DE3409070A1 - Endoprosthesis anchorage - Google Patents

Endoprosthesis anchorage

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Abstract

The invention relates to an endoprosthesis anchorage for total prostheses of the knee, comprising a femoral and a tibial part and intended for cementless, intramedullary stem implantation. Annular circumferential projections are provided at regular intervals on the cylindrical stem core, the projections having a trapezoidal shape in lateral section. The surface surrounding the outer points of these projections forms a cone which has its maximum diameter at the location of the tibial bearing surface or the condyles of the femur. The diameter of the ring nearest to the stem tip projects only a few mm above the level of the stem core. The terminal section of the stem is smooth, while its tip is clearly rounded. The annular projections join the stem core with a blunt angle, taper off toward the tip to their maximum radius distance and rise again at the bottom side toward the stem. Longitudinal grooves reaching down to the stem core interrupt the projections.

Description

Endoprothesenverankerung Endoprosthesis anchoring

Die Erfindung betrifft die Verankerung einer Kniegelenkendoprothese, bestehend aus einem tibialen und einem femoralen Teil, mit intramedullär zementlos verankerbaren Schäften.The invention relates to the anchoring of a knee joint endoprosthesis, consisting of a tibial and a femoral part, with intramedullary cementless anchorable shafts.

Die zementlose, intramedulläre Verankerung von Prothesenschäften, insbesondere beim Kniegelenk, ist noch nicht befriedigend gelöst.The cementless, intramedullary anchoring of prosthetic shafts, especially in the knee joint, has not yet been solved satisfactorily.

Es sind Techniken bekannt, bei denen zylinderförmig ausgebildete Schäfte, die mit einem Gewinde versehen sind, in den Markraum eingeschraubt werden. Der wesentliche Nachteil dieser Technik besteht darin, daß z. B. bei dem Tibiaimplantat die Tibiaauflage und der Schaft aus zwei Teilen gefertigt sein müssen, die nach dem Einschrauben des Schaftes miteinander verbunden werden.Techniques are known in which cylindrical shafts, which are provided with a thread are screwed into the medullary canal. The essential one The disadvantage of this technique is that, for. B. in the tibial implant, the tibial support and the shaft must be made of two parts, which after screwing in of the shaft are connected to each other.

Eine einteilige Ausführung ist nur dann möglich, wenn die Tibiaauflagefläche wesentlich verkleinert wird.A one-piece design is only possible if the tibial support surface is significantly reduced in size.

Es sind auch Techniken bekannt, z. B. bei Hüftgelenkprothesen, bei denen der Schaft zementlos intramedullär implantiert wird. Solche Schäfte weisen vergrößerte Oberflächen auf, die z. B. durch Kugelbeschichtung oder durch Treppenprofilierungen gekennzeichnet sind.Techniques are also known, e.g. B. in hip joint prostheses where the stem is implanted intramedullary without cement. Such shafts show enlarged surfaces that z. B. by spherical coating or by stair profiles Marked are.

Der Nachteil dieses Vorgehens besteht darin, daß vor dem Einsetzen bzw. dem Einschlagen solcher Schäfte eine exakte Vorbohrung erfolgen muß und hierbei die für die Verankerung wertvolle Spongiosa geopfert wird.The disadvantage of this approach is that before insertion or the hammering in of such shafts an exact pilot hole must be made and this the cancellous bone, which is valuable for anchoring, is sacrificed.

Bei dem nachfolgenden Einschiagvorgang kann jedoch die Spongiosa nicht ausweichen, wird zusammengepreßt und gerät unter erhebliche Druckbelastungen, die den physiologischen Lastbereich der Spongiosa überschreiten können. Die Folge eines solchen Vorgehens, welches auch als Schaftverklemmung bezeichnet wird, bewirkt, daß der Schaft zwar primär stabilisiert ist, jedoch sind Lockerungen als Folge der Spongiosaüberlastung denkbar. Eine technische Lösung, einen solchen Lockerungsvorgang zu stabilisieren, besteht folgerichtig darin, ein Nachrutschen des Prothesenschaftes nach erfolgter Lockerung zuzulassen. Diese Technik ist als "Setzholzprinzip" bekannt geworden.The cancellous bone cannot, however, during the subsequent insertion process evade, is compressed and comes under considerable pressure loads that can exceed the physiological load range of the cancellous bone. The consequence of one such a procedure, which is also referred to as shaft jamming, causes that the shaft is primarily stabilized, but loosening is a consequence of the Cancellous bone overload is conceivable. A technical solution, such a loosening process to stabilize, consequently consists in a slipping of the prosthesis shaft to allow after loosening. This technique is known as the "stick principle" become.

Verfahren, die im Bereiche des Hüftgelenkes als zuverlässig gelten, können aber bei dem biomechanisch wesentlich komplizierteren Kniegelenk zu Komplikationen führen.Procedures that are considered reliable in the area of the hip joint, but can lead to complications in the biomechanically much more complicated knee joint to lead.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine intramedullär zementlos zu implantierende Kniegelenktotalprothese zu entwerfen, die die aufgezeigten Nachteile anderer Techniken vermeidet, insbesondere aber ganzteilige Tibia- und Femurkomponenten besitzt und die für den Prothesen-Spongiosa-Verbund wertvolle Spongiosa weitgehend erhält.The object of the invention was therefore to provide an intramedullary cementless To design implanting total knee joint prosthesis that has the disadvantages shown Avoid other techniques, but especially whole-part tibia and femoral components and the cancellous bone, which is valuable for the prosthesis-cancellous bone composite, largely receives.

Die Lösung der gestellten Aufgabe geschieht in der Weise, daß an dem zylindrischen, intramedullär zu verankernden Kernschaft in regelmäßigen Abständen ringartige Vorsprünge, die im seitlichen Schnitt Trapezform besitzen, angebracht sind. Diese Vorsprünge weisen ein "Tannenbaumprofil" auf, d. h. bei stehender Tibia (Tibiafläche oben - Schaftspitze unten) setzen die Vorsprünge mit einem stumpfen Winkel am Schaftkern an, fallen nach unten bis zu einem größten Durchmesser ab und steigen dann wieder an der Unterseite in Richtung auf den Schaft an.The solution to the problem is done in such a way that on the cylindrical core shaft to be anchored intramedullary at regular intervals ring-like projections, which have trapezoidal shape in the lateral section, attached are. These projections have a "fir tree profile", i. H. with standing tibia (Tibial surface above - shaft tip below) set the protrusions with a blunt Angle on the shaft core, drop down to a largest diameter and then rise again on the underside in the direction of the shaft.

Auf diese Weise bildet sich unter diesen Vorsprüngen ein Raum, der sich mit Spongiosa füllen kann. Die alle äußeren Punkte dieser Vorsprünge umhüllende Fläche bildet einen Konus, dessen größter Durchmesser sich an der Tibiaauflagefläche, dessen kleinster Durchmesser sich in ca. 30 mm Entfernung von der Schaftspitze befindet. Ein wesentliches Merkmal dieser Schaftformgebung besteht darin, daß dieser Teil einteilig gefertigt, z. B. auch gegossen werden kann und daß er zugleich als Einbringwerkzeug dient, indem er in eine nur knapp vorgebohrte Tibia eingeschlagen wird. Bei diesem Einschlagvorgang wird die für den späteren vitalen Prothesen-Knochen -Verbund wertvolle Spongiosa durch die nach unten geneigten, löffelartigen Vorsprünge abgeschert, abgeschnitten und in die Räume unter den Vorsprüngen geschoben. Die konusförmige Anordnung der Vorsprünge bewirkt, daß sich die einzelnen Vorsprünge nicht gegenseitig "abschatten". Um den rotationssymmetrischen Schaft auch rotationsstabil zu machen, sind Längsnuten durch die Lamellen bis an den Schaftkern heran angebracht, in denen die Spongiosa beim Einschlagen stehen bleibt. Gleichzeitig ist auf diese Weise gewährleistet, daß unmittelbar nach Implantation vitale Spongiosa bis an den Schaftkern heran erhalten worden ist. Der femorale Schaft ist entsprechend aufgebaut. Die konische Formgebung der Vorsprünge und ihr Auslauf schon ca. 30 mm vor der Schaftspitze gewährleistet eine biomechanisch günstige Krafteinleitung in den Knochen. Insbesondere wird durch diese Formgebung verhindert, daß die Prothese in ihrem Spitzenbereich hart verankert ist, d. h. im Spitzenbereich wird der feste Verbund Metall-Knochen absichtlich herabgesetzt, um auch die großflächigen Vorsprünge im oberen Schaftbereich voll in den Gesamtkraftfluß mit einzubeziehen.In this way, a space is formed under these protrusions, which can fill with cancellous bone. The one surrounding all outer points of these projections Surface forms a cone, the largest diameter of which is on the tibial support surface, the smallest diameter of which is approx. 30 mm from the tip of the shaft. An essential feature of this shaft shape is that this part manufactured in one piece, e.g. B. can also be cast and that it can also be used as an insertion tool is used by driving it into a narrowly pre-drilled tibia. With this one The impact process becomes valuable for the later vital prosthesis-bone bond Cancellous bone sheared off by the downward sloping, spoon-like projections, cut off and pushed into the spaces under the protrusions. The conical arrangement of the The effect of projections is that the individual projections do not "shadow" one another. Longitudinal grooves are used to make the rotationally symmetrical shaft also rotationally stable attached through the lamellae to the core of the shaft, in which the cancellous bone stops when turning. At the same time, this ensures that Immediately after implantation vital cancellous bone up to the stem core has been received. The femoral shaft is constructed accordingly. The conical Shaping of the projections and their run-out are guaranteed approx. 30 mm in front of the shaft tip a biomechanically favorable introduction of force into the bone. In particular, is through this shape prevents the prosthesis from being anchored hard in its tip area is, d. H. In the tip area, the solid metal-bone bond is deliberately reduced, around the large projections in the upper shaft area fully into the total flow of forces to be included.

Der Schaftspitzenbereich wird daher vor allem benutzt, um den Schaft zu führen und zu zentrieren, was wichtig ist, um Spannungsspitzen an den Extrempunkten der Vorsprünge zu vermeiden. Einzelheiten der Erfindung sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben.The shaft tip area is therefore mainly used around the shaft to guide and center what is important to avoid stress peaks at the extreme points to avoid the protrusions. Details of the invention are shown in FIG Embodiment described.

Der Tibiateil (1) besteht aus der Tibiaauflagefläche (2) und dem fest angesetzten Schaft (3). Die Schaftlänge beträgt etwa 120 mm. Der Schaft weist einen konstanten, zylindrischen Kerndurchmesser (3), (5) auf.The tibial part (1) consists of the tibial support surface (2) and the fixed attached shaft (3). The shaft length is about 120 mm. The shaft has a constant, cylindrical core diameter (3), (5).

In regelmäßigen Abständen sind an diesem Schaft umlaufende, ringförmige Vorsprünge (4) angebracht, die im seitlichen Schnitt eine Trapezform (4) aufweisen. Die alle äußeren Punkte dieser Vorsprünge umhüllende Fläche bildet einen Konus, welcher am Ort der Tibiaauflagefläche am größten ist und einen größten Durchmesser von ca. 30 mm besitzt. Der Durchmesser des der Schaftspitze (5) zunächst liegenden Ringes ist nur etwa 3 mm größer als der in diesem Bereich glatte und ca. 25 mm lange, an der Spitze abgerundete Schaftkern. Die im seitlichen Schnitt trapezförmig ausgebildeten Vorsprünge, nachfolgend auch als Trapezringe bezeichnet (4), sind so ausgebildet, daß sie von ihrem größten Abstand zum Schaftkern (3) nicht im rechten Winkel, sondern in einer zur Tibiaauflagefläche geneigten Richtung aufsteigen. Auf diese Weise ergibt sich ein "Tannenbaumprofil" (9).At regular intervals there are circumferential, ring-shaped ones on this shaft Projections (4) attached, which have a trapezoidal shape (4) in lateral section. The surface surrounding all outer points of these projections forms a cone, which is largest at the location of the tibial support surface and has a largest diameter of approx. 30 mm. The diameter of the shaft tip (5) lying next The ring is only about 3 mm larger than the smooth one in this area and about 25 mm long, Rounded shaft core at the tip. The trapezoidal in the lateral section Projections, hereinafter also referred to as trapezoidal rings (4), are designed in such a way that that they are from their greatest distance to the shaft core (3) not at right angles, but ascend in a direction inclined to the tibial support surface. That way results a "Christmas tree profile" (9).

Auf der Unterseite der Tibiaauflagefläche (3) sind zahlreiche Dorne mit Kegelspitzen (8) aufgesetzt. Der mit den Trapezringen versehene Schaft ist in Längsrichtung mit 4 Längsnuten (6) versehen, die parallel zur Schaftkernoberfläche (3) verlaufen und noch einige Millimeter in die Schaftkernoberfläche (7) eindringen. Eine Zentrierbohrung (10) ist im Schaft vorgesehen.There are numerous spikes on the underside of the tibial support surface (3) with conical points (8) attached. The shaft with the trapezoidal rings is in Longitudinally provided with 4 longitudinal grooves (6), which are parallel to the shaft core surface (3) and penetrate a few millimeters into the shaft core surface (7). A centering hole (10) is provided in the shaft.

Der femorale Teil (11) besteht aus dem Condylenteil (13), (17) und dem fest angesetzten oder angegossenen Schaft (3). Dieser Schaft ist in der selben Weise konstruiert, wie es oben für den tibialen Teil beschrieben ist. Lediglich im Bereich des patellaren Schildes (24) sind die Trapez ringe einseitig bis auf den Kerndurchmesser des Schaftes abgetragen (14). Die Innenseite des Condylenteiles weist im Bereich des patellaren Schildes und der dorsalen Condylen Fräszähne (12) auf.The femoral part (11) consists of the condyle part (13), (17) and the firmly attached or cast-on shaft (3). This shaft is in the same Constructed way as described above for the tibial part. Only in the area of the patellar shield (24) the trapezoidal rings are on one side except for removed the core diameter of the shaft (14). The inside of the condyle part has milling teeth in the area of the patellar shield and the dorsal condyles (12) on.

Die Condylenoberfläche (13) ist bis zum Bereich des Schaftansatzes (11) als Teil einer Kugeloberfläche ausgebildet (13), (17). Dieser Bereich der Condylenfläche besteht daher entsprechend den physiologischen Gegebenheiten, aus zwei gleichartigen Teilen (17), die jeder für sich einen Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche bilden. Diese beiden Teile sind durch eine Einbuchtung (18) voneinander getrennt, die Raum für die freie Bewegung der Kreuzbänder schafft.The condyle surface (13) is up to the area of the stem attachment (11) formed as part of a spherical surface (13), (17). This area of the condylar surface therefore, according to the physiological conditions, consists of two similar ones Parts (17), each of which forms a section of a spherical surface. These two parts are separated from one another by an indentation (18), the space for the free movement of the cruciate ligaments.

Die Tibiaauflage (19) weist zwei mit einem Radiusfräser erzeugte, langgezogene Vertiefungen (20) auf, die winkelig zueinander stehen (21), (22). In dem vorderen Teil dieser Vertiefungen (20) ist der Condylenteil (17) formschlüssig einpaßbar.The tibia support (19) has two created with a radius cutter, elongated depressions (20) which are at an angle to one another (21), (22). In The condyle part (17) is positively locked in the front part of these depressions (20) adaptable.

Zwischen den beiden Vertiefungen ist eine nach vorne aufsteigende, wallförmige Aufwölbung (23) angebracht.Between the two depressions there is a forward ascending, Wall-shaped bulge (23) attached.

Der Anwendungsbereich der beschriebenen zement losen Schaftverankerung muß sich nicht nur auf Anwendungen im Bereiche des Kniegelenkes beziehen, sondern kann auch für Implantate anderer Gelenke, wie z. B. auch für das Hüftgelenk, erweitert werden.The scope of the described cementless stem anchoring must not only refer to applications in the area of the knee joint, but can also be used for implants of other joints, such as B. also for the hip joint, expanded will.

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Claims (7)

ENDOPROTHESENVERANKERUNG Schu tzansprüche Endoprothesenverankerung für eine Kniegelenktotalprothese, bestehend aus einem femoralen und einem tibialen Teil, mit intramedullär zementlos verankerbaren Schäften, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zylindrischen Schaftkern in regelmäßigen Abständen ringförmig umlaufende Vorsprünge angebracht sind, die im seitlichen Profil eine Trapezform aufweisen, daß die die äußeren Punkte dieser Vorsprünge umhüllende Fläche einen Konus bildet, welcher am Ort der Tibiaauflagefläche oder der Femurcondylen seinen größten Durchmesser hat, daß der Durchmesser des der Schaftspitze zunächst liegenden Ringes einen nur um ca. 3 mm größeren Durchmesser als der zylindrische Schaftkern besitzt, daß der Endbereich der Schaftspitze glatt und an der Spitze deutlich abgerundet ist und daß die Vorsprünge mit einem stumpfen Winkel an dem Schaftkern ansetzen, zur Spitze hin bis zu ihrem größten Radiusabstand abfallen und dann wieder an der Unterseite in Schaftrichtung ansteigen. ENDOPROSTHESIS ANCHORING Protection claims Endoprosthesis anchoring for a total knee joint prosthesis, consisting of a femoral and a tibial Part, with stems that can be anchored intramedullary without cement, characterized in that that on the cylindrical shaft core at regular intervals annularly circumferential Projections are attached, which have a trapezoidal shape in the lateral profile, that the surface surrounding the outer points of these projections forms a cone, which has its greatest diameter at the location of the tibial support surface or the femoral condyles has that the diameter of the initially lying ring of the shaft tip is only one has about 3 mm larger diameter than the cylindrical shaft core that the The end of the shaft tip is smooth and clearly rounded at the tip and that the projections start at an obtuse angle on the shaft core, towards the tip drop down to their largest radius distance and then again at the bottom increase in the direction of the shaft. 2.2. Endoprothesenverankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Tibiaauflagefläche zahlreiche Kegelspitzen auf Zylinderstifte aufgesetzt sind (8).Endoprosthesis anchoring according to claim 1, characterized in that that below the tibial support surface numerous conical points on cylindrical pins are attached (8). 3.3. Endoprothesenverankerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft mehrere Längsnuten (6) aufweist, die bis auf den Schaftkern (3) reichen.Endoprosthesis anchoring according to Claims 1 and 2, characterized in that that the shaft has several longitudinal grooves (6) which extend to the shaft core (3). 4.4th Endoprothesenverankerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem femoralen Teil die Trapezringe (4) einseitig bis auf den Kerndurchmesser abgetragen sind (14).Endoprosthesis anchoring according to Claims 1 to 3, characterized in that that in the femoral part the trapezoidal rings (4) on one side up to the core diameter are removed (14). 5.5. Endoprothesenverankerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß im Bereich des patellaren Schildes und der dorsalen Condylen Fräszähne (12) angebracht sind.Endoprosthesis anchoring according to Claims 1 to 4, characterized that in the area of the patellar shield and the dorsal condyles milling teeth (12) are appropriate. 6.6th Endoprothesenverankerung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tibiaauflagefläche (19) zwei mit einem Radiusfräser erzeugbare, langgezogene Vertiefungen (20) aufweist.Endoprosthesis anchoring according to Claims 1 to 5, characterized in that that the tibia support surface (19) has two elongated ones that can be produced with a radius cutter Has depressions (20). 7.7th Endoprothesenverankerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (20) winklig zueinander stehen (21), (22).Endoprosthesis anchoring according to claim 6, characterized in that that the recesses (20) are at an angle to each other (21), (22).
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