DE3529894A1 - Kniegelenk-endoprothese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Endoprothe­ se, deren Femurteile am unteren Ende des Femur­ schaftes eine Gabel aufweist, und deren Tibiateil am oberen Ende des Tibiaschaftes ein Tibiaplateau besitzt, mit einem Scharnierteil, welches zwischen der Gabel an einem Scharnierbolzen schwenkbar ge­ lagert ist, mit einem Führungszapfen am Scharnier­ teil, der in eine axiale Bohrung des Tibiateils hineinragt.

Kniegelenk-Endoprothesen sind in den verschie­ densten Ausgestaltungen bekannt, denen allen ge­ meinsam ist, daß sie die Funktionen des natür­ lichen menschlichen Knies möglichst genau nachbil­ den wollen, wobei neben der Nachbildung der Beuge­ bewegung auch die Ausführung einer beugewinkelab­ hängigen Rotationsbewegung des Tibiateils um die Tibiaachse möglich sein soll. Daneben wird ein­ fache Montierbarkeit und hohe Betriebssicherheit gefordert.

Es sind verschiedene Kniegelenk-Endoprothesen be­ kannt, bei denen die Beugebewegung mittels eines Scharniergelenkes verwirklicht wird. Das Femurteil besitzt zu diesem Zweck an seinem unteren Ende ei­ ne Gabel, in die ein entsprechender Flachansatz des Tibiateils hineinragt und mittels eines durch Gabel und Flachansatz verlaufenden Scharnierbol­ zens verbunden ist. Bei einer derartigen Prothese ist keine Rotationsbewegung zwischen Tibiateil und Femurteil verwirklicht.

Aus der DE-AS 23 34 265 ist dagegen eine Kniege­ lenk-Endoprothese bekannt, bei der das Femurteil ebenfalls an seinem unteren Ende eine Gabel be­ sitzt, in welcher ein Scharnierteil mittels eines etwa horizontalen Scharnierbolzens schwenkbar ge­ lagert ist. Das Tibiateil besitzt an seinem oberen Ende einen aufwärtsgerichteten Rotationszapfen, der in eine entsprechende Bohrung im Scharnierteil hineinragt. Um eine Rotation des Tibiateils in seinem gestreckten Zustand zu verhindern, ist der an dem Tibiateil angebrachte Zapfen um einen er­ heblichen Winkel gegenüber der Längsachse des Ti­ biateils geneigt, und die Femur- und Tibiateile sind mit zusammenwirkenden Anschlägen versehen, die außen am Gelenk sitzen und so mit dem Gewebe zugekehrt angeordnet sind. Nachteilig ist es da­ bei, daß die Anschläge eine Rotationsbewegung nur im Bereich der Strecklage verhindern, und daß nach Erreichen eines gewissen Beugewinkels keine Rota­ tionsbegrenzung, und damit keine Sicherung gegen eine Überdrehung der Bänder vorhanden ist.

Aus der DE-OS 31 19 841 ist demgegenüber eine Kniegelenk-Endoprothese bekannt, bei der das Fe­ murteil ebenfalls an seinem unteren Ende eine Ga­ bel besitzt, in der ein Scharnierteil gelagert ist. Das Tibiateil besitzt einen vertikalen Zapfen, der in eine entsprechende Bohrung in das Scharnierteil einsetzbar ist und sofort eine Rota­ tionsbewegung ausführen kann. Da der vertikale Zapfen des Tibiateils zur ausreichenden Führung das Scharnierteil im wesentlichen vollständig ver­ tikal durchsetzt, ist kein Platz für einen hori­ zontalen Scharnierbolzen vorhanden. Das Scharnier­ teil besitzt vielmehr seitliche Stummelachsen, die in entsprechende Lagerschalen hineinragen, welche in Bohrungen der Femurgabel gelagert sind. Die Ro­ tationsbegrenzung wird durch die Formanpassung von Kondylenschalen und Tibia-Stützflächen verwirk­ licht. Der Aufbau dieser bekannten Endoprothese besteht konstruktionsbedingt aus vielen Teilen und ist daher kompliziert.

Aus der DE-OS 26 36 816 ist eine Kniegelenk-Endo­ prothese der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser bekannten Endoprothese besitzt das Schar­ nierteil zwischen dem in die Femurgabel hineinra­ genden Flachansatz und dem Führungszapfen ein Flanschteil mit Anschlägen. Das Tibiateil besitzt ein am Tibiaschaft festsitzendes Flanschteil der Platte, auf deren Oberfläche eine Lagerfläche mit Anschlägen ausgebildet ist, welche der Form des Flanschteils des Scharnierteiles und den dortigen Anschlägen entsprechen, und welche - unabhängig vom Beugewinkel - eine begrenzte Rotationsbewegung zulassen. Die Rotatiosbewegung wird durch feste Anschläge ungedämpft begrenzt.

Aufgabe der Erfindung demgegenüber ist es, eine Kniegelenk-Endoprothese der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei insgesamt einfachem Aufbau eine anatomisch natürliche, weiche Begren­ zung der Rotationsbewegung zwischen Tibiateil und Femurteil in Abhängigkeit vom Beugewinkel möglich ist, und das gleichzeitig durch den einfachen Auf­ bau eine einfache Einoperierbarkeit und hohe Be­ triebszuverlässigkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Kniege­ lenk-Endoprothese der eingangs genannten Art da­ durch gelöst, daß an der Gabel des Femurteils kon­ vex gekrümmte Kondylenschalen angeformt sind, die ventral zwischen sich eine Einbuchtung besitzen, daß das Tibiaplateau den Kondylenschalen ent­ sprechende, in ventral-dorsaler Richtung konkav gekrümmte Stützflächen, ventral zwischen den Stützflächen einen Höcker, und um die axialen Boh­ rung eine Ringausnehmung besitzt, in welcher das Scharnierteil mit einem entsprechenden Ringansatz drehbar gelagert ist.

Die erfindungsgemäße Kniegelenk-Endoprothese be­ sitzt alle Vorteile einer Scharnier-Prothese, näm­ lich einen einfachen Aufbau, eine einfache Einope­ rierbarkeit und zuverlässiges Betriebsverhalten, auch über lange Zeiträume hinweg. Beim Einsetzen der Endoprothese brauchen keine Stifte oder Schrauben oder andere separaten Teile hinzugefügt, eingesetzt oder verschraubt zu werden. Da das Scharnierteil schon vor dem Einoperieren mittels des Scharnierbolzens mit dem Femurteil verbunden ist, braucht während der Operation nur das Femur­ teil in den Femur, das Tibiateil in den Tibia ein­ gesetzt zu werden, und abschließend braucht nur noch der Führungszapfen des Scharnierteils in die axiale Bohrung des Tibiateils eingefügt zu werden, wodurch der Ringansatz am Scharnierteil in die Ringausnehmung des Tibiateils gelangt und das Ro­ tationslager bildet.

Die beiden zusammengesteckten Teile, das Femurteil und das Tibiateil werden dann - bei allen mög­ lichen Bewegungen des Patienten - so zusammenge­ halten, daß die beiden Teile sich nicht voneinan­ der entfernen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfin­ dung besteht nun darin, daß sich die natürliche Nachbildung der Kondylenschalen und der Stützflä­ chen des Tibiaplateaus sowie durch den ventralen Höcker auf dem Tibiaplateau bei Strecklage der Prothese ein vollständiger Formschluß zwischen Ti­ biaplateau und Kondylenschalen vorliegt, der eine Rotation verhindert. Mit zunehmender Beugung der beiden Teile, d. h. mit zunehmender Verschwenkung der beiden Teile um den Scharnierbolzen herum ent­ fernen sich die Kondylenschalen zunehmend vom Ti­ biaplateau, wodurch der Formschluß zunehmend be­ seitigt wird und eine zunehmende Rotationsmöglich­ keit zwischen Femurteil und Tibiateil besteht. Die Rotationsbewegung kommt jeweils zum Stillstand, wenn die konvex gekrümmten Bereiche der Kondylen­ flächen gegen den ventralen Höcker des Tibiapla­ teaus anlaufen.

Vorteilhafterweise sind die Stützflächen und der Höcker sowie die Ringausnehmung des Tibiaplateaus in einem Kunststoffeinsatz ausgebildet, der zum Beispiel aus Polyäthylen besteht und auf einer Platte verankert ist, die fest mit dem Tibiaschaft verbunden ist. Im ventralen Bereich gehen die bei­ den Kondylenschalen mittels einer Einbuchtung in­ einander über, in welche der Höcker hineinragt. Der Höcker und die Einbuchtung sowie der Abstand der Scharnierachse von der Oberfläche des Tibia­ plateaus sind so bemessen, daß das Femurteil ge­ genüber dem Tibiateil auch eine Überstreckung von etwa 5° bis 10° gegenüber der Vertikalen eingehen kann.

Besonders bevorzugt sind zwischen dem Scharnier­ teil und den Wangen der Gabel des Femurteils Kunststoffeinlagen vorgesehen, welche einen uner­ wünschten metallischen Abrieb zwischen Scharnier­ teil und Gabel verhindern.

Um die natürlichen Bewegungsabläufe möglichst ge­ nau nachzubilden, ist der Scharnierbolzen gegen die Rotationsachse in dorsaler Richtung ein vorge­ gebenes Maß versetzt. Ebenso ist die Achse des Fe­ murschaftes in Normalstellung des Knies ventral gegen die Achse des Tibiaschaftes um etwa 8 bis 15 mm versetzt, wobei die Achse des Tibiaschaftes im wesentlichen mit der Rotationsachse zusammenfällt. Um die natürlichen Verhältnisse möglichst genau nachzubilden, ist der Femurschaft gegenüber der Rotationsachse auch lateral mit seinem oberen Ende um einen Valguswinkel zwischen 7° und 15°, beson­ ders bevorzugt zwischen 8° und 12°, ausgestellt.

Der Tibiaschaft erfährt zum Tibiaplateau hin eine Querschnittserweiterung, um die durch die axiale Bohrung erfolgte Schwächung zu kompensieren. Am Umfang des Schaftes lassen sich axiale Ansätze vorsehen, welche eine Drehbewegung im Mark des Ti­ biaknochens bzw. im Mark des Femurknochens verhin­ dern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeich­ net.

Im folgenden wird ein Beispiel der Erfindung an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Kniege­ lenk-Endoprothese von der Seite gese­ hen;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Prothese der Fig. 1 von vorn gesehen;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Scharnierteils;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Femurteils in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 5;

Fig. 5 eine Vorderansicht auf das Femurteil in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht von oben auf das Femurteil gemäß den Fig. 4 und 5 in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Femurteils ge­ mäß den Fig. 4 bis 6 in Richtung des Pfeiles VII in Fig. 4; und

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Tibiateil.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Kniegelenk-Endo­ prothese in einem ventral-dorsalen Schnitt bzw. längs der Linie II-II der Fig. 1. Ein Femurteil 2 besitzt einen Femurschaft 4, der an seinem unteren Ende eine Gabel 6 mit zwei beabstandeten paralle­ len Wangen 8 aufweist, zwischen denen der Zwi­ schenraum 7 liegt. Die Wangen 8 der Gabel 6 gehen in je eine Kondylenschale 10 über, die konvex ge­ krümmt ist und den natürlichen Kondylen weitgehend angepaßt ist. Die beiden seitlichen Kondylenscha­ len gehen ventral ineinander über und bilden dabei eine ventral-dorsal ausgerichtete Einbuchtung auf ihrer Unterseite, wie insbesondere in der Fig. 1 oder der Fig. 5 entnehmbar ist.

Die Endoprothese besitzt ferner ein Tibiateil 20 mit einem Schaft 22. Der Schaft 22 besitzt an sei­ nem oberen Ende eine kegelförmige Verdickung, die schließlich in eine feste Platte 26 übergeht. Auf der Platte 26 ist ein Kunststoffeinsatz 25 be­ festigt, der zusammen mit der Platte 26 das soge­ nannte Tibiaplateau 28 bildet. Der Kunststoffein­ satz 25 besitzt auf seiner Oberseite zwei den Kon­ dylenschalen 10 entsprechende Stützflächen 30, die in ventral-dorsaler Richtung konkav gekrümmt sind, vergleiche insbesondere Fig. 2 und Fig. 8. Zwi­ schen den Stützflächen 30 ist ventral ein Höcker 32 - mit ventral-dorsaler Ausrichtung - angeformt, der in die Einbuchtung 11 zwischen den Kondylen­ schalen 10 hineinragt, wenn die beiden Teile der Endoprothese sich in der Normalstellung bzw. in Strecklage befinden.

In den Zwischenraum 7 der Gabel 6 des Femurteils 2 ragt ein flacher Flansch 46 eines Scharnierteils 40 hinein und ist mittels eines Scharnierbolzens 12 um eine horizontale Scharnierachse 13 schwenk­ bar gelagert. Wie insbesondere Fig. 3 entnehmbar ist, besitzt das Scharnierteil 40 unter dem Flansch 46 einen Ringansatz 44, daran ansetzend einen Führungszapfen 42. Gegenüber der Rotations­ achse 41 versetzt ist in den Flansch 46 eine Boh­ rung 48 eingebracht, durch welche der Scharnier­ bolzen 12 hindurchgeführt ist. Der Scharnierbolzen 12 ist, wie insbesondere der Fig. 1 und der Fig. 4 entnehmbar ist, in entsprechenden Bohrungen 9 ge­ lagert, die sich in den Wangen 8 des Femurteils 2 befinden.

Das Tibiateil 20 besitzt eine axiale Bohrung 34, die vom Tibiaplateau 28 aus eingearbeitet ist. Im Kunststoffeinsatz 25 ist um die Bohrung 34 herum eine Ringausnehmung 36 konzentrisch angeordnet, deren Durchmesser dem Durchmesser des Ringansatzes 44 des Scharnierteils 40 entspricht. Der Führungs­ zapfen 42 ist soweit in die Bohrung 34 gesteckt, bis der Ringansatz 44 in der Ringausnehmung 36 des Kunststoffeinsatzes 25 lagert.

Das Scharnierteil 40 bildet in der Gabel 6 des Fe­ murteils ein Scharnierlager, welches zwischen Ti­ biateil und Femurteil die Nachbildung der Beugebe­ wegung um den horizontalen Scharnierbolzen 12 er­ möglicht. Der Ringansatz 44 des Scharnierteils 40 bildet in der Ringausnehmung 36 des Tibiateils 20 ein Rotationslager, dessen Rotationsbewegung in der dargestellten Normalstellung durch den in die interkondyläre Einbuchtung 11 hineinragenden ti­ bialen Höcker 32 verhindert wird. Mit zunehmendem Beugewinkel zwischen Tibiateil und Femurteil ent­ steht zwischen den Kondylen und dem Tibiaplateau 28 mehr Zwischenraum und damit auch mehr Rota­ tionsspiel zwischen dem Höcker 32 bzw. den ge­ krümmten Stützflächen 30 und den Kondylenschalen 10. Der Rotationswinkel wird dadurch - mit zuneh­ mender Beugung - zunehmend erhöht.

Der tibiale Höcker 32 und die interkondyläre Ein­ buchtung 11 sowie die Stützflächen 30 sind so ge­ formt, daß das Femurteil relativ zum Tibiateil ei­ ne Überstreckung von etwa 5° bis 10° ausführen kann. Der Femurschaft 4 ist mit seinem freien Ende lateral auswärts um einen Valguswinkel γ zwischen 6° und 15°, bevorzugt 8° bis 12°, ausge­ stellt. Zwischen dem Flansch 46 des Scharnierteils 40 und den Wangen 8 des Femurteils sind Kunst­ stoffeinlagen 55 vorgesehen, um bei der ständigen Schwenkbewegung Metallabrieb zu verhindern.

Die Fig. 4 bis 7 zeigen das Femurteil in verschie­ denen Ansichten, aus denen insbesondere die anato­ mische Gestaltung der Kondylenschalen 10, die in­ terkondyläre Einbuchtung 11 und die Form der Wan­ gen 8 des Zwischenraums 7 hervorgeht.

Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf das Tibiateil. Deutlich erkennbar sind die konkaven Stützflächen 30, der ventrale Höcker 32, die axiale Bohrung 34 und die Ringausnehmung 36 in dem Kunststoffeinsatz 25, welcher in der Metallplatte 26 eingefaßt ist.

Claims (6)

1. Kniegelenk-Endoprothese, deren Femurteil am unteren Ende des Femurschaftes eine Gabel auf­ weist, und deren Tibiateil am oberen Ende des Ti­ biaschaftes ein Tibiaplateau besitzt, mit einem Scharnierteil, welches zwischen der Gabel an einem Scharnierbolzen schwenkbar gelagert ist, mit einem Führungszapfen am Scharnierteil, der in eine axia­ le Bohrung des Tibiateils hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gabel (6) des Femurteils (2) konvex gekrümmte Kondylenschalen (10) angeformt sind, die ventral zwischen sich ei­ ne Einbuchtung (11) besitzen, daß das Tibiaplateau (28) den Kondylenschalen (10) entsprechende, in ventral-dorsaler Richtung konkav gekrümmte Stütz­ flächen (30), ventral zwischen den Stützflächen einen Höcker (32), und um die axiale Bohrung (34) eine Ringausnehmung (36) besitzt, in welcher das Scharnierteil (40) mit einem entsprechenden Ring­ ansatz (44) drehbar gelagert ist.

2. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (30) und der Höcker (32) sowie die Ringausnehmung (36) des Tibiaplateaus (28) in einem Kunststoffeinsatz (25) ausgebildet sind, der in einer auf dem Tibia­ schaft (22) fest verankerten Platte (26) befestigt ist.

3. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Scharnierteil (40) und den Wangen (8) der Gabel (6) des Femur­ teils (2) Kunststoffeinlagen (55) vorgesehen sind.

4. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierbolzen (12) gegen die Rotationsachse (41) dorsal versetzt ist.

5. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Femur­ schaftes (4) in Normalstellung des Knies ventral gegen die Achse des Tibiaschaftes (22) versetzt ist.

6. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Femurschaft (4) gegenüber der Rotationsachse (41) um einen Valgus­ winkel γ #176; und 15° lateral aus­ gestellt ist.

7. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tibiaschaft (22) am Übergang zum Tibiaplateau (28)einen zunehmen­ den Querschnitt besitzt.