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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Kniegelenkprothese nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches, also eine Prothese mit achsfreiem Gelenk.
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Bekannt ist eine Endoprothese für ein menschliches Knie-oder Ellenbogengelenk
aus der DE-PS 22 3Q 734. Beim Einsetzen dieser Knieprothese soll möglicherweise
nur das vordere Kreuzband durchtrennt werden und vorzugsweise die verbleibenden
kollateralen Bänder, Muskeln, die Patella u.ä. erhalten bleiben. Zur Bewegungseingrenzung
des Gelenkes sind an der Schienbeinplatte Führungsflächen vorgesehen, die beim natürlichen
Schienbein nicht vorkommen und die zum Teil in der Breite über die am Oberschenkel
angebrachten Gelenkkufen hinausragen. Damit dadurch das ganze Gelenk nicht zu groß
wird, wird die Oberschenkelknochenkomponente kleiner als lebensgroß gestaltet. Dadurch
steigt aber die Flächenbelastung, was zur Verkürzung der Lebensdauer führen kann.
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Bekannt ist weiterhin aus der DE-OS 29 19 803 eine Kniegelenkprothese
im wesentlichen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des vorliegenden Patentanspruches.
Dabei ist die Überbrückung zwischen den Gelenkkufen des Oberschenkelteils kastenförmig
ausgebildet und eine bei Gelenkstreckung ungefähr senkrecht stehende Kastenwand
bildet den dann an dem Höcker zwischen den Gelenkpfannen anliee genden Anschlag.
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Es hat sich gezeigt, daß das unvermittelte Anschlagen der Wegbegrenzungsmittel
an dem Höcker eine starke, schlagartige Belastung für die Kniegelenkprothese und
somit auch für deren Verankerung in den Knochen bildet. Wegen der wirksamen Hebelverhältnisse
sind die auftretenden Kraftspitzen unverhältnismäßig groß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniegelenkprothese
zu schaffen, bei der die Schwenkbewegung des Unterschenkels mit dem Erreichen der
vollständigen Gelenkstreckung sanft erfolgt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kniegelenkprothese mit den Merkmalen
des Patentanspruches. Dabei kann die Kniegelenkprothese ansonsten in fast allen
Einzelheiten genau dem natürlichen Kniegelenk nachgebildet sein. Sie wird so eingesetzt,
daß die natürlichen Kniegelenkseitenbänder in ihrer Form, in ihrem Verlauf und ihrer
Funktion erhalten bleiben. Entsprechend ausgebildet sind die Resektionslinien am
natürlichen Knochen, die beim Oberschenkel als jeweils drei senkrecht aufeinanderstehende
Ebenen technisch einfach auszuführen sind. Die Erhaltung der Seitenbänder erfordert
eine Begrenzung der Querabmessung der Kniegelenkprothese, d.h. der Abmessung zwischen
lateralen einerseits und medialen Seitenbändern andererseits. Im übrigen aber kann
die Kniegelenkprothese die Abmessungen eines durchschnittlich großen natürlichen
Kniegelenkes haben.
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Das vordere Schild der Kniegelenkprothese, das gleichzeitig das Gleitlager
für die Kniescheibe bildet, ist bevorzugt dem natürlichen Kniegelenk nachgebildet
und hat damit für die meisten Kniescheiben eine gute Paßform.
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Bei besonders stark deformierten Kniescheiben ist bevorzugt auch die
Rückfläche der Kniescheibe durch ein Kunststoffteil ersetzt. Die Gelenkrollen des
oberen Prothesenanteiles sind ebenfalls dem natürlichen Gelenk genau nachgebildet,
und zwar bezüglich der Asymmetrie in den verschiedensten Richtungen ebenso wie bezüglich
der Gesamtgröße. In Querrichtung ist jedoch im Vergleich zu den natürlichen Knochenverhältnissen
eine Abmessungsverringerung vorgesehen, da sonst nicht die etwa in Gelenkrollenmitte
seitlich ansetzende Seitenbänder erhalten bleiben können.
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Wie beim natürlichen Gelenk erlaubt.auch die Kniegelenkprothese bei
Beugestellung eine Drehbewegung des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel, wobei
die Gelenkrollen nur punkt- bis linienförmigen Kontakt mit den Gelenkpfannen des
Schienbeinkopfes haben und erst in den letzten 300 der Streckbewegung die volle
Auflage auf den Gelenkpfannen aus Polyäthylen erreichen. Daraus resultiert im Zusammenwirken
mit der auch beim künstlichen Gelenk durch die Gelenkkapsel gebildeten Flüssigkeit
(Gelenkschmiere) ein günstiger Bewegungsablauf sowie eine Dämpfungswirkung.
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Die Beugung wird nicht durch die Kniegelenkprothese selbst, sondern
durch die Knochenteile oder angrenzenden Weichteile in ihrem Ausmaß begrenzt. Die
Streckung ist bei 1800 vollständig erreicht. Ausgehend von der Faststrekkung, d.h.
von einem Beugewinkel von 170 bis 175°, wird bei der Kniegelenkprothese wie beim
natürlichen Kniegelenk eine Dämpfung der Streckung dadurch erreicht, daß sich der
Oberschenkelansatz
der Seitenbänder nach oben hebt und somit die Seitenbänder strafft, was zu einer
Milderung des Anschlagens führt0 Der Höcker auf dem Mittelsteg des Schienbeinlagere
begrenzt dann endgültig die Streckung.
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Die zuvor besch#iebene Dämpfung des Anschlagens erfolgt abhängig von
der Form der Gelenkrollen und des Schienbein lagers, verstärkt aber durch ein zusätzliches
Gleitlager, das durch Teile des Mittelsteges zwischen den Gelenkpfannen einerseits
und der Überbrückung zwischen den Gelenkkufen andererseits gebildet piste Dieses
Gleitlager weicht in seiner Gleitrichtung von der Gleitrichtung der Gelenkkufen
in den Gelenkpfannen bei Gelenkstreckung ab, so daß durch dieses zusätzliche Gleitlager
kurz vor Erreichen der sollständigen Streckung der hintere Teil des oberen Prothesenteiles
angehoben wird, was zu einer zusätzlichen Straffung der Seitenbänder, einer Entlastung
des hinteren Teiles der Gelenkpfannen und einer zusätzlichen Entlastung des vorderen
Teiles der Gelenkpfannen durch die Gelenkkufen führt.
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Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung, daß die Wegbegrenzung
der Gelenkstreckung auf physiologische Weise in der Art erfolgt, daß eine eventuelle
Überstreckung in eine Hubbewegung umgesetzt und damit eine Verzehrung der die Uberstreckung
verursachenden Kräfte bewirkt wird.
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Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher
beschrieben.
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Figur 1 zeigt eine Vorderansicht des Oberschenkelteiles der Kniegelenkprothese
und
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie A - A in Figur 1.
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Figur 3 ist eine Vorderansicht des Unterschenkelteiles der Kniegelenkprothese
und Figur 4 eine zugehörige Seitenansicht.
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Figur 5 zeigt die zusammengefügte Kniegelenkprothese, in der dargestellten
Position ungefähr den Figuren 2 und 4 entsprechend.
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In den Figuren 1 und 2 sind Knochenteile von einem Oberschenkelknochen
0 entlang der Resektionslinien I, II, III entfernt worden. Über den verbleibenden
Knochen ist eine Kappe 1 geschoben worden, an der sich ein Sockel 2 und ein Prothesenschaft
3 befinden. Der Prothesenschaft 3 ist durch eine längsgeschlitzte rohrförmige Schaftverlängerung
4 elastisch verlängert.
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In den Figuren 3 und 4 steckt in einem Schienbein S ebenfalls ein
solcher Prothesenschaft 3 mit Schaftverlängerung 4. Auf einem Sockel 5 befindet
sich ein metallisches Auflageschild 6,.auf dem wiederum eine Schienbeinplatte 7
als Schienbeinlager mit Gelenkpfannen 8 angeordnet ist. Zwischen den Gelenkpfannen
ist ein Mittelsteg 9 angeordnet, der in einem Höcker 10 endet.
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Figur 5 entspricht eines Teils dem wesentlichen Figur'4, wobei jedoch
das Gleitlager entlang dem Mittelsteg 9 geschnitten dargestellt ist. Das obere Prothesenteil
ist ungefähr der Mittellinie von Figur 1 entsprechend geschnit-
ten
wiedergegeben, ohne daß jedoch der Sockel 2, der Prothesenschaft 3 und die Schaftverlängerung
4 geschnitten wären; außerdem ist von der Kappe 1 mehr weggeschnitten, entsprechend
ungefähr der Schnittfläche B - B in Figur 1.
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Es ist ersichtlich, daß in der völlig gestreckten Stellung des Gelenkes
die untere Kontur 11 des Sockels 2 als ein Bestandteil eines zusätzlichen Gleitlagers
auf den Mittelsteg 9 als anderem Bestandteil aufliegt. Die Gleitrichtung dieses
zusätzlichen Gleitlagers folgt der Kontur 11 oder dem Mittelsteg 9, die beide eine
kreisförmige Bahn verfolgen, um den Punkt P, jedenfalls solange das Gelenk vollständig
oder fast gestreckt ist. In diesem Zustand berührt die Gelenkkufe 12 die Gelenkpfanne
8 nur im vorderen Gelenkbereich, während die Gelenkpfanne 8 hinten entlastet ist,
und zwar insbesondere in der senkrecht zur Zeichenebene stehenden Seitenbänderebene.
Das ist diejenige Ebene, in welcher sich die Seitenbänder erstrecken von der Hauptansatzstelle
H1 am Oberschenkel zur Hauptansatzstelle H3 am Schienbein S oder am Wadenbein. Durch
die Belastung der Gelenkpfannen im vorderen Bereich ist wie beim natürlichen Gelenk
eine Drehung des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel blockiert.
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In den Figuren 1 und 2 sind Knochenteile von einem Oberschenkelknochen
0 entlang der Resektionslinien I, II, III entfernt worden. Über den verbleibenden
Knochen ist eine Kappe 1 aufgeschoben, an der ein Sockel 2 und ein Prothesenschaft
3 vorgesehen sind. Der Prothesenschaft 3 ist durch eine längsgeschlitzte rohrförmige
Schaftverlängerung 4 elastisch verlängert.
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In den Figuren 3 und 4 steckt in einem Schienbein S ebenfalls ein
solcher Prothesenschaft 3 mit Schaftverlängerung 4. Auf einem Sockel 5 befindet
sich ein metallisches Auflageschild 6, auf dem wiederum eine Schienbeinplatte 7
als Schienbeinlager mit Gelenkpfannen 8 angeordnet ist. Zwischen den Gelenkpfannen
ist ein Mittelsteg 9 vorgesehen, der in einem Höcker 10 endet.
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Figur 5 entspricht einem Teil der wesentlichen Figur 4, wobei jedoch
das Gleitlager entlang dem Mittelsteg 9 geschnitten dargestellt ist. Das obere Prothesenteil
ist ungefähr der Mittellinie von Figur 1 entsprechend geschnitten wiedergegeben,
ohne daß jedoch der Sockel 2, der Prothesenschaft 3 und die Schaftverlängerung 4
geschnitten wären; außerdem ist von der Kappe 1 mehr weggeschnitten, entsprechend
ungefähr der Schnittfläche B - B in Figur 1.
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Es ist ersichtlich, daß in der völlig gestreckten Stellung des Gelenkes
die untere Kontur 11 des Sockels 2 als ein Bestandteil eines zusätzlichen Gleitlagers
auf den Mittelsteg 9 als anderem Bestandteil aufliegt. Die Gleitrichtung dieses
zusätzlichen Gleitlagers folgt der Kontur 11 oder dem Mittelsteg 9, die beide eine
kreisförmige Bahn um den Punkt P verfolgen bis das Gelenk vollständig oder fast
gestreckt ist. In diesem Zustand berührt die Gelenkkufe 12 die Gelenkpfanne 8 nur
im vorderen Gelenkbereich, während die Gelenkpfanne 8 im hinteren Bereich entlastet
ist, und zwar insbesondere in der senkrecht zur Zeichenebene gerichteten Seitenbänderebene.
Das ist die Ebene, in welcher sich die Seitenbänder von der Hauptansatzstelle H1
am Oberschenkel zur Hauptansatzstelle H3 am Schienbein S oder
am
Wadenbein erstrecken. Durch die Belastung der Gelenkpfannen im vorderen Bereich
ist - wie beim natürlichen Gelenk - eine Drehung des Unterschenkels gegenüber dem
Oberschenkel blockiert.
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Wird nun der Oberschenkel (in der Zeichnung im Uhrzeigersinn) gebeugt,
und zwar zunächst um die Drehachse P und der Gleitrichtung der zusätzlichen Gleitlagers
9, 11 folgend, so nimmt ein Punkt Pl die neue Lage P2 und die Hauptansatzstelle
H1 die neue Lage H2 an, Dabei senkt sich auch die Gelenkkufe 12 im hinteren Gelenkbereich
auf die Gelenkpfanne 8 ab, so daß bei weiterer Beugung des Gelenkes die Bewegung
nunmehr der Gleitrichtung des Gleitlagers 8, 12 folgt, dessen Achse durch den besagten
Punkt P2 läuft.
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Es ist ersichtlich, daß die beiden Gleitlagerachsen P und P2 gegeneinander
versetzt angeordnet sind, und daß die Krümmungsradien der Gleitlager unterschiedlich
sind.
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Außerdem ist ersichtlich, daß beim Strecken des Gelenkes im Uhrzeigersinn
von einer Drehbewegung um den Punkt P2 übergegangen wird zu einer Drehbewegung um
die Achse P, wobei dann durch die steilere Gleitrichtung des zusätzlichen Gleitlagers
9, 11 die Gelenkkufe 12 um die Achse P gekippt wird und dabei die Gelenkpfanne 8
in der Seitenbänderebene entlastet wird. Gleichzeitig werden die Seitenbänder durch
den Übergang der Hauptansatzstelle H2 in die Lage H1 gestrafft, was zu einer Dämpfung
der Streckbewegung führt. Dadurch ist sichergestellt; daß ein Anschlag 13 am Sockel
2 und damit an der Überbrückung zwischen den Gleitkufen nur noch sehr gedämpft an
den
Höcker 10 anschlägt. Der Anschlag 13 umfaßt den Höcker 10 bogenförmig,
wobei dieser Bogen die beiden künstlichen Gelenkkufen 12 (und 14 in Figur 1) miteinander
verbindet.