförmigen Kondylenflache ist nicht größer als der der entsprechenden kugelförmigen Plateaufläche und kann vorteilhafterweise etwas kleiner sein, um zu einer leichten Gelenkverbindung in der von vorne nach hinten verlaufenden Ebene beizutragen.

209852/0763

A 14 296/97 - 3 —

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Kniegelenks mit der erfindungsgemäßen Prothese;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Kniegelenks nach Fig. 1; Fig. 3 ,einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 nach Fig. 2;

Fig. 5

und 6 eine Draufsicht von oben und unten auf ein erfindungsgemäß hergestelltes Plateauteil für die Befestigung an der Tibia; und

Fig. 7 eine Perspektive eines Kondylenteils gemäß der Erfindung für die Befestigung an den Femur.

Figuren 1 und 2 zeigen ein Kniegelenk mit den wichtigsten oberen und unteren Knochen, dem Femur 10, der Tibia 11 und der Fibula 12.Nicht dargestellt sind verschiedene Bänder und Sehnen, die diese Knochen untereinander verbinden und das Beugen oder gelenkige Bewegen der Tibia in bezug auf den Femur regulieren, beschränken und bestimmen. Es findet von Natur aus eine scharnierartige Bewegung zwischen den Kondylenteilen 13 des Femurs und den Plateauteilen 14 der Tibia statt.

Die erfindungsgemäße Prothese dient dazu, als Ersatz für erkrankte entsprechende Teile der Femur-Kondylen und der Tibia-Plateaus chirurgisch eingepflanzt zu werden. Die Prothese umfaßt daher ein Femur-Kondylen-Teil 15 und ein entsprechendes Tibia-Plateau-Teil 16, die gemäß der Erfindung einheitlich gebaut sind. Das Teil 15 weist ein Paar von im Abstand zu-, einander befindlichen kondyloidalen Teilen 17 und 18 auf,

2098 5 7/0763

A 14 296/97 -A-

die durch ein interkondyloidales Segment 19 einstückig miteinander verbunden sind. Die hintere Fläche eines jeden Segments 17 und 18 kann mit einer Aushöhlung 20, 21 und die proximalen Vordert eile können ebenfalls mit Aushöhlungen 22, 23 versehen sein. Diese Aushöhlungen nehmen Zement auf und erleichtern die sichere Befestigung der Prothese an der Knochenstruktur. Jedes der kondyloidalen Teile 17 und 18 enthält kegelige Zapfen 24, 25, die von Öffnungen aufgenommen werden, die der Chirurg in die entsprechenden Teile des Femurs gemacht hat. So kann das Teil mit dem Femur verbunden werden (nachdem erkrankte natürliche Kondylen entfernt wurden) und auf bekannte Weise an diesem befestigt werden.

Das Teil 15 kann aus einem für diesen Zweck geeigneten Metall, wie einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Basis oder rostfreiem Stahl, einstückig gegossen werden.Andererseits kann das Teil 15 aus getrennt hergestellten und getrennte Flächen aufweisenden Kondylenteilen hergestellt werden, die dann an eine Platte geschweißt werden, die das interkondyloidale Segment 19 darstellt. Das Teil 16 kann auch metallisch sein, ist aber vorzugsweise hauptsächlich aus einem geeigneten organischen Polymer hoher Dichte geformt. Es können auch andere Baumaterialien für das eine oder andere Teil verwendet werden, wie pyrolytischer oder glasartiger Kohlenstoff oder ein keramisches Material.

Erfindungsgemäß ist die nach unten konvexe Fläche 17a und 18a jedes kondyloidalen Teils 17 und 18 einheitlich als Ausschnitt der kugeligen Fläche ausgebildet. Das heißt, sowohl in Längsais auch in Querrichtung entspricht die Krümmung jeder Fläche 17a, 18a der einer Kugel mit vorbestimmtem Durchmesser, der bei der vorliegenden Ausführungsform ungefähr die direkte Ver-

209852/0763

.A 14 296/97 - 5 -

bindungslinie zwischen dem Vorder- und Hinterende jedes Teils 17 und 18, wie in Figur 2 gezeigt, ist. Den kugeligen Flächen 17a, 18a kann man leicht ein Oberflächenfinish von extrem hoher Qualität durch bekannte Nachbearbeitungs- und Finish-Techniken verleihen.

Das an einer Tibia befestigte Teil 16, wie in Figuren 1 bis gezeigt, umfaßt ein Paar von im Abstand zueinander befindliche

Plateauteile 27, 28, die durch ein einstückiges Interplateau-Segment 29 miteinander verbunden sind. Jedes Plateauteil ist ' mit einem sich nach unten erstreckenden Zapfen 30, 31 versehen. Das Segment 29 und die Plateauteile 27 _t 28 haben sägeförmige Ränder 32 an ihren unteren Außenseiten, die zusammen mit den Zapfen 30 und 31 ermöglichen, daß das Teil 16 durch einen geeigneten Zement fest mit dem oberen Ende der Tibia verankert wird, nachdem diese passend chirurgisch vorbereitet wurde. Wie oben angegeben, hat jedes der Plateauteile 27 und 28 eine nach oben weisende konkave kugelige Außenfläche 27a und 28a, die ein identisches Krümmungszentrum mit jeder nach unten weisenden konvexen kugeligen Außenfläche 17a, 18a des Teils 15 haben können; oder man kann den Radius der konkaven Außenfläche vorteilhafterweise etwas größer machen als den der konvexen Außenfläche, um eine glatte Drehung in der von vorne nach hinten verlaufenden Richtung bei begrenzter seitlicher Bewegung und axialer Drehung zu ermöglichen. Ein Metalldraht 34 wird vorzugsweise in den Teil 16 in bekannter Beziehung hinsichtlich der geometrischen Dimensionen eines solchen Teils eingebettet. Dies geschieht, um ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Bezugsteil zu schaffen, da das Teil 16 nicht ausreichend dicht ist, um in Röntgenaufnahmen der Kniegelenksprothese leicht ermittelt zu werden.

209857/0763

A 14 296/97 - 6 -

Man wird feststellen, daß das interkondyloidale Segment 19 und das Interplateau-Segment 29 wesentlich schmaler sind als die entsprechenden Kondylenteile 17, 18 und Plateauteile 27, 28. Dies schafft Interkondyloidal- und Interplateau-9ffnungen 36 und 37 zur Aufnahme der hinteren und vorderen Kreuzbänder, die die Kondylenteile 13 des Femurs mit den entsprechenden Teilen 14 der Tibia verbinden. Wie gezeigt, hat jedes kugelig gekrümmte Kondylenteil und Plateauteil eine wesentlich größere Längs- als Breitenabmessung· Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Längsabmessung im wesentlichen das Zweifache der Breitenabmessung.

Die oben beschriebene Prothese hat die folgenden bedeutenden Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Gelenkprothesen. Die Teile 15 und 16 haben jeweils entsprechende Gegenstücke, die völlig kugelig sind. Es wurde gefunden, daß eine so ausgebildete Gelenksprothese der natürlichen Bewegung des Knies recht gut nahekommt. Einige hatten die Meinung vertreten, daß eine solche Bewegung eine komplexere, der Anatomie stärker entsprechende Kondylenflache erforderlich machen würde, die nicht akkurat hergestellt werden könnte und nicht unbedingt für jeden gleich zu sein brauchte. Die kugeligen Außenflächen der Teile 15 und 16 lassen sich mit großer Genauigkeit und Qualität herstellen und nachbearbeiten, was bei herkömmlichen Vorrichtungen nicht möglich war.

20985?/0763

Claims

A 14 296/97 - 7 -

Ansprüche

Knie- oder Ellbogengelenkprothese aus einem oberen und einem entsprechenden unteren Knochenteil, die jeweils für die Befestigung an einen Knochen ausgestaltet sind und für eine wesentliche Gelenkverbindung solcher Knochen in einer Ebene sorgen, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Knochenteil (15)' ein Paar im Abstand zueinander befindliche Kondylenteile (17 und 18) aufweist, die durch ein interkondyloidales Segment (19) miteinander verbunden sind, wobei jedes Kondylenteil mit einer kugelig gekrümmten nach unten weisenden konvexen Außenfläche (17a, 18a) ausgebildet ist und das untere Knochenteil (16) ein Paar von im Abstand zueinander befindliche Plateauteile (27,28) aufweist, die durch ein Interplateau-Segment (29) miteinander verbunden sind, wobei jedes Plateauteil mit einer kugelig gekrümmten nach oben weisenden konkaven Außenfläche (27a, 28a) ausgebildet ist und der Radius jeder kugeligen Kondylenflache (17a, 18a) nicht größer ist als der der entsprechenden kugeligen Plateaufläche (27a, 28a).

2· Gelenkprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Knochenteil (15) metallisch ist und das untere Knochenteil (16) hauptsächlich aus einem organischen Polymer besteht.

3. Gelenkprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der obere als auch der untere Knochenteil (15 und 16) metallisch sind.

4. Gelenkprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius jeder kugeligen Kondylenflache (17a, 18a) kleiner ist als der Krümmungs radius jeder entsprechenden kugeligen Plateaufläche (27a, 28a) »

209857/0763

A 14 296/97 - 8 -

5. Gelenkprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das interkondyloidale Segment (19) des oberen Knochenteils (15) und das Interplateau-Segment (29) des unteren Knochenteils (16) wesentlich schmaler sind als die entsprechenden Kondylen- und Plateauteile (17,18 und 27,28) und dadurch Interkondyloidal- und Interplateau-Öffnungen (36 und 37) zur Aufnahme von Kreuzbändern schaffen, die die obere und untere Knochenstruktur (10 bis 14), an denen die Prothese befestigt ist, miteinander verbinden.

6. Gelenkprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Knochenteil (15) metallisch ist und getrennt hergestellte und getrennte Flächen aufweisende Kondylenteile (17 und 18) umfaßt, die aneinandergeschweißt sind.

7. Gelenkprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes kugelig gekrümmte Kondylenteil (17, 18) und Plateauteil (27 und 28) eine wesentlich größere Längs- als Breitenabmessung hat.

8. Gelenkprothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessung im wesentlichen das Zweifache der Breitenabmessung ist.

20985 7/076?

Leerseite