DE2519888A1

DE2519888A1 - Tibio-femoral-prothese

Info

Publication number: DE2519888A1
Application number: DE19752519888
Authority: DE
Inventors: Charles O Bechtol
Original assignee: Richards Manufacturing Co LP
Current assignee: Richards Manufacturing Co LP
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1975-05-03
Publication date: 1975-11-27
Also published as: IE43512B1; FR2269918B1; FR2269918A1; IE43512L; GB1515022A; JPS50155093A; CH612342A5; GB1515021A

Description

UEXKÜU & SO'.BERI PATENTANWÄLTE

2 HAMBURG 52

BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL

9 R 1 Q Q P ß ^DR'^{ULRICH GRAF STOLBERQ}

£ U IjOOO DIPL.-INO. JÜRGEN SUCHANTKE

Richards Manufacturing (Prio: 8. Mai 1974

^Company US 468 096 - 12257)

1450 Brook Road

Memphis, Tennessee 38116/USA

Hamburg, den 2. Mai 1975

Tibio-Femoral-Prothese

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tibio-Femoral-Prothese zum Ersatz der Gelenkflächen des Tibio-Femoral-Gelenks.

Zur Behandlung von schadhaften Kniegelenken sind bereits unterschiedlichste Prothesen bekannt. So zeigen die US-PS 3 694 821 und 3 696 446 Prothesen zum vollständigen Ersatz des Gelenks zwischen Oberschenkel und Schienbein. In der US-PS 3 715 763 ist eine Knieprothese beschrieben, mit der lediglich die Gelenkflächen zwischen Oberschenkel und Schienbein ersetzt werden. Ferner zeigt die US-PS 3 798 679 eine Knieprothese, bei der eine Femoralkappe am unteren Ende des Schienbeins befestigt wird, die verriegelnd mit einem am oberen Ende des Schienbeins vorgesehenen Tibialplateauelement zusammenwirkt, um so eine normale Kniegelenksbewegung zu ermöglichen, wenn der Kreuzband- und Miniskusapparat des natürlichen Kniegelenks zerstört oder entfernt ist.

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Obwohl die bekannten Prothesen zur Behandlung schadhafter Kniegelenke erfolgreich eingesetzt wurden, haben sie sich jedoch nicht als ganz zufriedenstellend erwiesen. Einige der bekannten Prothesen, wie etwa die Prothesen gemäß der US-PS 3 694 821 und 3 696 446 erfordern die Entfernung einer sehr großen Knochenmenge sowie eine komplizierte Operation. Andere vorbekannte Prothesen, etwa die gemäß der US-PS 3 715 763 gestatten zwar die Entfernung einer minimalen Knochenmenge sowie eine verhältnismäßig einfache Operation, doch haben sie den Nachteil, daß sie nicht die natürliche Ausrichtung zwischen den lateralen und medialen Gelenkflächen des Kniegelenkes aufrecht erhalten. Dieser Nachteil tritt bei der Prothese gemäß US-PS 3 798 679 nicht auf, doch ergibt sich bei dieser Prothese eine Beeinträchtigung der Kreuzbänder des Kniegelenkes.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Tibio-Temoral-Prothese zum Ersatz der Gelenkflächen des Tibio-Femoral-Gelenks, die sich auszeichnet durch ein am unteren Ende des Oberschenkelknochens befestigbares Femoralelement mit einem lateralen und einem medialen Condylenelement sowie einem diese Condylenelemente fest verbindenden und in ihrem Abstand zueinander festlegenden Verbindungselement, das sich an den Vorderrändern der Condylenelemente befindet, und/oder durch ein am oberen Ende des Schienbeins befestigbares Tibialelement mit einem seitlichen und einem medialen Plateauelement, mit einem die Plateauelemente fest verbindenden und in ihrem Abstand zueinander festlegenden Verbindungselement, das sich an den Vorderrändern der Plateauelemente befindet, sowie mit einer Führungseinrichtung zur Verhinderung von Fehlausrichtungen der Condylen des Schienbeins

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oder der Condylenelemente des Femoralelements bezüglich der Plateauelemente und zur Verhinderung einer Beeinträchtigung der Kreuzbändern durch die Condylen oder Condylenelemente.

Mittels der Erfindung erfolgt somit ein Ersatz der Gelenkflächen des Oberschenkels bzw. des Schienbeins^ und es wird eine fluchtende Ausrichtung der Plateauelemente und der Condylenelemente sichergestellt, ohne daß sich durch die Prothese eine Beeinträchtigung der Kreuzbänder ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht des Femoralelements einer erfindungsgemäßen Prothese.

Figur 2 zeigt eine Vorderansicht des Femoralelementes aus Figur 1.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das Femoralelement gemäß Figuren 1 und 2.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das Tibialelement einer erfindungsgemäßen Prothese.

Figur 5 zeigt eine Vorderansicht des Tibialelementes gemäß Figur 4.

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Figur 6 zeigt das Tibialelement gemäß Figuren 4 und 5 in einer Ansicht von unten.

Figur 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII aus Figur 5.

Figur 8 zeigt einen Schnitt ähnlich Figur 7 durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Tibialelementes.

Figur 9 zeigt schematisch die zum Ersatz der Gelenkflächen des Tibio-Femoral-Gelenks eingesetzte erfindungsgemäße Prothese.

Figur 10 zeigt schematisch eine Vorderansicht der eingesetzten Prothese.

Die dargestellte Tibial-Femoral-Prothese 11 dient zum Ersatz der Gelenkflächen des menschlichen Tibial-Femoral-Gelenks. Sie besteht im wesentlichen aus einem Femoralelement 13 und einem Tibialelement 15.

Das Femoralelement 13 ist am unteren Ende des Oberschenkelknochens 17 zu befestigen und hat ein seitliches Condylenelement 19 und .ein mediales Condylenelement 21 zum Ersatz der Gelenkflächen der seitlichen Condyle 23 und der medialen Condyle 25 des Oberschenkelknochens 17. Die Gelenkfläche der Condylenelemente 19 und 21 ist im wesentlichen gleich geformt wie die Gelenkfläche der natürlichen Condylen 23, 25 des Oberschenkelknochens 17. Insbesondere

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ist die Gelenkfläche jedes Condylenelementes 19, 21 um eine polyzentrische Kurve geformt.

Das Femoralelement 13 weist außerdem ein Verbindungselement 27 auf, mit dem das seitliche Condylenelement 19 und das mediale Condylenelement 21 fest verbunden sind, so daß sie sich in einem Abstand befinden, um eine genaue Ausrichtung zu ermöglichen und um zu verhindern, daß die Condylenelernente 19, 21 die Kreuzbandanordnung des Kniegelenkes beeinträchtigt. Das Verbindungselement 27 hält die Condylenelemente 19, 21 in einem Abstand, der gleich dem natürlichen Abstand der Condylen 23, 25 des Oberschenkelknochens 17 ist. Das Element 27 ist von der nach außen gerichteten Fläche 29 jedes Condylenelementes 19, 21 ausgespart und an den Vorderrändern 31 der Condylenelemente 19, 21 angeordnet, so daß keine Beeinträchtigung der Kreuzbandanordnung des Kniegelenks erfolgt und eine volle Streckung des Kniegelenkes möglich ist. Der Vorderrand 33 des Verbindungselementes 27 ist in dem zwischen dem seitlichen und dem medialen Condylenelement verlaufenden Bereich vorzugsweise konkav ausgebildet, um zu verhindern, daß sich durch das Femoralelement 13 eine Beeinträchtigung der Kniescheibe ergibt.

Das Femoralelement hat ferner eine Verankerungseinrichtung zur Verbindung mit dem unteren Ende des Oberschenkelknochens 17. Diese Verankerungseinrichtung enthält vorzugsweise nach innen gerichtete, jeweils an der nach innen gerichteten Fläche 37 jedes Condylenelementes nahe dem vorderen Rand 31 angeordnete Stifte 35, die sich in entsprechende Vertiefungen 39 in den

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Condylen 23, 25 des Oberschenkelknochens 17 erstrecken. Die Stifte 25 haben vorzugsweise quadratischen Querschnitt und können sich außerdem zum .freien Ende verjüngen, um so einen festen Sitz in der entsprechenden Vertiefung 39 zu ermöglichen. Vorzugsweise sind an den Stiften 25 Umfangsnuten 41 vorgesehen, um die Festigkeit der Verbindung zu erhöhen. Außerdem kann die Verankerungseinrichtung eine Anzahl Nuten 43 enthalten, die sich an den hinteren Enden 45 der Condylenelemente 19, 21 über die nach innen gerichtete Fläche 37 erstrecken.

Das Tibialelement 15 dient zur Befestigung am oberen Ende des Schienbeins 47 und weist ein laterales Plateauelement 19 und ein mediales Plateauelement 51 zum Ersatz der Gelenkflächen des lateralen Plateaus 53 und des medialen Plateaus 55 des Schienbeins 47 auf. Die Plateauelemente 49, 51 haben vorzugsweise ebene Gelenkflächen 56, die mit dem Femoralelement 13 zusammenwirken, um dieses frei vorwärts und rückwärts auf dem Tibialelement 15 gleiten zu lassen. Die ebene Gelenkfläche 56 der Plateauelemente 49, 51 wirkt mit der polyzentrisch gewölbten Gelenkfläche der Condylenelemente 19, 21 zusammen, um die beste LagerStellung einzunehmen, ohne daß eine konstruktive Beschränkung gegeben ist. Wenn jedoch die Bänder des Kniegelenkes nicht stark sind, können die Plateauelemente 49, 51 eine konkave Gelenkfläche 56' (Figur 8) aufweisen, um den Umfang der Gleitbewegung des Femoralelementes 13 auf dem Tibialelement 15 zu beschränken.

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Das Tibialelement 15 hat ein Verbindungselement 57, das das laterale Plateauelement 59 und das mediale Plateauelement 51 fest miteinander verbindet und in einem bestimmten Abstand hält, um so eine genaue Ausrichtung zwischen den Plateauelementen zu erhalten und eine Beeinträchtigung der Kreuzbänder des Kniegelenkes zu vermeiden. Das Verbindungselement 57 befindet sich am Vorderende 59 der Plateauelemente 49, 51, so daß es die Kreuzbandanordnung des Kniegelenks nicht beeinträchtigt.

Das Tibialelement 15 weist außerdem eine Führungseinrichtung auf, die auf der nach außen gerichteten Fläche 61 der Plateauelemente 49, 51 vorgesehen ist und verhindert, daß die Condylenelernente 19, 21 die Kreuzbänder des Knies beeinträchtigen, und die trotzdem eine normale Kniedrehung ermöglicht. Die Führungseinrichtung enthält eine seitliche Fläche 63, die senkrecht und benachbart der Medialseite der nach außen gerichteten Fläche 61 des lateralen Plateauelementes 49 angeordnet ist, um mit dem lateralen Condylenelement 19 des Femoralelementes 13 zusammenzuwirken. Außerdem weist die Führungseinrichtung eine mediale Fläche 65 auf, die senkrecht zu und benachbart zur Lateralseite der nach außen gerichteten Fläche 61 des medialen Plateauelementes 51 angeordnet ist und mit dem medialen Condylenelement 21 des Femoralelementes 13 zusammenarbeitet. Die Flächen 63, 65 der Führungseinrichtung sind vorzugsweise bogenförmig, um dem Femoralelement 13 auf dem Tibialelement 15 eine begrenzte Drehbewegung um eine vertikale Achse zu ermöglichen.

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Das Tibialelement 15 hat vorzugsweise eine Verankerungseinrichtung zur Verbindung mit dem oberen Ende des Schienbeins 47. Diese Verankerungseinrichtung kann auf der nach innen gerichteten Fläche 69 der Plateauelemente 49, 51 angeordnete Stifte 67 enthalten, die sich im wesentlichen in der Mitte der Plateauelemente befinden und sich in entsprechende Vertiefungen 71 im Schienbein 47 erstrecken. Der Querschnitt der Stifte 67 ist vorzugsweise kreisförmig. Außerdem können die Stifte 67 sich zum freien Ende hin verjüngen, um eine entsprechende Verbindung mit der zugehörigen Vertiefung 71 zu bilden. Vorzugsweise sind an den Stiften 67 Umfangsnuten 73 vorgesehen, durch die die Festigkeit der Verbindung erhöht wird. Zusätzlich weist die Verankerungseinrichtung eine Anzahl auf der nach innen gerichteten Fläche 69 der Plateauelemente 49, 51 vorgesehener, jeweils die Stifte 67 umgebender Rinnen 75 auf. Diese Rinnen 75 können jeweils einen hinterschnittenen Bereich 77 haben, um die Festigkeit der Verbindung noch weiter zu erhöhen.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Prothese ist sehr einfach. Vor- " zugsweise wird das Femoralelement 13 einstückig aus Metall, etwa rostfreiem Stahl oder einer Chromkobaltlegierung hergestellt. Das Tibialelement 15 besteht vorzugsweise aus einem Stück eines Polyäthylens mit sehr hohem Molekulargewicht. Es sei darauf hingewiesen daß in den Stiften 67 des Tibialelementes 15 vorzugsweise Markierungen 79 aus Draht aus rostfreiem Stahl oder einer Chrom-Kobaltlegierung o.a. vorgesehen werden, um eine genaue Lagebestimmung und eine Ermittlung des Abriebs des Tibialelementes 15 durch Röntgenuntersuchung zu ermöglichen.

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Um die Gelenkflächen des Tibio-Femoralgelenks mittels der erfindiingsgemäßen Prothese zu ersetzen, wird zunächst ein Einschnitt gemacht, durch den das untere Ende des Oberschenkelknochens 10 und das obere Ende des Schienbeins 47 zugänglich wird. Das laterale Plateau 53 und das mediale Plateau 55 des Schienbeins 47 werden so bearbeitet, daß eine genaue Anpassung an das Tibialelement 15 erreicht wird. Dann werden die laterale Condyle 23 und die mediale Condyle 25 des Oberschenkelknochens 17 zur Anpassung das Femoralelement 13 bearbeitet, wobei Varus- und Valgusverformungen sowie eine Flexionskontraktur oder eine Hyperextension des Tibial-Femoral-Gelenks berücksichtigt wird. Das Tibialelement 15 wird mittels üblichem Knochenzement fest am oberen Ende des Schienbeins 47 verankert. Der Knochenzement legt sich um die Stifte 67, in die Umfangsnuten 73, die Rinnen 75 und die hinterschnittenen Bereiche 77, so daß eine feste Verbindung zwischen dem Tibialelement und dem oberen Ende des Schienbeins 47 erreicht wird. Danach wird das Femoralelement 13 mittels Knochenzement am unteren Ende des Oberschenkelknochens 17 verankert. Auch hier legt sich der Knochenzement um die Stifte 35, in die Umfansnuten 41 und die Nuten 43, um so eine feste Verbindung zwischen Femoralelement 13 und unterem Ende des Oberschenkelknochens 17 herzustellen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Nuten 43 eine Sperre für den Zement bilden, und so verhindern, daß überschüssiger Zement zwischen dem Oberschenkelknochen 17 und dem Femoralelement 13 austritt, wenn dieses am Oberschenkelknochen 17 verankert wird. Der Einschnitt wird dann geschlossen.

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Die erfindungsgemäße Prothese ersetzt die Gelenkflächen des Tibio-Femoral-Gelenks im Knie und ermöglicht eine schmerzfreie und unbehinderte Bewegung des Gelenks, ohne daß sich eine Beeinträchtigung der Kreuzbänder ergibt. Außerdem bewirkt die erfindungsgemäße Prothese eine perfekte Ausrichtung zwischen den lateralen und medialen Gelenkflächen des Kniegelenks, und zum Einsetzen der Prothese müssen nur minimale Knochenmengen entfernt werden.

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Claims

Ansprüche

Tibio-Femoral-Prothese zum Ersatz der Gelenkflächen des Tibio-Femoral-Gelenks, gekennzeichnet durch" ein am unteren Ende des Oberschenkelknochens (17) befestigbares Femoralelement (13) mit einem lateralen und einem medialen Condylenelement (19, 21) sowie einem diese Condylenelemente fest verbindenden und in ihrem Abstand zueinander festlegenden Verbindungselement (27) , das sich an den Vorderrändern (31) der Condylenelemente (19, 21) befindet, und/ oder durch ein am oberen Ende des Schienbeins (47) befestigbares Tibialelement (15) mit einem lateralen und einem medialen Plateauelement (49, 51), mit einem die Plateauelemente fest verbindenden und in ihrem Abstand zueinander festlegenden Verbindungselement (57), das sich an den Vorderrändern (59) der Plateauelemente (49, 51) befindet sowie mit einer Führungseinrichtung (63, 65) zur Verhinderung einer Fehlausrichtung der Condylen (23, 25) des Oberschenkelknochens (17) oder der Condylenelemente (19, 21) des Femoralelementes (13) bezüglich der Plateauelemente (49, 51) und zur Verhinderung einer Beeinträchtigung der Kreuzbänder durch die Condylen oder Condylenelemente.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine bogenförmige Lateralfläche (63), die senkrecht zu und benachbart zur Medialseite der nach außen gerichteten Fläche (61) des lateralen Plateauelementes

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(49) angeordnet ist sowie eine bogenförmige Medialfläche (65) aufweist, die senkrecht zu und benachbart zur Lateralseite der nach außen gerichteten Fläche (61) des medialen Plateauelementes (51) angeordnet ist, wobei die Lateral- und die Medialfläche mit der lateralen und medialen Condyle des Oberschenkelknochens oder dem lateralen und medialen Condylenelement des Femoralelementes (13) zusammenwirken und eine begrenzte Drehung des Oberschenkelknochens um eine senkrechte Achse ermöglichen.
3* Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderrand (33) des Verbindungselementes (27) des Femoralelementes (13) zwischen dem lateralen und dem medialen Condylenelement (19, 21) konkav gewölbt ist.
4. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Femoralelement (13) eine Verankerungseinrichtung zur Verbindung mit dem unteren Ende des Oberschenkelknochens (17) aufweist, die auf dem vorderen Bereich der nach innen gerichteten Flächen (37) der Condylenelemente (19, 21) angeordnete Stifte (35) zum Eingriff mit entsprechenden Vertiefungen im Oberschenkelknochen (17) sowie eine Anzahl von Nuten (43) aufweist, die sich nahe den hinteren Enden (45) der Condylenelemente (19, 21) über deren nach innen gerichtete Flächen (37) erstrecken.

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5. Prothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (35) eine Anzahl Umfangsnuten (41) aufweisen.
6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tibialelement (15) eine Verankerungseinrichtung zur Verbindung mit dem oberen Ende des Schienbeins

(47) aufweist, die etwa in der Mitte der nach innen gerichteten Flächen (69) der Plateauelemente (49, 51) angeordnete Stifte (67) zum Eingriff mit entsprechenden Vertiefungen im Schienbein (47) sowie eine Anzahl von Rinnen (75) enthält, die in der nach innen gerichteten Fläche (69) der Plateauelemente (49, 51) vorgesehen sind und jeweils einen Stift (67) umgeben.
7. Prothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (67) Umfangsnuten (73) aufweisen.
8. Prothese nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnen (75) jeweils hinterschnittene Bereiche (77) haben,
9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Femoralelement (13) aus Metall und das Tibialelement (15) aus einem Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht besteht.

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