DE29903767U1

DE29903767U1 - Kniegelenkendoprothese

Info

Publication number: DE29903767U1
Application number: DE29903767U
Authority: DE
Original assignee: Plus Endoprothetik AG
Current assignee: Smith and Nephew Orthopaedics AG
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2009-03-03

Description

Meissner,

Anwaltssozietät GbR

Postfach 860624
81633 München

Anmelderin

PLUS Endoprothetik AG 02. März 1999

Erlenstraße 4 b M/PLU-105-DE

CH-6343 Rotkreuz MB/PO/HZ/ir

Kniegelenkendoprothese

Bes ehre ibung

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenkendoprothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kniegelenkendoprothesen zum Ersatz von Kniegelenken umfassen (im Falle einer Totalprothese) eine am Femur befestigte Komponente, den sogenannten Femurschlitten, eine an der Tibia befestigte Tibiakomponente sowie eine Patellakomponente. Derartige Kniegelenkendoprothesen sind seit langem bekannt und Gegenstand ständiger Weiterentwicklung im Interesse einer verbesserten anatomischen Funktionalität, längerer Haltbarkeit, besserer Patientenverträglichkeit und geringeren Herstellungs- und Implantationsaufwandes.

Dennoch gibt es bei den bekannten Knieendoprothesen eine nicht unbeträchtliche Anzahl vorzeitiger Ausfälle zu verzeichnen, die in wissenschaftlichen Veröffentlichungen vielfach auf eine femurale und tibiale Osteolyse (Knochengewebsabbau) zurückgeführt werden. Als Ursache hierfür wird von mehreren Autoren die Ablagerung von Polyethylenabrieb vom PE-Kunststoffeinsatz (Insert oder Inlay) der Tibiakomponente angegeben. Dieser Polyethylenabrieb wird primär der Reibung zwischen dem Tibia-Insert und dem Femurschlitten zugeschrieben.

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Bei den gattungsgemäßen Kniegelenkendoprothesen vom sogenannten &ldquor;posterior stabilized"-Typ hat der Insert oder das Inlay des Tibiateils einen in der Symmetrieebene hochgezogenen Steg oder Zapfen, gegen den der Femurschlitten läuft und der ein Abgleiten des Femurs nach anterior verhindert. Der hieran angepaßte Femurschlitten weist einen Kasten auf, der den Zapfen teilweise umschließt und die Kopplung zwischen beiden Teilen herstellt. Bei bekannten Anordnungen dieser Art wurden am besagten Zapfen oder Steg relativ starke Abnutzungs-erscheinungen festgestellt, die auch mit einem - nach obigem höchst unerwünschten - Polyethylenabrieb einhergehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich der Patientenverträglichkeit und des weitgehenden Aus-Schlusses frühzeitiger Funktionsausfälle verbesserte Kniegelenkendoprothese anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Kniegelenkendoprothese mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, die Abnutzung im Zapfenbereich des PE-Inserts durch eine solche geometrische Ausbildung der Zapfenseitenflächen (und gegebenenfalls bis zu einem gewissen Grade auch der diesen benachbarten Seitenflächenbereiche des Femurschlitten-Kastens) zu minimieren, die punkt- oder linienförmige Berührungen zwischen dem Zapfen und den Kastenseitenwänden mit den damit verbundenen hohen Flächenpressungen und Deformations- bzw. Abrieberscheinungen weitgehend verhindert. Die Krümmung der Zapfen-Seitenflächen ist im Querschnitt insbesondere kreissegmentförmig, wobei die Krümmungsmittelpunkte den Drehpunkten einer Innen- bzw. Außenrotation des Tibiateils entsprechen. In einer weiter bevorzugten Ausführung sind die Zapfen-Seitenflächen im wesentlichen zylindersegmentförmig ausgebildet. Die Abstimmung der

Meissner, Bolte & Partner

Zapfengröße und der Krümmung der Zapfenseitenflachen auf die Breite des Femurschlitten-Kastens wird derart vorgenommen, daß das Tibiateil in einem Winkelbereich von etwa +_ 10° gegenüber dem Femurschlitten rotierbar ist.
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Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführung die Übergangsbereiche zwischen dem Zapfen und den Kondylenflachen sowie zwischen den Kondylenflachen des PE-Inserts verrundet. Dies hat die Wirkung, daß bei einer Innen-/Außenrotation zwischen dem Femurschlitten und dem Tibiateil· bei Überschreitung des berührungsfreien Verdrehwinkelbereiches dann eine Art Schraubbewegung derart stattfindet, daß das Tibiateil zunehmend aus dem Femurschlitten herausgedreht wird. Dadurch kommt es zu einer Verspannung der Kapsel- und Seitenbänder, welche einer weiteren Verdrehung einen zunehmenden Widerstand entgegensetzt. Die Verdrehungen werden somit im Sinne eines Abbremsens begrenzt, bevor Femur und Tibia durch die Anschlagwirkung des Zapfens abrupt gestoppt werden. Diese Wirkung der Verrundungsbereiche am Ansatz des Zapfens und zwischen den Kondylenflachen entfaltet sich besonders vorteilhaft in der Kombination mit der Verrundung der Zapfen-Seitenflächen, indem ein gradueller Übergang zwischen einer berührungsfreien Verdrehung bei kleinen Verdrehwinkeln und einer reibungs- und spannungsbelasteten weiteren Verdrehung bei größeren Verdrehwinkeln erreicht wird.

Vorteilhafterweise weist das PE-Insert auch in den freien (nicht in der Tibia-Plattform aufgenommenen) Kantenbereichen Verrundungen bzw. Facettierungen auf, durch die die Gefahr von Gewebeirritationen verringert wird. Durch eine Verrundung der Kondylenflachen im Coronalschnitt wird die Konformität zum Femurschlitten verbessert. Auch diese Maßnahmen tragen insgesamt zur Erhöhung der Patientenverträglichkeit und Langlebigkeit der Kniegelenkendoprothese bei.

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Zweckmäßigerweise wird durch eine Abschrägung der anterioren Kantenfläche des Femurschlitten-Kastens korrespondierend zur Neigung des Zapfens des Tibiateils die Kastengröße reduziert und eine flächige Aufnahme im gestreckten Zustand erreicht. Im Hinblick auf die Vereinfachung der Herstellung und der Lagerhaltung ist eine Ausführung des Tibiateils bevorzugt, bei der das PE-Inlay bezüglich einer anterior-posterioren Mittenebene symmetrisch, die Tibia-Plattform aber - als Links-/Rechts-Variante - asymmetrisch ausgebildet ist.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.' Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine skizzenhafte Gesamtansicht

(Sagittalschnitt) der vorgeschlagenen Kniegelenkendoprothese,

Fig. 2a-d verschiedene Ansichten des Femurschlittens der Anordnung aus Fig. 1, nämlich eine Rückansicht (von dorsal - Fig. 2a), einen Sagittalschnitt (Fig. 2b), eine Schrägansicht von proximal (Fig. 2c) sowie eine Schrägansicht von distal (Fig. 2d),
Fig. 3a

und 3b eine Draufsicht auf die Tibia-Plattform aus

Fig. 1 bzw. eine Vorderansicht (von ventral) derselben und
Fig. 4a

und 4b eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht des

PE-Inserts der Tibiakomponente aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist grob schematisch der grundsätzliche Aufbau einer Kniegelenkendoprothese 100 dargestellt, die aus einer am Ober-

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schenkelknochen (Femur) F befestigten Femurkomponente 200, auch bezeichnet als Femurschlitten, und einem am Unterschenkel (der Tibia) C befestigten Tibiateil besteht, welches eine Tibia-Plattform 300 mit einem auch als Insert oder Inlay bezeichneten Kunststoffeinsatz 400 und einen an der Tibia-Plattform angebrachten Tibia-Stiel bzw. ein Tibia-Schild 500 umfaßt.

Die Ausbildung des Femurschlittens 200 ist in den Fig. 2a - 2d genauer dargestellt, von denen Fig. 2a eine Vorderansicht, Fig.

2b eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie A-A in Fig. 2a und die Figuren 2c und 2d perspektivische Darstellungen sind. Der Femurschlitten 200 umfaßt zwei Kondylenschalen 201 und 202, die anterior (ventral) durch ein Patellaschild 203 starr miteinander verbunden sind, welches in dorsaler Richtung in einen im Querschnitt annähernd trapezförmigen Femurschlitten-Kasten 204 (am besten zu erkennen in Fig. 2b und 2c) übergeht. Die Kondylenschalen 201, 202 bilden im dorsalen Bereich dorsale Gleitflächen 201a, 202a, auf denen bei einer Flexion des künstlichen Kniegelenkes korrespondierende Kondylenflachen des Tibiateils (siehe Fig. 4a und 4b und Beschreibung weiter unten) ablaufen. Von Bedeutung für die weitere Erläuterung der Ausführungsform ist, daß der Femurschlitten-Kasten 204 eine geneigte anteriore Kastenfläche (deren Vorteile weiter oben bereits erwähnt wurden) 204a und im wesentlichen ebene Seitenflächen 204b, 204c aufweist.

In Fig. 3a und 3b ist die Tibia-Plattform 300 in einer Draufsicht sowie einer Vorderansicht (in dieser zusammen mit dem Tibia-Stiel 500) skizzenhaft dargestellt. Durch einen Rand- bzw. Umfassungsbereich 301 mit lokal unterschiedlicher Stärke, dessen Außenkontur somit einen anderer Verlauf als die Innenkontur hat, wird eine bezüglich einer Mittenebene bzw. Mittellinie S symmetrische Innenkontur, jedoch asymmetrische Außenkontur bestimmt. Innerhalb des Randbereiches 301 ist eine ebene, auf ei-

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nen sehr geringen Rauheitswert von unter 0,8, bevorzugt von unter 0,2, geglättete Auflage- bzw. Kontaktfläche 302 für den Polyethylen-Insert 400 (siehe Fig. 1 sowie Fig. 4a und Fig. 4b) gebildet. Die Form des Tibia-Stiels 500, die in praktisch relevanten Ausführungen durch das Vorhandensein mehr oder weniger ausgeprägter Flügelabschnitte (nicht dargestellt) gekennzeichnet ist, ist im Zusammenhang mit der Ausführung der Erfindung nicht bedeutsam und wird daher hier nicht genauer gezeigt und beschrieben.

Die Fig. 4a und 4b zeigen in einer Seitenansicht bzw. einer (leicht geneigten) Draufsicht eine vorteilhafte Ausführung des Polyethylen-Inserts 400, der in die Tibia-Plattform 300 eingeklickt bzw. eingeschnappt wird. In eine Grundplatte 401 aus hochdichtem Polyethylen sind zwei konkav gekrümmte Kondylenflächen 402, 403 (deren Formgebung an die Außenkontur der Kondylenschalen des Femurschlittens angepaßt ist) eingeformt, aus denen sich im mittleren Bereich um die Symmetrieebene S' des Inserts 400 ein Steg 404 erhebt, der im anterioren Bereich zu einem Zapfen 405 geformt ist. Der Zapfen 405 hat eine geneigt zur Ebene der Grundplatte 401 stehende anteriore Begrenzungsfläche 405a, eine im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Grundplatte verlaufene posteriore Begrenzungsfläche 405b und zwei im Querschnitt kreissegment-förmig gekrümmte, konvexe Seitenflächen 405c und 405d.

Im zusammengefügten Zustand der Kniegelenkendoprothese 100 greift der Zapfen 405 des Inserts 400 in den Kasten 204 des Femurschlittens 200 ein und führt - zusammen mit dem restlichen Bereich des Steges 404, in den er ausläuft - das Tibiateil gegenüber der Femurkomponente und stellt eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden her. Der Zapfen 405 verhindert zudem ein Abgleiten des Femurs nach anterior. Die Krümmung der Seitenflächen 405c, 405d des Zapfens 405 ist derart bemessen, daß

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die Tibia und damit das Tibiateil gegenüber dem Femurschlitten (und damit dem Femur) um ca. +_ 10° rotierbar ist, ohne daß der Femurkasten 204 anterior oder posterior an den Seitenflächen
405c, 405d des Zapfens anschlägt.
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Wie aus Fig. 4b auch ersichtlich ist, sind die Übergangsbereiche zwischen dem Zapfen 405 bzw. dem restlichen Bereich des
Steges 404 zu den Kondylenflachen 402, 403 abgerundet, wodurch der bereits weiter oben erläuterte Effekt einer Abbremsung von über den genannten Winkelbereich hinausgehenden Verdrehungen
der Prothesenkomponenten erreicht wird.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das oben erläuterte Ausführungsbeispiel· beschränkt, sondern auch in einer Vielzahl von Modifikationen möglich. Insbesondere ist die spezifische

Formgestaltung und Dimensionierung der -Teile gegenüber dem gezeigten Beispiel abwandelbar.

Meissner, Bolte & Partner

M/PLU-105-DE

zugszeichenliste

100	Kniegelenkendoprothese
200	Femurschlitten
201, 202	Kondylenschalen
201a, 202a	dorsale Gleitflächen
203	Patellaschild
204	Femurschlitten-Kasten
204a	anteriore Kastenfläche
204b, c	Seitenflächen
300	Tibia-Plattform
301	Rand- bzw. Umfassungsbereich
302	Auflage- bzw. Kontaktfläche
400	Kunststoffeinsatz (PE-Insert
401	Grundplatte
402, 403	Kondylenflächen
404	Steg
405	Zapfen
405a	anteriore Begrenzungsfläche
405b	posteriore Begrenzungsfläche
405c, d	Seitenflächen
500	Tibia-Stiel

F T S, S'

Oberschenkelknochen (Femur) Unterschenkelknochen (Tibia! Mittenebene/Symmetrieebene

Claims

Meissner, Anwaltssozietät GbR Postfach 860624 81633 München Anmelderin PLUS Endoprothetik AG 02. März 1999 Erlenstraße 4 b M/PLU-105-DE CH-6343 Rotkreuz MB/PO/HZ/ir Kniegelenkendoprothese Ansprüche

1. Kniegelenkendoprothese (100) aufweisend

- einen Femurschlitten (200) mit zwei konvex gewölbten Kondylenschalen (201, 202), die anterior durch ein Patellaschild (203) starr miteinander verbunden sind und zwischen denen ein Femurschlitten-Kasten (204) gebildet ist, und

- ein Tibiateil mit einem in einer Tibia-Plattform (300)

eingefügtem Kunststoffeinsatz (400), insbesondere aus hochdichtem Polyethylen, der einen aus zwei Kondylenflachen (402, 403) sich erhebenden Zapfen (405) zum Eingriff in den Femurschlitten-Kasten (204) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (405) des Tibiateils (300, 400, 500) konvex gekrümmte Seitenflächen (405c, 405d) aufweist und/oder der Femurschlitten-Kasten (204) konkav gekrümmte Seitenflächen aufweist, derart, daß das Tibiateil (300, 400, 500) gegenüber dem Femurschlitten um einen im wesentlichen durch die Krümmung der Zapfen-Seitenflächen bzw. der Kasten-Seitenflächen bestimmten Winkelbereich ohne Berührung zwischen Tibiateil (300, 400, 500) und Femurschlitten frei rotierbar ist.

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2. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen-Seitenflächen (405c, 405d) im Querschnitt kreissegmentförmig gekrümmt sind, wobei die Krümmungsmittelpunkte die Drehpunkte einer Innen- bzw. Außenrotation des Tibiateils sind.

3. Kniegelenkendoprothesen nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen-Seitenflächen im wesentlichen zylindersegmentförmig ausgebildet sind.

4. Kniegelenkendoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Tibiateil (300, 400, 500) in einem Winkelbereich von + 10°, bezogen auf die Normalposition, gegenüber dem Femurschlitten (200) rotierbar ist.

5. Kniegelenkendoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen dem Zapfen (405) und den Kondylenflächen (402, 403) sowie zwischen diesen verrundet ausgebildet sind.

6. Kniegelenkendoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüchen,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der freien Kanten des Kunststoffeinsatzes (400) facettiert oder abgerundet ist.

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7. Kniegelenkendoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß eine anteriore Kastenfläche (204a) des Femurschlitten-Kastens (204) korrespondierend zur Neigung einer korrespon dierenden anterioren Begrenzungsfläche (405a) des Zapfens (405) abgeschrägt ist.

8. Kniegelenkendoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffeinsatz (400) bezüglich einer anteriorposterioren Mittenebene (S') symmetrisch und die Tibia-Plattform (300) asymmetrisch ausgebildet ist. 15