DE3710587A1

DE3710587A1 - Knieband-ersatz

Info

Publication number: DE3710587A1
Application number: DE19873710587
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: HASSELBACH CHRISTOPH VON
Current assignee: HASSELBACH CHRISTOPH VON
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-20
Also published as: DE3710587C2

Description

Die Erfindung betrifft einen alloplastischen Bandersatz zur Verbindung zweier Gelenkknochen, insbesondere einen Knie band-Ersatz, wie er entsprechend dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 durch die DE-OS 25 29 669 bekanntgeworden ist.

Bei dem vorbekannten Knieband-Ersatz besteht die eigent liche Bandprothese aus einem flexiblen länglichen Mittelab schnitt aus Kunststoff, der die Beugebewegungen der beiden benachbarten Gelenkknochen zueinander ermöglichen soll. Dieser flexible Mittelabschnitt geht in zwei gewindeschaftförmige Endabschnitte über, auf denen jeweils benachbart dem biegsamen Mittelabschnitt eine Buchse mit einem dem Mittelabschnitt zuge wandten Kragen lose aufgesteckt ist. Jeder gewindeschaftför mige Endabschnitt trägt endseitig außen eine mit konusförmigen Anlageflächen für die Knochenaufnahme versehene zur Einzemen tierung bestimmte Gewindemutter.

Der Vorteil des durch die DE-OS 25 29 669 bekannten Knieband-Ersatzes besteht darin, daß im Zuge der Operation die Spannung der Bandprothese mittels der endseitigen Gewinde muttern eingestellt werden kann. Allerdings besteht bei dem vorbekannten Knieband-Ersatz keine Möglichkeit der postopera tiven Nachjustierung der Bandspannung, weil die Gewindemutter zusammen mit dem jeweiligen gewindeschaftähnlichen Endab schnitt in der Knochenaufnahme einzementiert wird.

Eine Flexibilität des die eigentliche Knieband-Prothese darstellenden länglichen Mittelabschnittes wird entsprechend der DE-OS 25 29 669 dadurch erreicht, daß zwischen dem jewei ligen gewindeschaftähnlichen Endabschnitt und dem Mittelab schnitt ein kegelstumpfförmiger Übergangsbereich vorgesehen ist, um so eine allmähliche Querschnittsverringerung zwischen den gewindeschaftähnlichen Endabschnitten und dem Mittelab schnitt zu erreichen. Hierdurch sollen bei Biegebelastung mögliche Spannungskonzentrationen in den Verbindungsbereichen zwischen länglichem Mittelabschnitt und benachbarten Endab schnitten vermieden werden.

Der Nachteil des vorbekannten Bandersatzes wird darin gesehen, daß die vorbeschriebe Querschnittsverringerung zwar zu einer höheren Flexibilität führt, andererseits aber eine schädliche Überbelastung bei einer realistisch großen Anzahl von Biegewechselspielen nicht auszuschließen ist. Andererseits wird der bekannte Bandersatz wegen einer nicht möglichen postoperativen Bandspannungskorrektur als verbesserungsbedürf tig empfunden.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten allo plastischen Bandersatz (DE-OS 25 29 669), liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gegen Biegewechselbe lastung weitestgehend unempfindlichen Bandersatz zu schaffen, der zugleich eine postoperative Bandspannungseinstellung in physiologischer Höhe ermöglicht. Diese Aufgabe ist ent sprechend dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst worden.

Entsprechend der Erfindung ist die Zone erhöhter Beweg lichkeit des Bandes ein Gelenk. Ein solches Gelenk bietet grundsätzlich die Möglichkeit, zumindest in einer Ebene auf tretende Biegebelastungen zu eliminieren. Je nach den ana tomisch bedingten Voraussetzungen und der damit einhergehenden typischen Art der Biegebeanspruchung kann daher das Gelenk ein ebenes Gelenk, ein Kardangelenk für zwei Ebenen oder gar ein Raumgelenk sein.

Eine postoperative Einstellung der Zugspannung im allo plastischen Bandersatz wird entsprechend der Erfindung dadurch erzielt, daß die Axialstützfläche des zweiten Gewindeteils nicht, wie beim Gegenstand der DE-OS 25 29 669, mittels eines Konusses in der Knochenaufnahme einzementiert ist, sondern vielmehr auf einer im Knochen axial abstützbaren Konsole drehbeweglich gelagert ist. In diesem Zusammenhang können Mittel vorgesehen sein, die eine unbeabsichtigte Drehbewegung des zweiten Gewindeteils gegenüber dem ersten Gewindeteil verhindern.

Zusammengefaßt dargestellt, bietet der erfindungsgemäße alloplastische Bandersatz folgende Vorteile:

Der erfindungsgemäße Bandersatz ist weitestgehend kon fektionierbar und so nicht nur an individuell unterschiedliche Bandlängen anpaßbar sondern darüber hinaus zur Erzielung einer günstigen Bandspannung jederzeit postoperativ nach örtlicher Stichincision axial einstellbar. Diese Einstellbarkeit erlaubt sowohl die Rekonstruktion eines funktionsfähigen spielfreien menschlichen Gelenks und auch die spätere Kompensation einer Bandauslängung und der damit sonst verbundenen lnstabilität des Knies. Das operierte Gelenk ist unmittelbar postoperativ in der Bewegung belastungsstabil; eine Einheilphase des Bander satzes entfällt. Die beim Stand der Technik durch Biegewechsel belastung beanspruchten Bandstellen sind entsprechend der Erfindung durch Gelenke ersetzt, die je nach Anzahl der Biege ebenen einfache Gelenke, Kardangelenke mit zwei Ebenen oder Raumgelenke darstellen. Hierbei ist das Raumgelenk in der Lage, Scher-, Biege- oder Torsionsbelastungen zu eliminieren und lediglich Zugspannungen zuzulassen. Ferner wird durch das Raumgelenk der Bandersatz von einem Kontakt zum angrenzenden Knochen ferngehalten und damit der sonst zusätzlich auf tretende abrasive Verschleiß vermieden. Dies ist besonders günstig für gegen Biegewechselbelastung empfindliche Bandele mente, und zwar für Faserfilamente aus Kohlenstoff, aus Kunst stoff oder aus Implantatstahl.

Der erfindungsgemäße Bandersatz ist hinsichtlich seiner Anwendung keinesfalls auf das Knie beschränkt. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Bandersatz auch bei anderen Gelenksitua tionen, z.B. beim Schultergelenk analoge Anwendung finden.

Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale sind den Unteran sprüchen zu entnehmen.

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele entsprechend der Erfindung näher dargestellt, es zeigen,

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein rechtes menschliches Kniegelenk, von der medialen Seite her betrachtet,

Fig. 2 eine Frontalansicht des Kniegelenks entsprechend dem mit II bezeichneten Ansichtspfeil in Fig. 1, wobei die Kniescheibe nicht dargestellt ist,

Fig. 3 eine tibiaseitige Endbefestigung,

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend der mit IV-IV bezeichneten Schnittlinie in Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt analog zu Fig. 4 jedoch in einer abgeänderten Ausführungsform,

Fig. 6 eine abgewandelte Drehlagerabstützung, ansonsten jedoch analog zu der in Fig. 3 mit VI bezeichneten gestri chelten Einkreisung,

Fig. 7 eine abgewandelte Gelenkanordnung, ansonsten jedoch analog zu der in Fig. 3 mit VII bezeichneten ge strichelten Einkreisung,

Fig. 8 eine im Vergleich zu Fig. 3 alternative Endbefes tigung,

Fig. 9 einen Querschnitt entsprechend der mit IX-IX bezeichneten Schnittlinie in Fig. 8,

Fig. 10 die eigentliche Bandprothese mit ihren endsei tigen Einbindungsstellen in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 11 eine Fig. 10 ähnelnde Darstellung, jedoch einer abgewandelten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes mensch liches Kniegelenk mit einem Femur (Oberschenkel) 11 und einer Tibia (Unterschenkel) 12. Zwischen der Oberseite der Tibia 12, dem mit einer Knorpelschicht belegten Tibia-Plateau 13 und der äußeren ebenfalls mit einer Knorpelschicht belegten Ober schenkelkondyle 14 vollzieht sich die Gelenkbewegung als Rollgleitbewegung. Der Zusammenhalt des Gelenks 10 wird durch Gelenkbänder, und zwar durch das teilweise dargestellte natür liche hintere Kreuzband 15 und durch das insgesamt mit 16 bezeichnete vordere Kreuzband bewirkt, welches beim gezeigten Beispiel künstlich ist, also einen Knieband-Ersatz darstellt. Dieser Knieband-Ersatz 16 weist als Herzstück das eigentliche Band 17 auf, wie es im einzelnen in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen auch in den Fig. 10 und 11 dargestellt und dort mit 17 a bzw. mit 17 b bezeichnet ist.

Das Band 17, 17 a, 17 b kann aus einem geflochtenen Faser filament, beispielsweise aus Kohlefaser, aus kohlefaserver stärkter Kunststoffaser oder aus geflochtenen Implantatstahl drähten bestehen.

Befestigt ist das Band 17 an einer oberen Endbefestigung 18 (Fig. 2) und an einer unteren Endbefestigung 19 (Fig. 1). Beide Endbefestigungen 18, 19 können axial einstellbare Fixierungen darstellen. Notwendig ist es entsprechend der Erfindung jedoch, daß wenigstens eine Endbefestigung, bei spielsweise wie im dargestellten Fall die untere Endbefes tigung 19, axial längenveränderbar fixiert ist.

In der einfachsten mehr stilisiert in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umschlingt das endlos geführte Band 17 jeweils an beiden Enden je einen Lagerzapfen 20, 21, so daß zwischen der jeweiligen Bandschlinge bzw. dem jewei ligen Bandauge 22 und 23 sowie den Lagerzapfen 20 und 21 je ein ebenes Gelenk besteht, welches zumindest Biegewechselbe lastungen in der Gelenkebene eliminiert.

Der Vollständigkeit halber muß noch ergänzt werden, daß in den beiden mehr schemahaften Fig. 1 und 2 zur besseren Darstellung der Lagerzapfen 20, 21 und auch der Bandschlingen 22 und 23 eine Darstellung gewählt wurde, bei der beispiels weise Fig. 2 die Lagerzapfen 20, 21 und die Bandaugen 22, 23 in einer gegenüber Fig. 1 um 90° bezüglich der Bandlängsachse gedrehten Lage zeigt.

Da die Endbefestigung 18 zwar grundsätzlich der Endbe festigung 19 identisch ausgebildet sein kann, aber nicht zu sein braucht, genügt es im vorliegenden Falle, lediglich die Ausbildung der Endbefestigung 19 detailliert zu beschreiben:

Die Endbefestigung 19 weist ein erstes Gewindeteil 24 auf, welches den Lagerzapfen 21 mit dem Bandauge 23 hält. Ein zweites Gewindeteil 25 (ein Schraubbolzen) liegt mit seiner Axialstützfläche 26 um die Längsmittelachse L des Schraubbolzens 25 drehbeweglich in einer Lagerpfanne 27 einer in einer tibiaseitigen Knochenaufnahme 29 axial abgestützten und insgesamt mit 28 bezeichneten Konsole - Stützkonsole - an. Die untere Endbefestigung 19 ist - ebenso wie die obere Endbefestigung 18 - in einer jeweils von einer Durchgangs bohrung gebildeten Knochenaufnahme 29 enthalten.

Außen weist die Stützkonsole 28 einen abgewinkelten Fortsatz 30 zur außenseitigen Anlage an der tibiaseitigen Kortikalis 31 auf. Der Fortsatz 30 ist mit einer Aufnahme öffnung 32 für eine in die Tibia eingreifende Kortikalis schraube versehen. Die Kortikalisschraube 33 hält demnach die Stützkonsole 28 in einer unveränderbaren Relativlage bezüglich der zugeordneten Knochenaufnahme 29.

Während aus den Fig. 1 und 2 - wie vorerwähnt - eine relativ einfache Ausführungsform ebener Gelenke zwischen 20, 22 sowie 21, 23 dargestellt ist, ist dem Lagerzapfen 21 in den Ausführungsformen der Fig. 3, 7 und 8 jeweils ein gesondertes Gelenk hinzugefügt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist zusätzlich ein ebenes Gelenk 34 mit einer Gelenkgabel 35 und einem Gelenkauge 36 vorgesehen. Hierbei sind Gelenkgabel 35 und Gelenkauge 36 mittels eines gestrichelt dargestellten Gelenkzapfens 37 drehbeweglich miteinander verbunden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bilden das Band auge 23 (s. Fig. 1) gemeinsam mit dem Lagerzapfen 21 und dem ebenen Gelenk 34 ein Kardangelenk für zwei Ebenen.

Entsprechend der Teildarstellung gemäß Fig. 7 ist das ebene Gelenk 34 der Fig. 3 durch ein insgesamt mit 38 be zeichnetes Raumgelenk ersetzt. Das Raumgelenk 38 weist einen mit dem ersten Gewindeteil (Gewindebuchse) 24 verbundenen Kugelzapfen 39 auf, welcher in einer Gelenkpfanne 40 eines den Lagerzapfen 21 tragenden Anschlußteils 41 aufgenommen ist.

In Fig. 7 ist auch dargestellt, wie der Schraubbolzen 25 innerhalb der Gewindebuchse 24 gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert sein kann. Dieses geschieht mittels eines unter dem Begriff "lock nut" bekanntgewordenen Kunststoffringes 55, der in das Innengewinde 43 der Gewindebuchse 24 eingelassen ist und in welchen das bolzenseitige Außengewinde 42 unter starker Selbsthemmung einschneidet.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist identisch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ein ebenes Gelenk 34 vorgesehen.

Schraubbolzen 25 mit Außengewinde 42 sowie Gewindebuchse 24 mit Innengewinde 43 sind durch Schraubbetätigung des Schraubbolzens 25 entlang der Längsmittelachse L relativ zueinander axial verstellbar. Hierbei ist die Gewindebuchse 24 an einer Drehung um die Längsmittelachse L gehindert. Diese Drehsicherung geschieht beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dadurch, daß die Gewindebuchse 24 einen nach außen ragenden kulissensteinartigen Fortsatz 44 aufweist, welcher in eine kulissenschlitzartige Axialaufnahme 45 der ebenfalls hülsenartigen Stützkonsole 28 eingreift. Die außen glatte und kreiszylindrische Gewindebuchse 24 ist mit ihrer kreis zylindrischen Außenmantelfläche in der kreiszylindrischen Innenmantelfläche der Stützkonsole 28 gleitgelagert.

Eine Verdrehsicherung kann auch dadurch erfolgen, daß entsprechend Fig. 5 die einander gegenüberliegenden Gleit flächen der etwa rohrartigen Stützkonsole 28 und der in ihr teleskopierbaren Gewindebuchse 24 über unrunde (z.B. quadra tische) Querschnitte relativ zueinander drehgesichert sind.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform, bei welcher die Stützkonsole 28 nicht rohr- bzw. hülsenförmig ausgebildet ist, bestehen die Verdrehsicherungsmittel aus radial nach außen abstehenden Axialflossen 46 der Gewindebuchse 24, die einen Formschluß mit der Knochenaufnahme 29 bilden.

Eine physiologisch gewünschte Federwirkung in Axial- bzw. Zugrichtung des Bandersatzes kann, außer daß das Band 17, 17 a, 17 b selbst federnd nachgiebig ausgebildet ist, da durch erzielt werden, daß zwischen der Axialstützfläche 26 an der Unterseite des Schraubkopfes 47 des Schraubbolzens 25 und der Drehlagerpfanne 27 der Stützkonsole 28 eine Druckfederan ordnung, im vorliegenden Falle zwei Tellerfedern 48, gemäß Fig. 6 aufgenommen sind.

Gemäß den Fig. 10 und 11 sind die Bänder 17 a, 17 b um laufend geführt und in ihren beiden endseitigen Augen 22, 23 unter Vermittlung kauschenartiger Bauteile 49 an den Lager zapfen 20, 21 jeweils etwa nach Art eines ebenen Gelenks drehgelagert. Die beiden parallelliegenden axialen Bandbe reiche 50, 51 sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 mittels eines radial ausfederbaren entropieelastischen hülsen artigen Teils 52 aneinandergehalten. Diese "Hülsenfeder" aus geeignetem Kunststoff bewirkt bei der Längendehnung der Bandanordnung zunächst einen weichen Dehnungsbeginn, welcher sich nach radialer Ausdehnung der Hülsenfeder 52 nach außen, gewissermaßen progressiv fortsetzt.

Eine analoge progressive Federkennlinie wird im Vergleich zu Fig. 10 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 dadurch er zielt, daß die beiden parallelliegenden Bandbereiche 50 des umlaufenden, ein Polyfilament bildenden insbesondere ge flochtenen Bandes 17 b durch eine textile Einbindung, insbe sondere eine Verflechtung 53, aneinandergehalten sind. Die so geschaffene textile räumliche Struktur 53 gestattet ein elas tisches Ausfedern des Bandes 17 b.

Erwähnt werden muß noch, daß der Schraubkopf 47 des Gewindebolzens 25 mit einem Innensechskant 54 versehen ist, so daß auf einfache Weise (ggf. unter Röntgenkontrolle) nach Durchführung eines geringfügigen Hautschnittes unterhalb des tibialen Kniegelenks die Zugspannung der Bandanordnung in physiologischer Höhe postoperativ eingestellt werden kann.

Claims

1. Alloplastischer Bandersatz zur Verbindung zweier Gelenkknochen, insbesondere Knieband-Ersatz, mit zwei, jeweils einem Knochen zugeordneten Endbefestigungen und einem zwischen den beiden Endbefestigungen gehaltenen Band, welches an min destens einer Stelle seiner axialen Erstreckung eine Zone erhöhter Beweglichkeit bildet, wobei mindestens eine End befestigung zwei in Axialrichtung zueinander verstellbare Gewindeteile aufweist, von denen das erste Gewindeteil an dem einen Bandende befestigt ist, während das zweite Gewindeteil am äußeren Ende der Endbefestigung eine Axialstützfläche zur Anlage am Knochen bildet und gegenüber dem ersten Gewindeteil axial schraubverstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone erhöhter Beweglichkeit des Bandes (17; 17 a; 17 b) ein Gelenk (20, 22; 21, 23; 34, 38) ist und daß die Axialstütz fläche (26) des zweiten Gewindeteils (25) drehbeweglich auf einer im Knochen (11, 12) axial abstützbaren Konsole (28) gelagert ist.

2. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein ebenes Gelenk (20, 22; 21, 23; 34) ist.

3. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein Kardangelenk (21, 23, 34) für zwei Ebenen ist.

4. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein Raumgelenk (38) ist.

5. Alloplastischer Bandersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Bandende (23) haltende erste Gewindeteil (24) mit Verdrehsicherungsmitteln (46) bezüglich des Knochens (12) versehen ist.

6. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherungsmittel des ersten Gewindeteils (24) radial nach außen stehende Axialflossen (46) zum Formschluß mit einer Knochenaufnahme (29) aufweisen.

7. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewindeteil (24) in der Stützkonsole (28) axial gleitbar aufgenommen und durch eine Axialgleitführung (44, 45) gegenüber der Stützkonsole (28) verdrehgesichert ist.

8. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonsole (28) eine kulissenschlitz artige Axialaufnahme (45) bildet, in welcher ein kulissenstein artiger Fortsatz (44) des ersten Gewindeteils (24) aufgenommen ist.

9. Alloplastischer Bandersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Axialstütz fläche (26) des zweiten Gewindeteils (25) und die Stützkonsole (28) eine Druckfeder, beispielsweise eine Tellerfeder (48), eingesetzt ist.

10. Alloplastischer Bandersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (17; 17 a; 17 b) umlaufend geführt und in zwei endseitigen augenartigen Schlaufen (22; 23) zwischen den beiden Endbefestigungen (18; 19) aufgenommen ist.

11. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallelliegenden axialen Bandbereiche (50, 50) des umlaufend geführten Bandes (17 a) mittels eines radial ausfederbaren hülsenartigen Teils (52) aneinandergehalten sind.

12. Alloplastischer Bandersatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufend geführte Band (17 b) ein Polyfilament bildet, insbesondere ein geflochtenes Band ist, das mittels textiler räumlicher Stuktur (53) axial elastisch ausfederbar ist.

13. Alloplastischer Bandersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gewindeteil, z.B. ein Schraubbolzen (25), endseitig einen von außen bedien baren Innensechskant (54) aufweist.

14. Alloplastischer Bandersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonsole (28) mit einem endseitig abgewinkelten Fortsatz (30) zur außenseitigen Befestigung am Knochen (12), insbesondere mittels Kortikalis schrauben (33), versehen ist.

15. Alloplastischer Bandersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeteile (24, 25) durch einen Kunststoffring (55) gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert sind.