DE4320520A1

DE4320520A1 - Tibiateil einer Kniegelenkendoprothese

Info

Publication number: DE4320520A1
Application number: DE4320520A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Prof Dr Thomas; Martin Dipl Ing Schug
Original assignee: S&G Implants GmbH
Current assignee: S&G Implants GmbH
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2013-06-23
Also published as: DE4320520C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Tibiateil einer Kniegelenken doprothese, mit einem Tibiaplateau aus Metall, einem Kunststoffeinsatz auf dem Tibiaplateau, und mit einem Verankerungselement auf der Unterseite des Tibia plateaus.

Ein derartiges Tibiateil ist aus der DE-PS 34 33 264 be kannt und wird auf das zuvor entsprechend resezierte obere Ende des menschlichen Tibiaknochens aufgesetzt. Es dient als Auflage für ein entsprechendes Femurteil einer Kniegelenkendoprothese, welches am unteren Ende des menschlichen Femurknochens implantiert wird. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist auf der dem Tibiaknochen zugewandten Unterseite des sich aus zwei Teilen zusam mensetzenden Tibiaplateaus jeweils ein schaftförmiges, schlankes Verankerungselement angeordnet, das die Posi tionierung und Verankerung des Tibiateils sicherstellen soll. Die Unterseite des Tibiaplateaus und die Veranke rungselemente weisen eine offenzellige oder offenporige Oberflächenstruktur auf, die es ermöglicht, daß das angrenzende Knochengewebe in die von der Oberfläche zugänglichen Poren oder Zellen hineinwachsen kann. Hier durch erfährt das Tibiateil unterhalb des Tibiaplateaus im angrenzenden Knochengewebe eine besondere, zusätzli che Verankerung.

Da das Tibiateil durch das Gewicht des Körpers auf den resezierten Tibiaknochen aufliegt und somit vertikal wirkende Kräfte auf das angrenzende Knochengewebe, ins besondere auf die Corticalis, übertragen werden, ist für eine gute Fixation des Tibiateils auch für eine gute Aufnahme der Querkräfte Sorge zu tragen. In dieser Hin sicht nachteilig bei dieser bekannten Ausführungsform hat sich die nur sehr kleine horizontale Projektions fläche des Verankerungsteils, insbesondere unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus erwiesen, das die Querkräfte nur in unzureichendem Maße aufnehmen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Tibiateil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine verbes serte Verankerung, insbesondere zur wirksamen Aufnahme von Querkräften verwirklicht wird.

Diese Aufgabe wird bei dem Tibiateil der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts des Veranke rungselementes unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus eine solche radiale Ausdehnung aufweist, daß der Durch messer d des größten einbeschriebenen Kreises mindestens dem halben Radius R des größten einbeschriebenen Kreises des Tibiaplateaus entspricht.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch die große radiale Ausdehnung des Verankerungs elementes unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus eine große Oberfläche entsteht. Auf das Tibiateil ausgeübte Querkräfte wirken gegen eine vergleichsweise große Flä che des angrenzenden Knochengewebes, wodurch eine groß flächige, gleichmäßige Lastverteilung in das angrenzende Knochengewebe, eine Verringerung der lokalen Lastspitzen und somit eine Verbesserung der Verankerung unterhalb des Tibiaplateaus erreicht wird. Da die auf das Tibia teil ausgeübten Querkräfte bereits unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus auf vergleichsweise große Flächen des angrenzenden Knochengewebes wirken, werden auch die ungünstigen Hebeleffekte bei schmalen schaftförmigen Verankerungselementen vermieden. In einzelnen Fällen kann diese Form der Verankerung die Verwendung eines Schaftes sogar entbehrlich machen bzw. durch einen zu sätzlichen Schaft im plateaunahen Bereich verbessern.

Besonders bevorzugt weist die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts des Verankerungselementes unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus eine solche radiale Aus dehnung auf, daß der Durchmesser d des größten einbe schriebenen Kreises mindestens dem Radius des größten einbeschriebenen Kreises des Tibiaplateaus entspricht, vorteilhafterweise sogar nur geringfügig kleiner ist, als der zweifache Radius R des größten einbeschriebenen Kreises des Tibiaplateaus. Bevorzugt ist die axiale Längenerstreckung des ersten Abschnitts des Veran kerungselements senkrecht zum Tibiaplateau kleiner als der Durchmesser d. Dadurch ist das Verankerungselement unmittelbar unter dem Tibiaplateau ballenförmig ver dickt. Diese Verdickung des ersten Abschnitts des Ver ankerungselementes bewirkt eine nochmals verbesserte Verankerung des Tibiateils im Tibiaknochen.

Besonders bevorzugt weisen die Unterseite des Tibia plateaus und das Verankerungselement mindestens ab schnittsweise eine offenzellige oder offenporige Ober flächenstruktur auf, die es ermöglicht, daß das angren zende spongiöse Knochengewebe in die von der Oberfläche zugänglichen Poren oder Zellen hineinwachsen kann. Hier durch entsteht ein fester Knochen-/Implantatverbund.

Besonders bevorzugt ist der erste Abschnitt des Veranke rungselementes rotationssymmetrisch, insbesondere in Form eines Kugel-, Ellipsoid-, Hyperboloid- oder Kegel abschnitts ausgestaltet, der den Hohlraum des Tibia knochens radial soweit ausfüllt, daß zu der Corticalis ein vorgegebener Abstand verbleibt. Durch die rotations symmetrische Ausgestaltung wird erreicht, daß horizontal auf das Tibiaplateau wirkende Kräfte in allen Richtungen gleichermaßen durch das Verankerungselement großflächig und gleichmäßig auf das angrenzende Knochengewebe über tragen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung geht der erste Abschnitt des Verankerungselementes einstückig in einen sich nach unten verjüngenden schaftförmigen zweiten Abschnitt über, der ebenfalls teilweise oder ganz eine offenzellige oder offenporige Oberflächen struktur aufweisen kann. Der zweite Abschnitt wird in bekannter Art und Weise im Hohlraum des Tibiaknochens verankert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Abschnitt an seinem unteren Ende abgeplattet und besitzt eine zum Tibiaplateau parallele Basisfläche, um einen separaten zweiten schaftförmigen Abschnitt geeigneter Länge und geeigneten Durchmessers lösbar am ersten Abschnitt verankern zu können. Als lösbare Verankerung zwischen den beiden Abschnitten läßt sich bevorzugt eine Konussteckverbindung vorsehen, wobei zum Beispiel der erste Abschnitt eine gegen das Tibea plateau gerichtete Konusausnehmung, und der zweite Ab schnitt an seinem oberen Ende einen entsprechenden Konuszapfen trägt, der in die Konusausnehmung klemmend einsteckbar ist. Alternativ läßt sich auch der Konus zapfen am ersten Abschnitt vorsehen, der in eine ent sprechende Konusausnehmung im zweiten Abschnitt hinein steckbar ist. Auf diese Weise lassen sich intraoperativ jeweils der für den betreffenden Patienten nach Form, Größe und Oberflächenstruktur optimale Schaft auswählen und implantieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Tibiateil.

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Tibiateil aus Fig. 1 entlang der Linie II und senkrecht zu der Schnittebene aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Tibiateil 2 mit einem Tibiaplateau 4 aus Metall, das einen Kunststoffeinsatz 6 trägt, auf dem die Kondylenschalen des Femurteils einer Kniegelenk- Endoprothese lagern. Das Tibiaplateau 4 lagert an seinem Umfangsrand auf der Resektionskante des Tibiaknochens 1.

Auf der Unterseite 5 des Tibiaknochens 4 ist ein erster Abschnitt 10 des Verankerungselementes angeformt, der die Gestalt eines Kugelabschnitts besitzt und an seinem unteren Ende eine zum Tibiaplateau 4 parallele Basis fläche 12 aufweist. In dem ersten Abschnitt 10 ist eine zum Plateau hin gerichtete Konusbohrung 16 angeordnet. An dem ersten Abschnitt 10 des Verankerungselementes ist ein zweiter Abschnitt in Form eines Schaftes 20 lösbar verankert, der an seinem oberen verdickten Ende einen aufwärtsgerichteten Konuszapfen 22 trägt, welcher in die Konusbohrung 16 des ersten Abschnittes 10 klemmend ein schiebbar ist. Der Schaft 20 ist in seiner Gestalt der Form des Hohlraums angenähert und verjüngt sich nach unten hin entsprechend.

Durch das Tibeaplateau 4 und den ersten Abschnitt 10 hindurch sind mehrere Bohrungen angeordnet (nicht einge zeichnet), die schräg nach unten und außen gegen die Corticalis des Tibiaknochens 1 gerichtet sind, um ge wünschtenfalls das Tibiateil mit Knochenschrauben im Tibiaknochen zusätzlich verankern zu können. Durch eine derartige zusätzliche Fixierung wird insbesondere die Primärstabilität des Implantats nach der Implantation wesentlich erhöht. Das Implantat besitzt dann unmittel bar nach der Operation schon eine genügende Verankerung im Knochen, die ausreicht, um das erwünschte Hinein wachsen des Knochengewebes in die offenen Zellen oder Poren der Oberflächenstruktur zu begünstigen.

Auf der Unterseite 5 des Tibiaplateaus 4 und auf dem ersten Abschnitt 10 des Verankerungsteils ist eine offenzellige oder offenporige Oberflächenstruktur 14 aus Metall ausgebildet, in welche das angrenzende spongiöse Knochengewebe einwachsen kann, um die Verankerung des Tibiateils im Tibiaknochen zu verbessern. Der Radius des ersten Abschnitts 10 des Verankerungselementes ist so bemessen, daß er einen ausreichenden seitlichen Abstand zur Knochenwand des Tibiaknochens 1 besitzt, damit Spongiosagewebe den Schaftsockel allseitig umgeben und in der gewünschten Weise in die Poren oder Zellen der Oberflächenstruktur 14 einwachsen kann.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Tibiateil 2 aus Fig. 1 entlang der Linie II und senkrecht zu der Schnittebene aus Fig. 1. Die schraffiert dargestellte Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 10 des Veranke rungselementes 8, die unmittelbar unter dem Tibiaplateau liegt, weist eine solche radiale Ausdehnung auf, daß der Durchmesser d des größten einbeschriebenen Kreises grö ßer als der Radius R des größten einbeschriebenen Krei ses des Tibiaplateaus 4 ist. Die axiale Länge oder Län generstreckung L des ersten Abschnitts 10 des Veranke rungselements 8 senkrecht zum Tibiaplateau ist so bemes sen, daß L<d, bevorzugt L<d/2. Dadurch ergibt sich für den ersten Abschnitt 10 eine gedrungene ballige Form statt der bei bekannten Schäften üblichen langen und dünnen Formgebung.

Claims

1. Tibiateil einer Kniegelenkendoprothese, mit einem Tibiaplateau aus Metall, einem Kunststoffeinsatz auf dem Tibiaplateau, und mit einem Verankerungselement auf der Unterseite des Tibiaplateaus, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts (10) des Verankerungselementes (8) un mittelbar unterhalb des Tibiaplateaus (4) eine solche radiale Ausdehnung aufweist, daß der Durchmesser d des größten einbeschriebenen Kreises mindestens dem halben Radius R des größten einbeschriebenen Kreises des Tibia plateaus (4) entspricht.

2. Tibiateil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts (10) des Verankerungselementes (8) unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus (4) eine solche radiale Ausdehnung aufweist, daß der Durchmesser d des größten einbeschriebenen Kreises mindestens dem Radius R des größten einbeschriebenen Kreises des Tibiaplateaus entspricht.

3. Tibiateil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts (10) des Verankerungselementes (8) unmittelbar unterhalb des Tibiaplateaus (4) eine solche radiale Ausdehnung aufweist, daß der Durchmesser d des größten einbeschriebenen Kreises nur geringfügig kleiner ist, als der zweifache Radius R des größten einbeschrie benen Kreises des Tibiaplateaus.

4. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) des Verankerungselementes (8) eine offenzellige oder offen porige Oberflächenstruktur (14) aufweist.

5. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (5) des Tibiaplateaus (4) mindestens abschnittsweise eine offen zellige oder offenporige Oberflächenstruktur (14) auf weist.

6. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) des Verankerungselementes (8) rotationssymmetrisch ausge staltet ist.

7. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) des Verankerungselementes (8) die Form eines Kugel- oder Kegelabschnitts besitzt.

8. Tibiateil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) des Verankerungselementes (8) die Form eines Ellipsoid- oder Hyperboloidabschnitts besitzt.

9. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement (8) unterhalb des ersten Abschnitts (10) einstückig in einen zweiten Abschnitt (20) übergeht, der als ein sich nach unten verjüngender Schaft ausgebildet ist.

10. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) und der zweite Abschnitt (20) des Verankerungselementes (8) miteinander lösbar verbunden sind.

11. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (20) über eine Konussteckverbindung mit dem ersten Abschnitt (10) verbindbar ist.

12. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) eine gegen das Tibiaplateau (4) gerichtete Konusausneh mung (16) enthält und daß der zweite Abschnitt (20) an seinem oberen Ende einen entsprechenden Konuszapfen (22) trägt.

13. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) einen abwärts gerichteten Konuszapfen trägt, und daß der zweite Abschnitt (20) eine zum verjüngten Ende hin ge richtete entsprechende Konusausnehmung aufweist.

14. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (20) mindestens abschnittsweise eine offenzellige oder offen porige Oberflächenstruktur aufweist.

15. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt aus bioresorbierbarem Material besteht.

16. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bohrungen durch das Tibiaplateau und den ersten Abschnitt hindurch schräg nach außen verlaufen.

17. Tibiateil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) des Verankerungselements (8) eine senkrecht zum Tibiaplateau (4) gerichtete axiale Länge L besitzt, die kleiner als der Durchmesser d ist.

18. Tibiateil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die axiale Länge L des unteren Abschnitts (10) des Verankerungselements (8) L<d/2 gilt.