DE2906458C2

DE2906458C2 - Kniegelenkendoprothese

Info

Publication number: DE2906458C2
Application number: DE2906458A
Authority: DE
Inventors: Rocco Emerson N.J. Borzone; Peter Stanley Ridgewood N.J. Walker
Original assignee: Howmedica Inc
Current assignee: MTG Divestitures LLC
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE2906458A1; IE790539L; CH630520A5; JPS6150625B2; US4209861A; FR2417971B1; IE47860B1; CA1108801A; GB2014856B; JPS54152395A; FR2417971A1; GB2014856A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenkendoprothese gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Behandlung von erkrankten oder beschädigten menschlichen Kniegelenken, insbesondere in Fällen der Beeinträchtigung durch Arthritis, ist häufig ein chirurgischer Eingriff einschließlich Einsetzung einer w Kniegelenkendoprothese erforderlich. Die gegenwärtig verwendeten Prothesen fallen im allgemeinen in eine von zwei Kategorien. Im Rahmen der ersten Kategorie, nämlich für Fälle einer verhältnismäßig geringen Beeinträchtigung des Kniegelenks, werden Gelenk- bs knorren-Oberflächenprothesen, wie beispielsweise gemäß US-PS 37 28 742 und 37 74 244. verwendet. Diese Prothesen verfugen über in Abstanden angeordnete Paare künstlicher femoraler und tibialer Gelenkknorren-Lagerteile, die zur gegenseitigen Artikulation geeignet sind Sie bieten eine wesentliche Freiheit der Dreh- und der Translationsbewegung, sind verhältnismäßig leicht, machen nur eine geringe Resektion natürlichen Knochens zur Implantation und keine Durchtrennung bzw. Lösung der ligamenta cruciata bzw. Kreuzbänder erforderlich. Die zweite Kategorie besteht in Prothesen des Scharnier- und des Kugel/ Pfanne-Typs, die eine direkte Verbindung zwischen den femoralen und den tibialen Teilen der Prothese schaffen. Diese Prothesen sind für die Schaffung einer erheblichen Stabilität in Fällen einer ernsten Beeinträchtigung des Kniegelenks geeignet, jedoch erheblich schwerer und restruktiver als die Prothesen der ersten Kategorie und machen eine weitergehende Resektion natürlichen Knochens zur Implantation erforderlich. Zu dieser zweiten Kategorie von Prothesen gehören beispielsweise diejenigen der US-PS 38 37 009 und 38 68 730.

In Fällen mittlerer Beeinträchtigung und Instabilität uc5tciit «in Scuüi inis n&Cii cificf niiiegeienicenuOprothese, die die erstrebenswerten Eigenschaften der beiden genannten Prothesenkategorien vereint, d. h. die erhebliche Freiheit der Dreh- und der Translationsbewegung, die minimale Resektion natürlichen Knochens zur implantation und das verhältnismäßig geringe Gewicht der ersten Kategorie mit der wesentlichen Stabilität gegen unerwünschte Bewegung und Verrenkung, wie dies mittels der Prothesen des verbundenen Typs, also der zweiten Kategorie, erreicht ist

Darüber hinaus ist es bei Kniegelenkendoprothesen generell wünschenswert die gegenseitigen Berührungsbeanspruchungen und die Abnutzung der Lagerbereiche zu reduzieren. Eine übermäßige Beanspruchung kann die Gestalt der Lagerbereiche verändern, während eine übermäßig Abnutzung die Emission erheblicher Mengen der Prothesenmaterialien in das physiologische System hervorrufen kann.

Aus der US-PS 38 40 905 ist eine Kniogslenkprothese bekannt, bei der die femoralen und die tibialen Teile etwa Sattelgestalten besitzen, wobei die beiden Teile einander in einem im wesentlichen lasttragenden intercondylaren Bereich berühren.

Bei der aus der DE-OS 25 49 819 bekannten Kniegelenkendoprothese der eingangs bezeichneten Gattung wird bereits die natürliche Bewegung des Oberschenkels gegenüber dem Unterschenkel und die Bewegung des Berührungsbereichs der Lagerflächen simuliert. Im einzelnen ist am Tibiateil ein sich von vorn nach hinten verbreiternder Sattelsteg zwischen den Tibiateil-Lagerbereichen vorgesehen, welcher Steg vorn? eine Anschlagnadel zur Vermeidung einer Überstreckung der Kniegelenkendoprothese aufweist. Dieser in einer etwa entsprechenden Aussparung im Femurteil aufgenommene Sattelsteg trägt beidseits vorspringende, im wesentlichen kegelstumpfförmige Achszapfen, die in einer entsprechenden Nut des Femurteils liegen und eine gegenseitige Verschwenkung von Femurteil und Tibiateil derart zulassen, daß sich der Berührungsbereich zwischen den Lagerbereichen beider Teile während des Abbeugens des Kniegelenks verlagern kann. Sowohl durch die Aufnahme des Sattelstegs in der genannten Aussparung des Femurteils als auch durch die Aufnahme der genannten Achszapfen in den Nuten der die beiden Lagerbereiche des Femurteils bildenden Abschnitte ist eine übermäßige seitliche Bewegung zwischen Femurteil und Tibiateil verhindert. Im wesentlichen ist der Bewegungsablauf

zwischen Femurtei? und Tibiateil durch die Achszapfen und die Gestaltung der Nuten des Femurteils bestimmt

Die aus der DE-OS 25 05 322 bekannte weitere Kniegelenkendoprothese ist eine solche, bei der zwischen den beiden Lagerbereichen des Tibiateils ein an seinem freien Ende in einer Kugel endender Verbindungsstab nach oben vorsteht, wobei die Kugel in einem entsprechenden Fassungsraum aufgenommen ist. Seitliche Bewegungen des Femurteils gegenüber dem Tibiateil sind ausschließlich dadurch verhindert, daß die beiderseits des Verbindungsstabs liegenden Lagerbereiche sowohl des Femurteils als auch des Tibiateils identisch ausgebildet sind und lediglich eine Verschwenkung von Femurteil gegenüber Tibiateil im Sinne der Abbeugung des Kniegelenks zulassen.

Bei der aus der DE-OS 23 46 973 bekannten Kniegelenkendoprothese sind die in Abständen voneinander angeordneten Bereiche des Femur- und des Tibiateils nicht die hauptsächlich tragenden Bereiche der Prothese. Der hauptsächlich tragende Bereich des Tibiateüs ist ein konvexer, sattelförmig grstalteter Bereich, der in einem konkaven, sattelförmig gestalteten Lagerbereich des Femurteils aufgenommen ist Somit sind die in der Hauptsache die Last tragende Fläche und die Führungsfläche jedes Teils bei dieser Prothese identisch.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die eingangs hinsichtlich ihrer Gattung bezeichnete Kniegelenkendoprothese so auszubilden, daß unter Aufrechterhaltung der bisher bereichten Simulation der natürlichen Bewegung des Kniegelenks eine neue Art der Steuerung des Bewegungsablaufs bei gleichzeitig möglichst einfacher konstruktiver Gestaltung von Femurteil und Tibiateil erreicht ist, und zwar ohne die Gefahr einer etwa mehr oder weniger schnellen Abnutzung der Lager- und Führungsbereiche beider Teile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.

Bei der erfindungsgemäßen Kniegelenkendoprothese sind die eine Last tragenden Bereiche und die Führungszwecken dienenden Bereiche konstruktiv voneinander derart getennt, daß die Führungsbereiche durch die Last unbeeinträchtigt ausschließlich ihren Führungsaufgaben dienen. Die Überstreckung der Prothese über die Streckstellung zwischen Femurteil und Tibiateil ist dadurch verhindert, daß in dieser Stellung dio jeweils zweiten Führungsflächen von Femurteii und Ständer aneinander anliegen, so daß nur noch eine Abbeugung des Kniegelenks möglich ist, wobei die erste Führungsfläche des Femurteils eine Abwälzbewegung auf der ersten Führungsfläche des Ständers ausführt. Dabei ist diese abwälzende Bewegung dadurch erreicht, daß die jeweils konvexen hinteren Abschnitte der Femurteillagerbereiche ein Krümmungszentrum aufweisen, das gegenüber demjenigen der ersten Femuneilführungsfläche versetzt ist. Diese gegenseitige Vernetzung der Krümmungszentren führt im Laufe der Abb^ugung des Kniegelenks zu einer Verschiebung des Beiührungsbereichs zwischen den Lagerungszwecken dienenden Bereichen von Femurteil und Tibieteil und gewährleistet somit die bereits bekannte gute Simulator, des natürlichen Bewegungsablaufs bei gleichzeitiger Schonung der Flächen der Lagerbereiche. Die Trennung von Führungsflächen und Flächen der Lagerbereiche gewährleistet eine Iangzeitige einwandfreie Führung von Femurteil und Tibiateil, da die Führungsflächen keinem durch eine Last bedingten Verschleiß ausgesetzt sind. Insgesamt ist bei guter Stabilität eine Hersteilbarkeit mit geringem Gewicht und nur verhältnismäßig geringer Resektion natürlicher Knochenteile zur Ermöglichung einer Implantation erreicht so daß die erfindungsgemäße Kniegelenkendoprothese bei gleichzeitig gegebener Möglichkeit für eine weiche Varus/valgus-Bewegung eine sehr hervorragend geeignete Kniegelenkendoprothese erreicht ist

Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform derselben beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen linken Kniegelenkendoprothese unter Darstellung des Femur- und des Tibiateils,

Fig.2 eine auseinandergezogene Seitenansicht der Prothese der F i g. 1,

F i g. 3 eine auseinandergezogene Ansicht von hinten auf die Prothese der F i g. 1,

F i g. 4 eine auseinandergezogene Ansicht von vorne auf die Prothese der F i g. 1,

F i g. 5 eine Draufsicht auf den Femurteil der Prothese der F ig. 1,

F i g. 6 eine Ansicht von unten auf den Femurteii der Prothese der F i g. 1,

F i g. 7 eine Ansicht von oben auf den Tibiateil der Prothese der F i g. 1,

F i g. 8 eine Ansicht von unten auf den Tibiateil der Prothese der F i g. 1.

F i g. 9 einen Längsschnitt entlang der Mittellinie der F i g. 5 und 7 durch die Prothese der F i g. 1 unter Darstellung des gegenseitigen Eingriffs des Femur- und des Tibiateils bei voll ausgestrecktem Kniegelenk und die benachbarten Knochenbereiche,

Fi g. 1OA bis F schematische Querschnitte durch die Prothese der F i g. 1 unter Darstellung von sechs unterschiedlichen Relativstellungen der gegenseitig im Eingriff stehenden Femur- und Tibialteile, und zwar von der vollständigen Ausstreckung bis zur vollständigen Abbeugung des Kniegelenks,

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Linie 11 -11 der Fig. 9,

F i g. 12 eine Draufsicht auf das Tibiateil der Prothese der Fig. 1 unter Darstellung des Berührungsbereichs der Lagerbereiche und seiner Bewegung unter Drehung um eine Längsachse und

Fig. 13 einen schematischen Längsschnitt (analog zur DarsteMvng der Fig. 10F) durch eine abgewandelte linke Kniegelenkendoprothese unter Darstellung des gegenseitigen Eingriffs der Femur- und Tibiateile bei vollständig abgebeugtem Kniegelenk.

Der Femurteii 10 und der Tibiateil 11 einer bevorzugten Ausführungsform 1 sind in den Fig. 1 — 12 dargestellt. In den F'. g. 2 und 9 liegen die vordere Seite rechts und die rückwärtige Seite links.

Der Schienbeinknochen 3 und der Oberschenkelknochen 4 des chirurgisch wiederhergestellten linken Kniegelenks sind in Fig.9 dargestellt. Die ligamenta cruciata des Kniegelenks müssen durchtrennt bzw. abgelöst werden, jedoch bleiben verschiedene andere in Fig. 9 nicht dargestellte Ligamente und Sehnen, beispielsweise die ligamenta collateralia, lebensfähig und an Ort und Stelle.

Der Femurteil 10 verfügt über zwei in Abständen

voneinander angeordnete, nach unten konvex gestaltete Lagerbereiche 12, die zur gegenseitigen Artikulation mit ihnen gegenüberliegenden Lagerbereichen 13 des Tibiateils 11 geeignet und bestimmt sind, über einen ersten intercondylaren Führungsbereich 14, der zwischen den beiden Lagerbereichen 12 angeordnet ist und diese miteinander verbindet, über einen Brückenbereich 16, der die vorderen Enden der beiden Lagerbereiche 12 und den Führungsbereich 14 verbindet, und über einen Patella-Flansch 18. der sich oberhalb des Brückenbereichs 16 erstreckt und zur Aufnahme der Patella bestimmt ist. In bevorzugter Weise besitzen die Patella-Flansche der linken und rechten Femurteile Spuren bzw. Furchen 60 (Fig.4) an ihren vorderen Flächen, die unter einem Winkel von etwa 6° nach links bzw. rechts geneigt sind, um so eine anatomische Führung der Patella zu gestatten.

Dies ist der einzige Unterschied zwischen dem linken nnH dem rechter! Fcmuricii der bevorzugten Äustührungsform, und eine vollständig symmetrische Version mit einer nicht unter einem Winkel geführten Patella-Spur ist selbstverständlich möglich ebenso wie eine Weglassung des Patellaflanschs 18. Die äußeren Lagerflächen 46 der femoralen Lagerbereiche 12 besitzen eine Gestalt in sagitalen Ebenen, wie in F i g. 2 und 9 zu sehen ist. ähnlich derjenigen der natürlichen femoralen Gelenkknorren, wobei der rückwärtige Teil der Gestalt ein Kreisbogen ist. Der Femurteil 10 ist in bevorzugter Weise ein einstückiger Gußartikel aus einer chirurgischen Implantat-Metallegierung, wie beispielsweise eine Legierung auf Kobalt/Chrom-Basis, oder ein rostfreier Stahl. In bevorzugter Weise wird der Femurteil 10 auf Basis der chirurgischen Implantat-Legierung auf Kobalt/Chrom-Basis hergestellt, die von der Firma Howmedica Ina, New York unter der Bezeichnung Vitallium geführt wird.

Der Femurteil 10 kann an den Gele.ikknorren des resektierten Oberschenkels befestigt werden. Von den Innenflächen der Lagerbereiche 12 aus nach oben vorstehende, gerippte, verjüngte Zapfen 20 werden in entsprechenden Bohrungen aufgenommen, die in den Oberschenkelknochen eingebohrt sind. Die Rippen 22 der Zapfen 20 bilden einen Teil zur Verbesserung der Fixierung des Femurteils 10 am Oberschenkelknochen mittels eines Zements, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat. Ein Keil kann auch in den Flächen der in den Oberschenkel eingebohrten Bohrungen vorgesehen werden. Zusätzlich ist der Femurteil 10 mit Aussparungen 24 an den Innenflächen der Lagerbereiche 12 und des patella-Flanschs 18 vorgesehen, die Zement. Zement-Befestigur.gspolster oder als Alternative Knochengewebe-Einwuchspolster aufnehmen.

Der Führungsbereich 14 verfügt über eine nach unten konvexe, erste Femurteilführungsfläche 26, die dem Tibiateil 11 zugewandt ist, über eine intercondylare Hülse bzw. Kapsei 28. die nach unten zum Tibiatei! 11 hin offen ist und über hintere Verlängerungen 30 der Seitenwände 36 der Hülse bzw. Kapsel 28. Der Innenraum der Hülse bzw. Kapsel 28 ist durch eine zweite Femurteilführungsfläche 32 der Vorderwand, die obenliegende Wand 34, die Seitenwände 36 und die erste Femurteilführungsfläche 26 der Rückwand 38 begrenzt Wie aus F i g. 2 deutlich zu ersehen ist gehört der vordere Teil der Führungsfläche 26, d. h. der rechts von ihrem tiefsten Punkt gemäß F i g. 2 liegende Teil zur Rückwand 38 der Kapsel 28. Die Rückwand 38 der Kapsel 28 erstreckt sich ein kurzes Stück 62 über das vordere Ende der ersten Femur-Führungsfläche 26

hinaus, wie in Fig.2 dargestellt ist, bevor sie ihre Verbindung zu der obenliegenden Wand 34 der Kapsel 28 erreicht.

Der Tibiateil 11 verfügt über zwei in Abständen voneinander angeordnete, nach oben konkave Lagerbereiche 13, die zur Aufnahme der femoralen Lagerbereiche 12 dienen, und über einen zweiten intercondylaren Führungsbereich 15, der zwischen den beiden Lagerbereichen 13 angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Die Tibiateile einer linken und rechten Kniegelenkendoprothese sind bei dieser Ausführungsform austauschbar. Der Führungsbereich 15 verfügt über einen Brückenbereich 17, der die beiden Lagerbereiche 13 direkt über ihre Länge in der vorderen/rückwärtigen Richtung verbindet, und über einen intercondylaren Ständer 19, der in dem intercondylaren Raum des Femurteils 10 aufgenommen werden kann. Die Gestalt der Lagerflächen 21 der Lagerbereiche 13 in den sagittalen Ebenen, wie dies aus F i g. 2, 9 und 10 zu ersehen ist, fällt eng mit der Gestalt des mittleren und des vorderen Teils der Lagerflächen der femoralen Lagerbereiche 12 zusammen, um so bei gestrecktem Kniegelenk eine wesentliche Lastverteilung zu bewirken. Die Ähnlichkeit bzw. Gleichheit zwischen den Gestalten in den sagittalen Ebenen, nämlich der Lagerflächen 21 des Tibiateils 11 und der hinteren Abschnitte 46 der femoralen Lagerbereiche 12, bei gestreck-tem Knie ist deutlich in F i g. 9 zu ersehen. Der Tibiateil 11 ist aus einem biologisch verträglichen Polymer hoher Dichte, wie beispielsweise Polyäthylen hohen Molekulargewichts, hergestellt. Obwohl für den Femurteil Metall und den Tibiateil Kunststoff bevorzugt wird, kann dieses Verhältnis auch umgekehrt werden, so daß der Tibiateil aus Metall und der Femurteil aus Kunststoff bestehen. Darüber hinaus können für beide Teile auch andere Materialien verwendet werden, beispielsweise pyfoiyiischer oder glasiger Kohlenstoff oder keramisches Material.

Der Tibiateil 11 ist zur Befestigung an dem oberen Ende des resektierten Schienbeinknochens bestimmt und mit einem verhältnismäßig langen, nach unten vorstehenden Pflock 23 ausgestattet, der zur zementbefestigten Aufnahme in einem entsprechenden Loch bestimmt ist, das vom Chirurgen im oberen Ende des Schienbeinknochens ausgebildet wird. Ein Gitter 25 und Aussparungen 61 sind an den Seiten des Pflocks 23 und an der Unterseite der Lagerbereiche 13 vorgesehen, um Zement, Zement-Befestigungspolster oder Gewebe-Einwuchspolster aufzunehmen und so die Fixierung zu verbessern. Alternative Methoden zur Befestigung des Tibiateils am resektierten oberen Ende des Schienbeinknochens können ebenfalls angewandt werden, Beispielsweise können die Bereiche 13 und 15 von einer tibralen Platte bzw. Schale aus Metall aufgenommen und getragen sein, die über einen nach unten vorstehenden Pflock verfügt. Diese tibiale Schale kann am dem Schienbeinknochen mit Hilfe von Zement, Einwuchsgewebe oder anderen bekannten Mitteln befestigt sein.

Die Funktionsweise der Kniegelenkendoprothese 1 mit dem Femurteil 10, das mit dem Tibiateil 11 im Eingriff steht wird unter Bezugnahme auf die F i g. 9 und 10 erklärt die Längsschnitte durch die beiden im Eingriff stehenden Teile zeigen, und zwar bei unterschiedlichen Ausmaßen der Abbeugung ausgehend von der vollen Ausstreckung bis zur vollen Abbeugung. Die erste Femurteilführungsfläche 26 arbeitet in allen Phasen mit der ersten Ständerführungsfläche 27 zusammen, gleichgültig ob das Kniegelenk gestreckt

oder gebeugt ist, um eine nach vorn gerichtete Bewegung (beispielsweise ein Abrutschen) des Femurteils 10 gegenüber dem Tibiateil 11 zu verhindern. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, steht die konvexe erste Femurteilführungsfläche 26 bei Beginn der Abbeugung des Kniegelenks mit der ersten Ständerführungsfläche 27 i./ Berührung. Die miteinander in Berührung stehenden Führungsflächen 26 und 27 arbeiten zusammen, um eine rückwärtsgerichtete Bewegung des Berührungsbereichs der Lagerbereiche 12 auf den Lagerbereichen 13 bei Vergrößerung der Abbeugung des Knies zu bewirken. Es ist wichtig zu beachten, daß die intercondylaren Führungsbereiche 14 und 15 des Femur- und des Tibiateils 10 bzw. 11 im wesentlichen keine lasttragenden Bereiche sind, da der größte Teil der auftretenden Last von den Lagerbereichen 12 und 13 aufgenommen wird. Dies steht im Gegensatz zu der

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Bei der Ausführungsform der Fig. 1 — 12 ist die Gestalt der ersten Femurteilführungsfläche 26 in sagittalen Ebenen ein Kreisbogen, der sich über einen Winkel von etwa 180° erstreckt, und ist die erste Ständerführungsfläche 27, die mit der ersten Femurführungsfläche 26 zusammenarbeitet, in rückwärtiger Richtung nach unten geneigt. Wie in Fig. 1OA vergrößert dargestellt ist, ist das Krümmungszentrum 64 des Bogens, der die ersten Femurführungsfläche 26 in sagittalen Ebenen definiert, gegenüber dem Krümmungszentrum, 100 des Kreisbogens versetzt, der die rückwärtigen Teile der Flächen 46 in sagittalen Ebenen definiert. Wenn das Kniegelenk abgebeugt wird und sich der Femurteil 10 gemäß F i g. 1OA bis 1OF fortschreitend entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dem Tibiateil U verschwenkt, führt die Berührung zwischen den Führungsflächen 26 und 27 den Berührungsbereich der Lagerflächen der femnralen Lagerbereiche 12 auf den Lagerflächen 21 der tibialen Lagerbereiche 13 nach hinten. Ein gewünschtes Ausmaß dieser nach hinten gerichteten Verschiebung bei fortschreitender Abbeugung des Kniegelenks kann durch die exakte Gestaltung der Konfiguration und Anordnung der Führungsflächen 26, 27 und des hinteren Abschnitts 46 der femoralen Lagerbereiche 12 gesteuert werden.

Dieser Aspekt ist nicht auf die besonderen Konfigurationen der ersten Femurführungsfläche 26, des intercon- dylaren Ständers 19 und des hinteren Abschnitts 46 der femoralen Lagerbereiche 12 der Ausführungsform der Fig. 1 — 12 beschränkt. Jedoch müssen die Konfigurationen dieser Elemente derartig sein, daß die Berührung zwischen der konvexen Führungsfläche und der rückwärtigen Fläche des intercondylaren Ständers 19 zu einer rückwärtsgerichteten Bewegung des Bewegungsbereichs des Femurteils auf dem Tibiateil mit zunehmender Abbeugung des Kniegelenks führt Somit kann die Gestalt der ersten Femurführungsfläche 26 in sagittalen Ebenen beispielsweise eine Kurve sein, deren Zentrum etwa im selben Punkt in sagittalen Ebenen liegt wie der Kreisbogen, der die rückwärtigen Teile der Flächen des Abschnitts 46 definiert, wobei diese Kurve einen Radius besitzt, der von ihrem vorderen Ende aus zu ihrem rückwärtigen Ende hin zunimmt (d.h. eine Spirale). Wenn das Kniegelenk abgebeugt wird, wirkt die dabei mit dem intercondylaren Ständer 19 in Berührung stehende erste Femurführungsfläche 26 wie ein Nocken, um den Berührungsbereich des Femurteils 10 auf dem Tibiateil 11 nach hinten zu führen. Derjenige Bereich der ersten Ständerführungsfläche 27, der die erste Femurführungsfläche 26 berührt, muß in der sagittalen Ebene gesehen nicht immer nach unten und hinten geneigt sein; der genannte Bereich kann beispielsweise in bestimmten Situationen mit einer vorderen Ebene zusammenfallen. Die in den F i g. 1 — 12 dargestellte nach unten und nach hinten gerichtete Neigung wird jedoch bevorzugt, insbesondere dann, wenn der Abstand zwischen den mit dem Tibiateil 11 in Berührung stehenden hinteren Abschnitten 46 der femoralen Lagerbereiche 12 und der ersten Femurführungsfläche 26 abnimmt, sobald das Kniegelenk abgebeugt wird. Diese Abstandsabnahme bewirkt, daß sich der Berührungspunkt der ersten Femurführungsfläche 26 auf dem Ständer 19 nach unten bewegt; dadurch wird dann, wenn die erste Ständerführungsfläche 27 nach hinten und nach unten geneigt ist, der Berührungsbereich der hinteren Abschnitte 46 der femoralen Lagerbereiche 12 auf den Lagerflächen 21 der Lagerbereiche 13 rückwärts bewegt. Die erste Ständcrführungsfläche 27 muß selbstverständlich nicht eben sein. Die hinteren Abschnitte 46 der femoralen Lagerbereiche 12 können auch eine Kreisgestalt in sagittalen Ebenen über ihrer gesamten Länge vom vorderen bis zum hinteren Ende aufweisen, wobei die rückwärts gerichtete Führung ihres Berührungsbereichs mit dem Tibiateil 11 bewirkt ist, indem beispielsweise eine Exzentrizität der ersten Femurführungsfläche 126 wie oben beschrieben vorgesehen wird. Alternativ können die memoralen Lagerflächen bzw. -breiche eine in sagittalen Ebenen spiralförmige Gestalt aufweisen, wobei der Radius von ihren vorderen zu ihren rückwärtigen Enden hin abnimmt. Grundsätzlich sind alle Kombinationen der Konfigurationen der ersten Femurführungsfläche 26, der ersten Ständerführungs/Iäche 27 und der hinteren Abschnitte 46 möglich, die ;'.u einer rückwärts gerichteten Führung des Berührungsbereichs der Lagerbereiche 12 auf den Lagerbereichen :I3 bei zunehmender Abbeugung des Kniegelenks führen. Unabhängig von der gewählten Konfiguration ist es nicht notwendig, daß der Führungsbereich 14 des Femurteils 10 eine intercondylare Hülse bzw. Kaps;el besitzt. So können beispielsweise die Vorderwand 312, die obenliegende Wand 34 und die Seitenwände 36 der Kapsel 28 gemäß Fig.2 entfallen oder gegen eine andere Konfiguration ausgetauscht werden, die mit dem intercondylaren Ständer 19 nie in Berührung kommt. Bevorzugt wird, daß der Führungsbereich 14 eine intercondylare Hülse bzw. Kapsel wie die Kapsel '2S gemäß Fig.2 aufweist, nämlich für eine zusätzliche Stabilität gegen unerwünschte Bewegungen. Die Funktion des intercondylaren Ständers 19 können auch Führungsflächen übernehmen, die von dem Femurteil 10 unddem Tibiateil 11 getragen sind. Die Führungsflächen müssen nicht stets in den intercondylaren Bereichen des Tibia- bzw. Femurteils angeordnet sein, und die von dem Femurteil 11 getragene Führungsfläche muß nicht stets konvex sein.

Obwohl die Lagerflächen 21 des Tibiateils 11 im allgemeinen in sagittalen Ebenen nach oben konkav gekrümmt sind, sind stets gesehen in sagittalen Ebenen abgeflachte Bereiche der Lagerflächen 21 etwa an der Mitte der Lagerbereiche 13 und etwas hinter denselben möglich. Durch solche teilweise abgeflachte Lagerflächenbereiche wird ein leichteres Abrollen des Femurteils 10 auf dem Tibiateil 11 bei Abbeugung des Kniegelenks erreicht Auch kann zur Reduzierung der Abnutzung der konvexen Femurführungsfläche 26 aiuf dem intercondylaren Ständer 19 die erste Ständerführungsfläche 27 als konkave Fläche (gesehen in sagittalen

Ebenen) der konvexen Femurführungsfläche 26 gegenüberstehen, wodurch der Berührungsbereich zwischen der ersten Femurführungsflächen 26 und der ersten Ständerführungsfläche 27 vergrößert wird.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 — 12 steht die intercundylare Kapsei 28 in losem Gleiteingriff mit dem intercondylare.i Ständer 19, wenn das Kniegelenk gestreckt ist. Das heißt, der Ständer 19 ist innerhalb der Kapsel 28 nicht reibungsbehaftet festgehalten. Gemäß F i g. 1 -12 sind die obere Wand 34, die Seitenwände 36, die Vorderwand 32 (zweite Femurführungsfläche) jeweils der Kapsel 28 und die entsprechende obere Fläche 29, die Seitenflächen 31 und zweite Führungsfläche 33 des Ständers 19 im wesentlichen eben und rechtwinklig zueinander angeordnet, wobei die zweite Femurführungsfläche 32 und die zweite Ständerführungsfläche 33 im wesentlichen parallel zu frontalen Ebenen verlaufen. Es sind aber auch beispielsweise gekrümmte bzw. gewölbte oder geneigte Flächen- bzw. V/andgcstaitungen als Ersaiz für die eben genannten Gestaltungen möglich. Ein sehr kleines Spiel besteht zwischen der ersten Ständerführungsfläche 27 und der ersten Femurführungsfläche 26, zwischen der oberen Ständerfläche 29 und der oberen Kapselwand 34 und zwischen der zweiten Ständerführungsfläche 33 und der zweiten Femurführungsfläche 32 bei vollständiger Ausstreckung des Kniegelenks. Das Spiel zwischen den Seitenflächen 31 und den Seitenwänden 36 ist etwas größer. Die obere Wand 34 der Kapsel 28 arbeitet mit der oberen Fläche 29 des Ständers 19 zusammen, um eine Verschwenkung des Schienbeins in der sagittalen Ebene gegenüber dem Oberschenkelknochen über die vollständige Ausstreckung hinaus im wesentlichen zu verhindern (d. h. eine Verschwenkung des Oberschenkelknochens im Uhrzeigersinn gegenüber dem Schienbein über die in F i g. 9 dargestellte Position hinaus). Die zweite Femurführungsfläche 32 arbeitet mit der zweiten Ständerführungsfläche 33 zusammen, um eine nach hinten gerichtete Bewegung des Femurteils 10 gegenüber dem Tibiateil 11 zu verhindern, wenn das Kniegelenk ausgestreckt ist. Sobald das Kniegelenk jedoch gebeugt wird und die erste Femurführungsfläche 26 und die erste Ständerführungsfläche 27 miteinander in Eingriff kommen, hebt sich die vordere Wand 32 der Kapsel 28 vom Ständer 19 ab; dabei stört sie die gewünschte rückwärts gerichtete Führung des Femurteils 10 auf dem Tibiateil 11 in der obigen beschriebenen Weise nicht. Die Kapselseitenwände 36 und ihre Verlängerungen 30 arbeiten mit den Seitenflächen 31 des Ständers 19 zusammen, um die seitliche Bewegung des Femurteils 10 gegenüber dem Tibiateil 11 zu begrenzen. Ein bestimmter seitlicher Feiheitsgrad der Bewegung zwischen Femurteilen 10 und Tibiateil 11 sollte jedoch vorgesehen sein. Die beiden Femurführungsflächen 26 und 32 arbeiten mit den beiden Ständerführungsflächen 27 und 33 zusammen, um die Verschwenkung des Tibiateils 11 gegenüber dem Femurteil 10 um die Längsachse des Schienbeins einzuschränken, wenn das Kniegelenk gestreckt ist. Diese Einschränkung ist jedoch reduziert, wenn das Kniegelenk gebeugt wird und sich die zweite Femurführungsfläche 32 von der zweiten Ständerführungsfläche 33 abhebt Nach einem gewissen Ausmaß des Abbeugens (um etwa 45°) wird diese Einschränkung der Verschwenkbewegung gänzlich aufgehoben. Die erste Ständerführungsfläche 27 kann selbstverständlich eben sein, jedoch wird eine in Querrichtung konvexe Form bevorzugt, um eine Verschwenkung des Tibiateils 11 gegenüber dem Femurteil 10 um die Längsachse des Schienbeins zr ermöglichen, wenn das Kniegelenk nicht vollständig ausgestreckt ist. Auch kann die erste Femurführungsfläche 26 in Ebenen im wesentlichen in Längsrichtung konkav gekrümmt sein, um so ihren Berührungsbereich mit der in Querrichtung konvexen ersten Ständerführungsfläche 27 zu vergrößern, wodurch die gegenseitige Abnutzung reduziert wird.
Ungeachtet der exakten Gestaltung des intercondylaren Ständers 19 oder der intercondylaren Kapsel 28 sorgt die gegenseitige Zusammenwirkung der intercondylaren Führungsbereiche 14 und 15 zusätzlich zu der gewünschten rückwärts gerichteten Führung des Femurteils 10 auf dem Tibiateil 11 beim Abbeugen des Kniegelenks für eine im hohen Maße erwünschte Stabilität gegen unerwünschte Bewegungen und Verschiebungen des Kniegelenks, ohne daß die Kniegelenkendoprothese für einen Patienten übermäßig restriktiv, lästig oder unbequem ist. Die erhöhte Stabilität kompensiert den Verlust der ügamenta cruciata, die durchtrennt oder abgelöst werden müssen, die andererseits jedoch häufig bereits nutzlos geworden sind.

In F i g. 13 sind für eine modifizierte Kniegelenkendoprothese der Femurteil 50 und der Tibiateil 51 dargestellt. Diese Ausführungsform ist zur Verwendung besonders dann geeignet, wenn die Stabilität weitergehen soll als die der Ausführungsform gemäß Fig. 1 — 12. Ein zweiter intercondylarer Führungsbereich 55 besteht zusätzlich zu dem intercondylaren Ständer 59 und einem die beiden Lagerbereiche 53 verbindenden Brückenbereich in einer gewölbten, konkaven, nach oben gerichteten tibialen Mulde 81, die hinter dem Ständer 59 liegt und zur Aufnahme einer konvexen zweiten Femurführungsfläche 66 des Femurteils 50 bestimmt ist, um eine nach hinten gerichtete Verschiebung des Femurteils 50 gegenüber dem Tibiateil 51 zu verhindern. Die konvexe zweite Femurführungsfläche 66 erstreckt sich in sagittalen Ebenen über einen Winke! von etwa 240°, so daß der hintere Wandabschnitt 83 der Mulde 81 mit einer gewölbten, konvexen Fläche in Berührung kommt, wenn sich das Kniegelenk beim Abbeugen nach hinten zu verschieben droht. Der Krümmungsradius des hinteren Wandabschnitts 83 der Mulde 81 ist ausreichend groß, um bei zunehmendem Abbeugen des Kniegelenks die gewünschte nach hinten gerichtete Bewegung des Berührungsbereichs der femoralen Lagerbereiche 52 auf den tibialen Lagerbereichen 53 nicht zu stören. Die zur Erzielung dieser gewünschten rückwärts geführten Bewegung verwendeten Mittel sind im allgemeinen dieselben wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 — 12. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die konvexe zweite Femurführungsfläche 66 über einen Winkel von 360°, und ist sie somit äquivalent zu einer Welle, die von dem Femurteil 50 getragen ist.

Beachtenswert sind auch die am besten aus F i g. 11 und 12 zu ersehenden Gestaltungen der hinteren Abschnitte 46 der femoralen Lagerbereiche 12 in Querschnitten durch die beiden femoralen Lagerbereiehe 12 und der entsprechenden Lagerflächen 21 der tibialen Lagerbereiche 13 in Querschnitten durch die beiden tibialen Lagerbereiche 13 und das Verhältnis zwischen diesen Gestaltungen, die nicht etwa auf die Ausführungsformen der Fig. 1 — 13 oder irgendeine andere besondere Kniegelenkendoprothesengestaltung beschränkt sind.

Gemäß Fig.3, 4 und 11 besitzt jeder der hinteren Abschnitte 46 der femoralen Lagerbereicbe 12 eine

lach außen konvexe, seitlich innere Zone 40 und eine -ach außen Konvexe seitlich äußere Zone 42, deren isrümmungsradius größer als derjenige der inneren Zone 40 ist (F i g. 3). Die beiden äußeren Zonen 42 sind in der Ebene der F i g. 11 (eine querverlaufende Ebene durch die beiden Bereiche 12) durch Bögen desselben Kreises 102 definiert, der in der Symmetrielängsebene liegt; in Fig. 11 ist die Mittellinie mit 104 bezeichnet. Jede der Lagerflächen 21 der tibialen Lagerbereiche 13 besitzt eine nach außen konkave, seitlich innere Zone 35 und eine nach außen konkave, seitlich äußere Zone 37, deren Krümmungsradius größer als derjenige der inneren Zone 35 ist (F i g. 4). Die beiden äußeren Zonen 37 sind in der Ebene der F i g. 11 (eine querverlaufende Ebene durch die beiden Bereiche 13) durch Bögen desselben Kreises 106 definiert, der in der Symmetrielängsebene liegt. Die Krümmungsradien der Kreise 102 und 104 sind über die gesamte Länge der fernoralen und tibialen Lagerbereiche 12 und 13 in der vorderen/rückwärtigen Richtung konstant, und der Krümmungsradius des Kreises 106 ist etwas größer als der des Kreises S02. Demzufolge ist eine Verschwenkung des Tibiateils 11 gegenüber dem Femurteil 10 um die Längsachse des Schienbeins infolge der Nähe des Berührungsbereichs (der Bereiche 39 in Fi g. 12) der femoralen Lagerbereiche 12 auf den tibialen Lagerbereichen 13 zur Längsachse des Schienbeins möglich; darüber hinaus ist

ι« eine Varus/valgus-Bewegung von einigen Grad (etwa 3° plus oder minus) möglich, ohne daß einer der hinteren Abschnitte 46 der femoralen Lagerbereiche 12 sich über die entsprechende tibiale Lagerfläche 21 abhebt.

Die Ausdrücke vorn, hinten, oben, unten etc., die eine

i) bestimmte Richtung bezeichnen, betreffen die Stellungen der Femur- und Tibiateile bei Ausstreckung, es sei denn der Zusammenhang läßt klar und deutlich etwas anderes erkennen

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kniegelenkendoprothese, mit einem am knieseitigen Ende des Oberschenkelknochens zu befestigenden Femurteil, mit einem am knieseitigen Ende des Schienbeinknochens zu befestigenden Tibiateil, mit einem Paar in Abständen voneinander angeordneter Lagerbereiche an jedem der beiden Teile, wobei die des Femurteils konvex und die des Tibiateils konkav gekrümmt gestaltet sind und die Lagerbereiche beider Teile in einer verschwenkbaren gegenseitigen Berührung über einen Berührungsbereich während ihrer Benutzung stehen, mit einem zwischen den beiden Lagerbereichen des Tibiateils angeordneten und zwischen den beiden Lagerbereichen des Femurteils aufgenommenen Ständer mit Ständerführungsflächen und mit Femurführungsflächen zwischen den beiden Lagerbereichen des Femurteils, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Ständerführungsfläche (27, 67) nach unten und htnien geneigt uvid eine zweite Ständerführungsfläche (33) vertikal ausgerichtet ist daß eine erste Femurführungsfläche (26) eine konvexe Fläche ist, die der ersten Ständerführungsfläche (27, 67) zugewandt ist, daß die zweite Femurführungsfläche (32) der zweiten Ständerführungsfläche (33) in Strecklage des Kniegelenks gegenüberliegt und daß jeder der Lagerbereiche (12) des Femurteils (10) einen konvexen hinteren Abschnitt (46) mit einem Krümmungszentrum (100) aufweist, das gegenüber dem Krümmungszentrum (64) der ersten konvexen Femurführungsfläche (26) versetzt ist.

2. Prothese nach Anspruch 1, Hadurch gekennzeichnet, daß die erste konvexe Femurführungsflä- js ehe (26) mindestens ein Abschnitt der Fläche eines Kreiszylinders ist und daß die Längsachse dieses Kreiszylinders das Krümmungszentrum (64) der konvexen ersten Femurführungsfläche (26) ist.

3. Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ständerführungsfläche (27) in seitlicher Richtung des Kniegelenks konvex gekrümmt ist.

4. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ständerführungsfläche (67) die vordere Fläche einer nach oben gerichteten Mulde (81) mit einem hinteren Wandabschnitt (83) ist und daß die konvexe zweite Femurteilführungsfläche (66) in der Mulde (81) aufgenommen ist. in