DE602004013422T2

DE602004013422T2 - Kniegelenkprothese

Info

Publication number: DE602004013422T2
Application number: DE602004013422T
Authority: DE
Inventors: Richard Hall Green Farmhouse FARRAR; Liam Rowley; Andrew Cohen; James 1 West Lodge Cottages BROOKS
Original assignee: DePuy International Ltd
Current assignee: DePuy International Ltd
Priority date: 2003-02-08
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: EP1589908A1; CA2512617A1; US9861488B2; ES2304601T3; US8500817B2; CA2512617C; JP2006516912A; US20090306785A1; EP1589908B1; US20130310944A1; US20160278931A1; US9358118B2; WO2004069104A1; ATE393612T1; AU2004210205B2; AU2004210205A1; JP4509998B2; DE602004013422D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kniegelenksprothese mit einem tibialen Bauteil und einem femoralen Bauteil.
Hintergrund der Erfindung
Beugen einer Kniegelenksprothese umfasst eine Kombination aus einer Rotation und einer Translation eines femoralen Bauteils relativ zu einem tibialen Bauteil. Das femorale Bauteil der gesamten Kniegelenksprothese weist eine Trageoberfläche auf, welche mittels medialer und lateraler Kondylen gebildet ist. Die Oberflächen der Kondylen sind konvex. Die Kondylentrageoberflächen wirken mittels eines meniskalen Bauteils direkt oder indirekt gegen das tibiale Bauteil. Es ist für Kniegelenksprothesen üblich, ein meniskales Bauteil zu umfassen. Dieses ist häufig aus einem Material gebildet, welches eine Bewegung mit geringer Reibung zwischen dem tibialen und dem femoralen Bauteil ermöglicht. Beispielsweise kann das Tragebauteil aus einem Polymer gebildet sein, insbesondere Polyethylen mit einem hohen Molekulargewicht, wenn das femorale Bauteil aus einem Metall, beispielsweise eine Kobalt-Chrom basierten Legierung, gebildet ist. Die Fläche des meniskalen Bauteils, welche dem femoralen Bauteil zugewandt ist, weist üblicherweise ein Paar Aussparungen auf, in welchem die konvexen Trageoberflächen der Kondylen sich bewegen können, wenn die Prothese gebeugt wird. In einigen Kniegelenksprothesen weist das tibiale Bauteil häufig eine planare Trageoberfläche auf, welche dem Oberschenkel zugewandt ist. Ein meniskales Bauteil umfasst dann eine planare niedrige Oberfläche, so dass das meniskale Bauteil relativ zu dem tibialen Bauteil gleiten kann, wenn die Prothese gebeugt wird. In anderen Kniegelenksprothesen kann das meniskale Bauteil um die tibiale Achse rotieren, wobei es dabei aber gegen eine Translation fixiert ist. In anderen Kniegelenksprothesen kann das meniskale Bauteil relativ zu dem tibialen Bauteil fixiert sein.
Die Stabilität der Prothese bei moderaten Beugewinkeln wird mittels des Oberflächenkontaktes zwischen den runden Oberflächen der Kondylen und den Aussparungen in dem meniskalen Bauteil sicher gestellt. Ligamente, welche sich zwischen dem Schienbein und dem Oberschenkel erschrecken, können relative Rotations- und Translationsbewegungen zwischen den beiden Knochen steuern. Trotzdem, insbesondere unter der Voraussetzung, dass die Prothese große Beugewinkel ausführen wird, kann eine zusätzliche Stabilität mittels eines Pfostens bereit gestellt werden, welcher sich von dem tibialen Bauteil in eine Richtung weg von dem Schienbein erstreckt und einer Nocke an dem femoralen Bauteil, welche sich zwischen den Kondylen oder in Richtung ihrer hinteren Enden erstreckt. Die Nocke kann den Pfosten wenigstens bei moderaten bis hohen Beugewinkeln kontaktieren, wodurch eine Translation des femoralen Bauteils relativ zu dem tibialen Bauteil beschränkt wird. Der Pfosten kann an einem Tragbauteil des Knies gebildet sein. Das Material des Tragebauteils wird häufig unter dem Gesichtspunkt eines niedrigen Reibungskoeffizienten ausgewählt, wenn dieses in Kontakt mit der metallischen Trageoberfläche, des femoralen oder tibialen Bauteils ist. Die Eigenschaften der ausgewählten Materialien mögen für ein Tragen einer Last, welche mittels der Nocke bei hohen Beugewinkeln appliziert ist, nicht immer optimiert worden sein
Während der Kontakt zwischen einem Pfosten an dem tibialen Bauteil und einer Nocke an dem femoralen Bauteil darauf abzielt, eine Translation des femoralen Bauteils relativ zu dem tibialen Bauteil zu beschränken, ist es häufig wünschenswert, dass eine relative Rotation zwischen den femoralen und tibialen Bauteilen nicht beschränkt wird. Entsprechend wird die Kontaktfläche zwischen der Nocke und dem Pfosten auf ein Minimum reduziert sein, insbesondere so nahe wie möglich auf ein Kontaktpunkt. Das kann erreicht werden, indem der Pfosten und die Nocke derart angeordnet sind, dass diese eine stab- oder stabförmige Form aufweisen, welche an Punkten konvex ist, an welchen sie bei einer Ansicht entlang ihrer Längen in Kontakt sind, wobei sie sich ungefähr senkrecht zueinander schneiden.
US 5,370,699 offenbart eine modulare Kniegelenksprothese mit einer tibialen Schale, einem gelenkigen tibialen Einschub, welcher an der Schale angeordnet ist, und ein femorales Bauteil, welches gegen den tibialen Einschub wirken kann. Der Einschub weist eine Eminenz auf, welche sich im Wesentlichen in intercondylaren Aussparungen erstreckt. Die Eminenz ist mittels einer Nocke an dem femoralen Bauteil kontaktiert, welche eine konvexe Oberfläche aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Kniegelenksprothese bereit, in welcher die femorale Trageoberfläche teilweise mittels einer Nocke gebildet ist, welche sich zwischen den Kondylen erstreckt, welche da konkav ist, wo sie einen Pfosten an dem tibialen Bauteil bei hohen Beugewinkeln kontaktiert.
In einem Aspekt stellt die Erfindung entsprechend eine Kniegelenksprothese nach Anspruch 1 bereit.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kniegelenksprothese ist, dass die Fähigkeiten des Pfostens, eine Last, welche mittels der Nocke bei hohen Beugewinkeln ausgeübt bzw. appliziert wird, erhöht ist. Das kommt von der größeren Kontaktfläche zwischen der Nocke und dem Pfosten bei hohen Beugewinkeln im Vergleich zu Prothesen, bei welchen die Oberfläche der Nocke nicht konkav ist, wenn sie den Pfosten kontaktiert. Die größere Kontaktfläche trägt bei hohen Beugewinkeln von größer als 120°, insbesondere von größer als 130°, oder von größer als 150° zu einer größeren Stabilität der erfindungsgemäßen Kniegelenksprothese bei. Das Bereitstellen eines lokalisierten konkaven Bereichs der Nocke bedeutet, dass aufgrund der Tatsache, dass der Kontaktwinkel zwischen der Nocke und dem Pfosten nicht vergrößert ist, die Flexibilität der Nocke bei niedrigen Beugewinkeln erhalten bleibt.
Vorzugsweise ist das Verhältnis der Kontaktfläche zwischen dem Pfosten und der Nocke bei einem Beugewinkel von 150° zu der Kontaktfläche, wenn der Beugewinkel 90° beträgt, ungefähr etwa 2.0, vorzugsweise wenigstens etwa 2.5. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Kontaktfläche zwischen dem Pfosten und der Nocke bei einem Beugewinkel von 145° zu der Kontaktfläche, wenn der Beugewinkel 90° beträgt, wenigstens etwa 1.3, vorzugsweise wenigstens etwa 1.4.
Durch die erhöhte Kontaktfläche zwischen der Nocke und dem Pfosten ist die Prothese stabiler und weniger anfällig für eine Dislokation, was der Fall wäre, wenn der Kontakt zwischen einer Nocke und einem Pfosten auf einen Punktkontakt beschränkt ist.
Die Nocke kann im Wesentlichen als stabförmig mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt bezüglich einer Längsansicht der Nocke sein, zumindest um Teile einer Peripherie, an welchen die Nocke den Pfosten an dem tibialen Bauteil kontaktiert. Die Nocke kann an den Kondylen an ihren hinteren Enden kontaktiert sein. Sie kann auch mit anderen Teilen des femoralen Bauteils an anderen Punkten entlang ihrer Länge und insbesondere entlang ihrer gesamten Länge verbunden sein.
Die Nocke wird konkav aussehen, wenn sie sagittal (von einer Seite) betrachtet wird und transversal (entlang der femoralen Achse) in dem Bereich, welcher den Pfosten bei hohen Beugewinkeln kontaktieren soll, und konvex um die anderen Teile der Peripherie, an welchen die Nocke den Pfosten bei anderen Beugewinkeln kontaktiert. Vorzugsweise ist ein Krümmungsradius der Nocke in dem Zentrum des konkaven Bereichs bei Seitenansicht wenigstens etwa 25 mm, vorzugsweise etwa 30 mm, insbesondere wenigstens etwa 37 mm. Vorzugsweise beträgt der Krümmungsradius nicht mehr als etwa 60 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 50 mm, insbesondere nicht mehr als etwa 43 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Krümmungsradius der Nocke in dem Zentrum des konkaven Bereichs bei einer Seitenansicht etwa 40 mm.
Vorzugsweise kann entsprechend der runde Querschnitt der Nocken in dem Bereich unterbrochen sein, in welchem die Nocke die konvexe Oberfläche des Pfostens bei hohen Beugewinkeln kontaktiert, so dass in diesem Bereich der Querschnitt abgeflacht oder konkav ist. Entsprechend kann vorzugsweise der Querschnitt der Nocke an oder in Richtung ihrer Enden abgerundet sein und abgeflacht oder konkav in einem zentralem Bereich zwischen den Enden sein, in welchem die Nocke die konvexe Oberfläche des Pfostens bei hohen Beugewinkeln kontaktiert.
Vorzugsweise kann eine Tiefe des konkaven Bereichs der Nocke gemessen relativ zu der Oberfläche der Nocke an jeder Seite des konkaven Bereichs wenigstens etwa 0.5 mm betragen. Vorzugsweise beträgt die Tiefe nicht mehr als etwa 1.2 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 1.0 mm.
Der Übergang zwischen der konvexen Oberfläche der Nocke und der konkaven Oberfläche in dem Bereich, in welchem die Nocke den Pfosten bei hohen Beugewinkeln kontaktiert, sollte vorsichtig geformt sein, so dass die Kontaktfläche zwischen der Nocke und dem Pfosten nicht signifikant abnimmt, wenn der Beugewinkel zunimmt, um den konkaven Bereich der Nocke in Kontakt mit dem Pfosten zu bringen. Das kann erreicht werden, in dem die Kante des konkaven Bereichs abgerundet wird. Der Krümmungsradius der abgerundeten Kante des konkaven Bereichs kann um den konkaven Bereich variieren. Der Krümmungsradius kann am größten an einer posterioren Kante sein. Beispielsweise beträgt der Krümmungsradius an einer anterioren Kante des konkaven Bereichs vorzugsweise wenigstens etwa 1.0 mm, vorzugsweise wenigstens etwa 1.5 mm, insbesondere wenigstens etwa 1.75 mm, beispielsweise 2.0 mm. Der Krümmungsradius an der anterioren Kante beträgt vorzugsweise nicht mehr als etwa 3.0 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 2.5 mm. Der Krümmungsradius an der posterioren Kante des konkaven Bereichs beträgt vorzugsweise nicht mehr als etwa 6.0 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 5.0 mm, beispielsweise nicht mehr als etwa 4.75 mm. Der Krümmungsradius an der posterioren Kante beträgt vorzugsweise wenigstens etwa 3.0 mm, vorzugsweise wenigstens etwa 4.0 mm.
Vorzugsweise ist die Trageoberfläche der Nocke so konfiguriert, dass die Oberfläche da konkav ist, wo die Nocke den Pfosten kontaktiert, wenn der Beugewinkel zwischen dem Oberschenkel und dem Schienbein wenigstens etwa 130° beträgt, vorzugsweise wenigstens etwa 120°. Die Trageoberfläche an der Nocke wird vorzugsweise da konkav sein, wo die Nocke den Pfosten bei allen Beugewinkeln größer als etwa 120° kontaktiert, vorzugsweise bei allen Beugewinkeln größer als etwa 130°, beispielsweise bei allen Winkeln bis zu etwa 150°, vorzugsweise bei einem Winkel bis zu etwa 155°. Vorzugsweise erhöhte sich die Kontaktfläche zwischen den Trageoberflächen der Nocke und des Pfostens, wenn der Beugewinkel sich von einem Winkel von nicht weniger als etwa 115° erhöht, vorzugsweise von nicht weniger als etwa 120°, so dass die Kontaktfläche ein Maximum erreicht, wenn der Beugewinkel nicht weniger als etwa 145°, vorzugsweise nicht weniger als 150°. Die Kontaktfläche erhöht sich von einer Form, welche annähernd einem Punkt entspricht, zu einer Form, welche im Wesentlichen abgerundet ist, insbesondere oval. Wenn die Kontaktfläche sich aufgrund des erhöhten Beugewinkels erhöht, erhöht sich die Größe der ovalen Kontaktfläche.
Der Beugewinkel, an welchem der konkave Bereich der Nockentrageoberfläche mit dem Pfosten wechselwirkt, wird mittels eines Orientierungswinkels der Nocke bestimmt. Der Orientierungswinkel ist der Winkel zwischen einer sagittalen Ebene und einer Linie, welche sich normalerweise durch das Zentrum des konkaven Bereichs erstreckt. Vorzugsweise beträgt der Orientierungswinkel wenigstens etwa 15°, vorzugsweise wenigstens etwa 20°. Vorzugsweise beträgt der Orientierungswinkel nicht mehr als etwa 30°, vorzugsweise nicht mehr als etwa 25°. Vorzugsweise beträgt der Orientierungswinkel etwa 22°. Wenn der Beugewinkel etwa 22° beträgt, kann ein Kontakt zwischen dem konkaven Pfostenbereich der Nocke bei Beugewinkeln größer als etwa 120° auftreten mit einer bei einem Winkel von etwa 155° gebildeten Kontaktfläche.
Wenn die Nocke stabförmig ist und sich zwischen den Kondylen erstreckt, kann vorgesehen sein, dass die Fläche der Nocke, an welcher die Nocke mit dem Pfosten wechselwirkt, zunimmt, so dass, wenn die Fläche ihr Maximum erreicht, sie sich an einem Punkt erstreckt, welche nicht mehr als 1.5 mm von den Enden des Stabes liegt, an welchen der Stab die Kondylen trifft, vorzugsweise nicht mehr als etwa 1.0 mm.
Das tibiale Bauteil kann vorzugsweise ein Implantatteil und ein Trageteil aufweisen. Das Implantatteil und das Trageteil können aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Beispielsweise kann das Implantatteil aus einem Metall sein, beispielsweise einer Kobalt-Chrom-Legierung oder einer Titanbasierten Legierung. Das Trageteil kann aus einem Polymer sein, beispielsweise Polyethylen mit einem ultra hohen Molekulargewicht (UHMWPE). Das Trageteil wird häufig an dem Implantatteil befestigt, so dass es sich bei einer Bewegung des Knies nicht relativ zu diesem bewegen kann. Beispielsweise kann das Trageteil in einer Aussparung angeordnet sein, welche mittels einer aufrechten Wand gebildet ist, welche sich in wenigstens einem Bereich von der Peripherie des tibialen Teils erstreckt. Alternativ (oder zusätzlich) können das Implantatteil und das Trageteil mittels einer wenigstens einen Vorsprung und eine Aussparung umfassenden Anordnung zusammenpassen. Im Wesentlichen würde vorzugsweise das Trageteil gegen eine Translation relativ zu dem Implantatteil fixiert sein, wobei es aber relativ zu diesem rotieren kann. Das kann mittels eines Stiftes an dem Trageteil, welcher in einer axialen Bohrung in dem Implantatteil aufgenommen ist, ermöglicht werden. Beispielsweise kann das Implantatteil einen hohlen Stift aufweisen, welcher in eine entsprechend geformten Kavität in dem abgetrennten Schienbein aufgenommen ist. Der Raum innerhalb des Stiftes an dem Implantatteil kann einen an dem Trageteil angeordneten Stift aufnehmen. Vorzugsweise sind die Stifte der beiden Teile und die Aussparung innerhalb des Stiftes an dem Implantatteil konisch mit einem zirkularen Querschnitt.
Eine Kniegelenksprothese, in welcher das tibiale Bauteil ein Implantat- und ein Trageteil aufweist, in welchen das Trageteil gegen eine Translation relativ zu dem Implantatteil fixiert ist, wird unter der Marke SIGMA von DePuy Orthopaedics Inc. of Warsaw, Indiana, USA verkauft.
Der Pfosten kann an dem Trageteil eines tibialen Bauteils gebildet sein, welches separate Implantat- und Trageteile aufweist. Ein Trageteil, welches einen Pfosten umfasst, wird im Wesentlichen aus einem einzigen Stück gebildet sein, welches durchgehend aus dem gleichen Material gebildet ist (beispielsweise einem polymerischen Material, insbesondere UHMWPE).
Die Höhe des Pfostens wird derart ausgewählt, dass sichergestellt ist, dass sich bei hohen Beugewinkeln die Nocke nicht über das obere Ende des Pfostens bewegt. Die Breite und die Tiefe des Pfostens, gemessen parallel zu der sagittalen Ebene, sollten ausreichend sein, um sicherzustellen, dass der Pfosten Belastungen bzw. Lasten stand hält, welche auf ihn mittels der Nocke ausgeübt werden, wenn die Kniegelenksprothese gebeugt wird. Die entsprechende Wahl dieser Ausgestaltungsmerkmale ist bekannt, beispielsweise aus den Kniegelenksprothesen, welche von Orthomet Inc. unter der Marke AXIOM und von Smith & Nemphew Richards unter der Marke GINESIS (posterior stabilisiert) verkauft werden.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des Pfostens, welche durch die Nocke bei hohen Beugewinkeln kontaktiert ist, konvex bei einer Ansicht von oben (im Wesentlichen bei einer Ansicht entlang der tibialen Achse). Vorzugsweise ist die Oberfläche des Pfostens, welche durch die Nocke kontaktiert ist, flach oder vorzugsweise konkav, wenn sie sagittal von einer Seite betrachtet wird.
Es wurde herausgefunden, dass mittels einer entsprechenden Formgebung der Nocke und des Pfostens die Kontaktfläche bei hohen Beugewinkeln (beispielsweise 140° oder 145° oder 150°) zwischen den beiden wenigstens etwa 50 mm² betragen kann, vorzugsweise wenigstens etwa 75 mm², beispielsweise von 80 mm² bis zu 120 mm² oder mehr. Das ist viel höher als was mittels Knieprothesen erreicht werden kann, bei welchen die Oberfläche der Nocke konvex ist. Als Ergebnis ist der Pfosten fähiger Lasten zu tragen, welche auf ihn mittels der Nocke bei hohem Beugewinkeln ausgeübt werden. Weiterhin ist die Prothese stabiler aufgrund der vergrößerten Kontaktfläche zwischen der Nocke und dem Pfosten und weniger anfällig für ein Dislokation, was aber der Fall wäre, wenn der Kontakt zwischen einer Nocke und einem Pfosten sich auf einen Punktkontakt beschränkt. Vorzugsweise beträgt die Kontaktfläche zwischen der Nocke und dem Pfosten bei niedrigen Beugewinkeln nicht mehr als etwa 25 mm², vorzugsweise nicht mehr als etwa 15 mm², beispielsweise nicht mehr als etwa 12 mm² oder nicht mehr als etwa 8 mm².
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Kniegelenksprothese;
2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II durch das in 1 gezeigte femorale Bauteil;
3 eine vergrößerte Ansicht, welche den Bereich der Nocke an dem femoralen Bauteil zeigt, in welchem die Trageoberfläche entlang der mittels des Pfeils IV markierten Richtung konkav ist;
4 einen Teilquerschnitt durch die Nocke an dem femoralen Bauteil an der Linie IV-IV;
5a und 5b symmetrische und Seitenansichten des Tragebauteils aus 1;
6a bis 6e Ansichten von einer Seite, welche zeigt, wie sich das femorale Bauteil der Kniegelenksprothese aus 1 gegen das tibiale Bauteil gelenkig bewegt; und
7 einen Graphen, welche die Änderung der Kontaktfläche zwischen dem femoralen und dem tibialen Bauteil einer Kniegelenksprothese über den Beugewinkel der Prothese zeigt.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt 1 eine Kniegelenksprothese mit einem femoralen Bauteil 2 und einem tibialen Bauteil. Das tibiale Bauteil umfasst ein Implantatteil 4 und ein Trageteil 6. Das femorale Bauteil 2 und das Implantatteil 4 des tibialen Bauteils sind aus einer Kobalt-Chrom basierten Legierung gebildet. Das Implantatteil 4 des tibialen Bauteils weist einen sich nach unten erstreckenden Stift auf, welcher in einer entsprechend geformten Kavität in einem angeschnittenen Oberschenkel aufgenommen werden kann. Die nach oben zeigende Oberfläche 10 ist im Wesentlichen planar. Sie weist eine zentrale Öffnung 12 auf, welche mit einer konischen Bohrung innerhalb des nach unten sich erstreckenden Stiftes in Verbindung steht. Eine Kerbe 9 ist an dem Implantatteil des tibialen Bauteils gebildet, um Ligamentgewebe aufzunehmen.
Das femorale Bauteil 2 weist mediale und laterale Kondylen 14, 16 auf, wobei jede eine Trageoberfläche mit einem entsprechend glattem Finish bzw. einer entsprechend glatten Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Zwischen den Kondylen 14, 16 ist eine Aussparung 18 gebildet. Die Aussparung 18 ist posterior mittels eines Stabes 20 gebildet, welcher sich zwischen den Kondylen 14, 16 erstreckt. Der Stab 20 ist im Wesentlichen abgerundet in einem Querschnitt, wenn dieser von einer Seite einer medial-lateralen Achse betrachtet wird. Er weist eine Tra geoberfläche mit einem Finish um zumindest einen Teil der gekrümmten Oberfläche auf, zumindest in einem zentralen Bereich, welche eine Nocke bereitstellt.
Das Trageteil 6 des tibialen Bauteils ist aus einem polymerischen Material gebildet, beispielsweise ein Polyethylen mit einem ultra hohen Molekulargewicht. Die untere Oberfläche ist planar und weist einen konischen Stift auf, welcher von der Oberfläche absteht. Der Stift ist derart gebildet, dass er gut innerhalb der konischen Bohrung 12 in dem Implantatteil 4 des tibialen Bauteils passt. Der Stift und die Bohrungen weisen einen zirkularen Querschnitt auf, so dass das Trageteil 6 relativ zu dem Implantatteil 4 rotieren kann.
Die obere Oberfläche des Trageteils 6 weist zwei konkave Aussparungen 22, 24 auf, welche die Kondylen 14, 16 aufnehmen können, und welche während einer Beugung der Prothese gleiten können. Ein Pfosten 26 erstreckt sich aufwärts von dem Trageteil 6. Der Pfosten 26 weist eine Trageoberfläche 28 an seiner posterior weisenden Kante auf. Bei einer Ansicht entlang der tibialen Achse ist die posterior weisende Oberfläche des Pfostens 26 konvex. Bei Ansicht von der Seite ist die posterior weisende Oberfläche des Pfostens gerade oder leicht konkav.
Eine der Kondylen 14 des femoralen Bauteils 2 ist in 2. gezeigt, ebenso wie der Stab 20. Der Stab 20 weist eine im Wesentlichen runde Form auf, wenn er von der Seite betrachtet wird. Der Stab 20 ist integral mit einem Netz 19 gebildet, welches sich zwischen den Kondylen erstreckt und eine Aussparung zwischen den Kondylen bildet, in welcher sich der Pfosten während einer Beugung der Prothese erstreckt.
Der konkave Bereich 32 des Stabes 20 ist in 3 und 4 detaillierter gezeigt. Wie in 3 gezeigt, weist der konkave Bereich 32 abgerundete Übergänge an seiner Kante auf. Der Krümmungsradius an den abgerundeten Übergängen der posterioren Kante ist größer als an den anderen Kanten. Der Radius an der posterioren Kante 34 beträgt etwa 4,6 mm und die Radi der anterioren, medialen und lateralen Kanten betragen etwa 2,9 mm. Der konkave Bereich erstreckt sich innerhalb von etwa 1,5 mm der Kondylen an jedem Ende des Stabes 20.
Wie in 4 gezeigt, ist der konkave Bereich des Stabes 20 abgerundet, wenn er in einer Richtung, welche parallel zu der Trageoberfläche des Pfostens liegt, betrachtet wird (wenn der konkave Bereich und der Pfosten fluchtend in Kontakt miteinander bei einer maximalen Beugung der Prothese angeordnet sind). Der Krümmungsradius beträgt etwa 40 mm. Das ist etwas mehr als der Krümmungsradius des Pfostens (wenn er entlang der tibialen Achse von oben betrachtet wird), wenn er in Kontakt bei hohen Beugewinkeln ist. Wenn der konkave Bereich des Stabes von einer Seite betrachtet wird (wie in 2), ist er ungefähr gerade.
Der Stab ist in einem Bereich der Oberfläche, welche den Pfosten während einer Bewegung des Knies kontaktieren soll, poliert. Der Bereich des Stabes, welcher den Pfosten bei hohen Beugewinkeln kontaktiert, weist einen konkaven Bereich 32 auf.
5a und 5b zeigen das Trageteil 6 des tibialen Bauteils. Die Trageoberfläche 28 des Pfostens 26 ist im Wesentlichen in Richtung der oberen Enden planar (wie in 5b gezeigt). Die Trageoberfläche ist auch im Wesentlichen planar entlang der medial-lateralen Achse, das heißt, wenn sie von oben (entlang der mittels des Pfeils „a" gebildeten Linie) betrachtet wird.
Wie in 6a gezeigt, ist der Kontakt bei moderaten Beugenwinkeln (bis zu etwa 90°) zwischen dem femoralen und tibialen Bauteil auf einen Kontakt zwischen den Kondylentrageoberflächen 14, 16 des femoralen Bauteils 2 beschränkt, welches mit den Aussparungen 22, 24 in dem Trageteil 6 des tibialen Bauteils wechselwirkt. Während einer Beugung mit moderaten Beugewinkeln der Prothese kann das femorale Bauteil 2 rotieren und sich tranlatorisch relativ zu dem tibialen Bauteil bewegen. Bei einem Beugewinkel von etwa 90° wechselwirkt die Nocke, welche mittels des Stabes 20 gebildet ist, mit dem Pfosten 26 an dem Tragebauteil zusammen. Die Bewegung des Pfostens gegen die Nocke kann weitere translatorische Bewegungen des femoralen Bauteils relativ zu dem tibialen Bauteil in einer dadurch gebildeten Ebene kontrollieren, so dass fortsetzende Beugungen des Knies hauptsächlich auf eine Rotationsbewegung beschränkt wird, wie in der in 6b bis 6d gezeigten Sequenz.
Wie in 6b gezeigt, wechselwirkt die gekrümmte Trageoberfläche an dem Pfosten 20 bei Beugewinkeln von etwa 90° mit der Trageoberfläche des Pfostens 26 an dem Punkt „c" zusammen. Bei moderaten Beugewinkeln (bis zu 115° oder 125°) ist die Trageoberfläche des Stabes da konvex, wo sie den Pfosten kontaktiert. Die Kontaktfläche zwischen dem Stab und dem Pfosten ist deshalb auf einen kleinen Bereich beschränkt. Das wird ein Punktkontakt sein (bei Abwesenheit von irgendeiner lokalisierten Deformation der Bauteile), wenn jede der relevanten Trageoberflächen konvex an dem Kontaktpunkt sind. Fortsetzende Beugung der Prothese über 125° resultiert in einer Rotation und in einem Gleiten des femoralen Bauteils rela tiv zu dem tibialen Bauteil um eine Achse, welche in etwa fixiert ist. Wenn der Beugewinkel zunimmt, nehmen die an dem Pfosten applizierten Scherkräfte parallel zu der Ebene des abgeschnittenen Schienbeines zu.
Genauso wenn der Beugewinkel zunimmt und der Stab 20 relativ zu dem Pfosten 26 rotiert, bewegt sich der konkave Bereich 32 des Stabes rotierend in Richtung des Pfostens 26. Die Kontaktfläche zwischen dem konkaven Bereich und dem Pfosten vergrößert sich während einer andauernden Rotation des femoralen Bauteils relativ zu dem tibialen Bauteil, bis die Kontaktfläche ein Maximum bei einem Beugewinkel von etwa 150°–155° erreicht. Die Änderung der Kontaktfläche über den Beugewinkel ist näherungsweise in 7 gezeigt.

Claims

Kniegelenksprothese mit: a. einem tibialen Bauteil (4, 6) mit einer Knochenkontaktoberfläche zum Kontaktieren eines herausgeschnittenen Schienbeins eines Patienten und einer entgegengesetzten Tragefläche und einem Pfosten (26), welche sich von der Trageoberfläche in einer im Wesentlichen weg von der Knochenkontaktoberfläche Richtung erstreckt, und b. einem femoralen Bauteil (2) mit einer Trageoberfläche, welche mittels medialer und lateraler Kondylen (14, 16) und einer zwischen den Kondylen an oder in Richtung der hinteren Enden der Kondylen angeordneten Nocke (20) gebildet ist, wobei die Kondylen (14, 16) der femoralen Trageoberfläche bei einer Beugung des Knies direkt oder indirekt gegen die Trageoberfläche des tibialen Bauteils wirkend gebildet und die Nocke (20) des femoralen Bauteils bei hohen Beugewinkeln gegen den Pfosten (26) des tibialen Bauteils wirkend gebildet sind und die bei großen Beugewinkeln mittels der Nocke kontaktierte Oberfläche des Pfostens in einer im wesentlichen senkrechtrechten zu der tibialen Knochenkontakt- und Trageoberfläche Pfostenansicht konvex ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Nocke gebildete femorale Trageoberfläche in einem Bereich (32) konkav ist, an welchem die femorale Trageoberfläche bei hohen Beugewinkeln die konvexe Oberfläche des Pfostens in einer Ansicht entlang der die Nocke kontaktierenden Oberfläche des Pfostens kontaktiert, wobei eine Kontaktfläche zwischen dem Pfosten und der Nocke bei hohen Beugewinkeln größer ist als bei kleinen Beugewinkeln.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis der Kontaktfläche zwischen dem Pfosten (26) und der Nocke (20) bei einem Beugewinkel von 150° zu der Kontaktfläche bei einem Beugewinkel von 90° mindestens etwa 2.0, vorzugsweise mindestens etwa 2.5 ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei die Nocke (20) im Wesentlichen stabförmig mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt in einer Längsansicht der Nocke ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 3, wobei der runde Querschnitt der Nocke (20) in einem Bereich unterbrechend gebildet ist, in welchem die Nocke bei großen Beugewinkeln die konvexe Oberfläche des Pfostens (26) kontaktiert, und der Querschnitt in dem Bereich abgeflacht oder konkav ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 4, wobei der Querschnitt der Nocke (20) an oder in Richtung der Enden der Nocke (20) rund und zwischen den Enden in einem mittleren bei hohen Beugewinkeln die konvexe Oberfläche des Pfostens (26) kontaktierenden Bereich abgeflacht oder konkav ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 3, wobei die Nocke (20) integral mit einer Rippe gebildet ist, welches sich zwischen den Kondylen (14, 16) erstreckt, wobei die Rippe die Nocke (20) an einer Stelle kontaktiert, an welcher die Nocke (20) während einer Bewegung des Gelenks nicht in Kontakt mit dem Pfosten (26) ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 3, wobei eine maximale den Pfosten (26) kontaktierende Fläche der Nocke (20) sich zu einer Stelle erstreckend gebildet ist, welche nicht weiter als 1.5 mm von den die Kondylen (14, 16) treffenden Enden der Nocke (20) liegt.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei das tibiale Bauteil ein tibiales Implantatteil (4) zum Implantieren in das Schienbein und ein Trageteil (6) aufweist, welcher zwischen dem tibialen Implantatteil (4) und dem femoralen Bauteil (2) anordbar ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei eine relativ zu der Oberfläche der Nocke an jeder Seite des konkaven Bereichs (32) gemessenen Tiefe des konkaven Bereichs (32) mindestens etwa 0.5 mm ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei eine relativ zu der Oberfläche der Nocke an jeder Seite des konkaven Bereichs (32) gemessenen Tiefe des konkaven Bereichs (32) nicht mehr als etwa 1.2 mm ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei ein Radius einer Krümmung an der anterioren Kante des konkaven Bereichs (32) wenigstens etwa 1.0 mm ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei ein Radius einer Krümmung an der anterioren Kante des konkaven Bereichs (32) nicht mehr als etwa 3.0 mm ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei ein Radius einer Krümmung an der posterioren Kante des konkaven Bereichs (32) wenigstens etwa 3.0 mm ist.
Kniegelenksprothese nach Anspruch 1, wobei ein Radius einer Krümmung an der posterioren Kante des konkaven Bereichs (32) nicht mehr als etwa 6.0 mm ist.