DE60320485T2

DE60320485T2 - Führungsvorrichtung zum Schneiden einer Aussparung für eine Gelenkprothese und zugehöriges Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE60320485T2
Application number: DE60320485T
Authority: DE
Inventors: Jack Warsaw Long; Brian Ft Wayne Maroney; Jose Fort Wayne Guzman; Frank G. Sioux Falls Alvine; Stephen F. Pittsburg Conti; Roy W. Tampa Sanders
Original assignee: DePuy Products Inc
Current assignee: DePuy Products Inc
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-06-21
Also published as: US20100023066A1; AU2003204899A1; US20030236522A1; EP1374783B1; AU2003204899B2; DE60320485D1; EP1374783A1; US8491596B2; ATE392857T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Fachgebiet der Orthopädie und insbesondere auf ein Implantat zur Verwendung in der Arthroplastik.
Prothesenvorrichtungen, die zum Ersetzen von Gelenken implantiert werden, sind gut bekannt. Solche Implantate treten an die Stelle der versagenden körpereigenen Gelenke, wie dies bei Patienten erforderlich sein kann, die an rheumatischen Erkrankungen, degenerativer oder traumatischer Arthritis einschl. Osteoarthritis (Arthrose) leiden. Mit dem Gelenkersatz sind eine Reihe von Problemen verbunden. Das Gelenk sollte auf eine solche Weise funktionieren, dass das natürliche Gelenk simuliert wird und im Wesentlichen der gleiche Bewegungsumfang erzielt wird.
Das Knöchelgelenk oder das Gelenk zwischen den Beinknochen Tibia und Fibula und dem Sprungbein sind häufig ein Ursprung der Osteoarthritis oder rheumatoiden Arthritis. In der Regel sind die an rheumatoider Arthritis und Osteoarthritis des Knöchelgelenks leidenden Patienten bisher im Allgemeinen auf ein Verfahren beschränkt, das als Fusion (Versteifung) bezeichnet wird. Bei der Fusion werden die Tibia (das Schienbein) und in der Regel der Talus (das Sprungbein) fusioniert oder aneinander befestigt, um die Schmerzen des Patienten zu verringern und seine Mobilität zu verbessern. Durch die Verwendung der Fusion wird offensichtlich nicht der gleiche Grad an Beweglichkeit bereitgestellt wie durch ein natürliches Knöchelgelenk.
Beispielsweise sollte das Gelenk bei Knöchelersatzoperationen mindestens den gleichen Grad an Beweglichkeit liefern, wie dies zum Gehen erforderlich ist. Darüber hinaus sollte das Gelenk nicht mehr Raum im Körper einnehmen als das natürliche Gelenk. Zu Problemen kommt es beim Verbinden des Ersatzgelenks mit Knochen und Gewebe. Das Gelenk sollte außerdem möglichst einfach zu implantieren sein, so dass keine komplizierten Operationen erforderlich sind, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen verringert wird. Die Gelenke müssen stark und widerstandsfähig genug sein, um dem Gewicht und den Druck- und Zugbeanspruchungen zu widerstehen, denen sie ausgesetzt sind.
Knöchelgelenke stellen aufgrund des zu tragenden Gewichts und des beim Gehen erforderlichen Bewegungsumfangs zusätzliche Probleme dar. Die Befestigung des Schienbeins, das sich im Wesentlichen vertikal erstreckt, gestaltet sich schwierig, da eventuell Teile des Wadenbeins für Implantate entfernt werden. Von kritischer Bedeutung ist die genaue Übereinstimmung mit dem Drehpunkt des Gelenks, da eine Fehlausrichtung zu Schwierigkeiten beim Gehen und anderen Bewegungen führen kann, was dem Patienten erhebliche Schmerzen verursachen kann.
Die Haltbarkeit eines Ersatzgelenks ist ebenfalls wichtig, da der Knöchel beim Gehen, Laufen und Springen hoher Beanspruchung sowie im Laufe der Zeit Ermüdungserscheinungen ausgesetzt ist. Diese Beanspruchung kann zu Rissen oder Brüchen der Knöchelkomponenten von Ersatzgelenken führen, die während der zuvor genannten Tätigkeiten einen beträchtlichen Teil der Belastung aufnehmen.
Ein besonders erfolgreiches Knöchelimplantat zur Verwendung bei der Knöchel-Totalarthroskopie ist in US-5326365 offengelegt. Das offengelegte Knöchelimplantat wird von DePuy Orthopaedics Inc unter dem Warenzeichen Agility verkauft. Die Operationstechnik für diesen Knöchel und das dazugehörige Instrumentensystem verwenden eine reziproke oder oszillierende Säge und ein Freihandverfahren zum Bilden des Sprungbeinkomponenten-Kielschlitzes.
Die Verwendung eines Freihandverfahrens ist stark von den Fähigkeiten des Operateurs abhängig und kann zu mangelnder Genauigkeit und Wiederholbarkeit bei der Bildung des Schlitzes führen. So kann der Schlitz beispielsweise zu tief, zu posterior oder zu breit für die erforderliche Geometrie der Sprungbeinfinne sein. Ein ungenauer Schnitt kann u. a. zur Störung der anterioren und posterioren Kortex führen, wenn ausreichende Knochenstützung vorhanden ist. Ein ungenauer Schnitt kann dazu führen, dass übermäßig viel Knochenimplantatmaterial verwendet werden muss, um die Leeräume zu füllen, die durch den ungenauen Schnitt entstanden sind. Wird der Schlitz zu tief eingeschnitten, kann es je nach der Art des vom Patienten ausgeführten Aktivitäten im Laufe der Zeit zu Sprungbeinbrüchen kommen.
DE-A-19501550 legt ein Schablonenwerkzeug offen, das zum Vorbereiten eines Knochens zur Aufnahme einer Prothesenkomponente verwendet werden kann. Es umfasst eine Fräsführung und ein Fräswerkzeug, das in einem Schlitz in der Fräsführung beweglich ist.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Instrumentation zum Implantieren eines Knöchelgelenks bei einer Knöchelersatzoperation. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine spezifisch konstruierte Knochensäge mit einem runden Kragen und einer Vollradius-Schneidspitze bereitgestellt werden.
Weiterhin ist eine spezifisch konstruierte Fräsführung mit einem einziehbaren posterioren Haken dazu ausgelegt, dem Benutzer die Lokalisierung aller Implantatpositionsmerkpunkte bezüglich der posterioren Kortex zu gestatten.
Weiterhin kann der Benutzer nach dem Anordnen der Führung unterhalb der Tibia fräsen, indem er seine Hand abwinkelt und die Fräse dreht, wodurch eine spezifische Sprungbeinimplantatkielprofilbahn innerhalb des Radius ausgefräst wird. Dieses Verfahren ist schnell, einfach und wiederholbar und wird mit großer Präzision ausgeführt; darüber hinaus muss die anteriore Sprungbeinkortex nicht geopfert werden.
Das derzeitige Verfahren verwendet eine oszillierende Säge, was schwierig in der Ausführung ist, nicht wiederholbar ist und möglicherweise zuviel Knochen entfernt und die anteriore Sprungbeinkortex opfert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Kit zum Vorbereiten eines Knochenhohlraums in einem Knochen zur Implantation einer Gelenkprothese gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Das Kit umfasst eine Führung, die eine Öffnung durch diese bestimmt. Die Führung wirkt mit der Prothese zusammen. Das Kit umfasst außerdem ein rotierbares Werkzeug, das in der Öffnung der Führung eingeschränkt werden kann. Das Werkzeug ist zur Entfernung von Knochen angepasst, um den Knochenhohlraum zu bilden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Führung zum Führen eines rotierbaren Werkzeugs zur Verwendung bei der Knochenvorbereitung eines Knochenhohlraums für die Implantation einer Gelenkprothese gemäß Anspruch 9 bereitgestellt. Die Führung ist zum Zusammenwirken mit der Prothese angepasst. Die Führung bestimmt eine Öffnung durch die Führung. Die Führung schränkt das Werkzeug in der Öffnung der Führung ein, wodurch das Werkzeug zur Entfernung von Knochen verwendet werden kann, um den Knochenhohlraum zu bilden.
Ein Fräswerkzeug wird zur Verwendung mit der Führung der Erfindung in der Gelenkarthroplastik bereitgestellt. Das Fräswerkzeug umfasst einen Körper, eine Schneidkante und einen Schaft. Eine Schneidkante erstreckt sich aus dem Körper zum Zusammenwirken mit der Führung, um die Positionierung des Werkzeugs bezüglich der Führung zu unterstützen. Der Schaft erstreckt sich aus dem Körper.
Die von der Erfindung bereitgestellte Instrumentation kann in einem Verfahren zur Bereitstellung einer Gelenkarthroplastik verwendet werden, welches folgende Schritte umfasst: Resezieren eines Anteils eines Knochens mit einem Werkzeug zum Bilden einer Prothesenbefestigungsfläche, Anordnen einer Fräsführung, welche eine durchgehende Öffnung darin bestimmt, auf der Befestigungsfläche des Knochens, Verschieben eines rotierbaren Fräswerkzeugs mit einem Kragen längs entlang der Öffnung, um einen Schlitz in der Befestigungsfläche des Knochens zu bilden, und Einsetzen einer Prothesenkomponente in den Schlitz.
Zu den technischen Vorteil der vorliegenden Erfindung gehören eine unter der Oberfläche liegende Schrägrampe und ein unter der Oberfläche liegender Rückkehrbogen, welcher die Fräse umfängt und die Fräse aus der Fräsführung heraus rotieren lässt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, verschiedene Fräswinkelpositionen zu verwenden, wodurch der Benutzer unter der Tibia fräsen kann, wenn Tibia und Sprungbein in einer relativen Position von weniger als 90° sind.
Die von der Erfindung bereitgestellte Instrumentation kann zum Herstellen eines Trogs mit flachem Boden mit der Fräse und der Fräsführung verwendet werden, ohne dass die Fräse senkrecht zu der Fräsführung steht.
Ein weiterer Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die anteriore Kortex des Sprungbeins unter Verwendung dieser Operationstechnik und der dazugehörigen Instrumentation erhalten werden kann. Bei dieser Technik werden die Kortizes intakt belassen, was ein gutes Knochengefüge für die Stabilität des Implantats bereitstellt und die Möglichkeit einer Fraktur der anterioren Kortex ausschließt.
Ein weiterer Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass genaue und wiederholbare Kielschlitze ohne den gleichen Grad an Erfahrung und chirurgischer Fähigkeit, der bei Freihandverfahren mit der oszillierenden Säge erforderlich ist, bereitgestellt werden können.
Weitere technische Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus den folgenden Fig., Beschreibungen und Ansprüchen leicht ersichtlich sein.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Verweis auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine Perspektivansicht einer Fräse und Führung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Teilansicht der Fräse und Führung von 1.
3 ist eine Draufsicht der Fräsführung von 1.
4 ist eine Teildraufsicht der Fräsführung von 1.
5 ist eine Teilperspektivansicht der Fräsführung von 1.
6 ist eine Ansicht der Fräsführung von 1.
7 ist eine Teilansicht der Fräsführung von 1.
8 ist eine Draufsicht eines Kragens zur Verwendung mit der Fräse und Fräsführung von 1.
9 ist eine Ansicht eines Kragens zur Verwendung mit der Fräse und Fräsführung von 1.
10 ist eine Ansicht der Fräsführung von 1.
11 ist eine Ansicht der Fräsführung von 1 in Position auf dem Fuß eines Patienten.
12 ist eine Ansicht der Fräsführung von 1 zur Verwendung in der Knieteilarthroplastik mit der Führung in Position auf dem Knie eines Patienten.
13 ist eine Teilperspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Kits, der Fräse und der Fräsführung der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Untenansicht der Fräsführung von 13.
15 ist eine Draufsicht der Fräsführung von 13.
16 ist eine Ansicht der Fräsführung von 13.
17 ist eine Teiluntenansicht der Fräsführung von 13.
18 ist eine Ansicht der Fräsführung von 13 in Position auf dem Fuß eines Patienten.
19 ist ein Seitenaufriss eines Knöchelgelenks, das entweder anhand der Fräsführung von 1 oder der Fräsführung von 13 implantiert werden kann.
20 ist ein Rückaufriss des Knöchelgelenks von 19.
21 ist eine Perspektivansicht des Sprungbeinelements des Knöchelgelenks von 19.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 1 ein Kit 10 zum Vorbereiten eines Knochenhohlraums 12 zum Einsetzen einer Gelenkprothese dargestellt. Das Kit 10 umfasst eine Führung 20, die eine Öffnung 22 durch die Führung 20 bestimmt. Das Kit 10 umfasst weiterhin ein rotierbares Werkzeug 24, das so angepasst ist, dass es in der Öffnung 22 der Führung 20 eingeschränkt werden kann. Das Werkzeug 24 ist zur Entfernung von Knochen 14 angepasst, um den Knochenhohlraum 12 zu bilden.
Die Führung 20 kann eine erste Oberfläche 26 der Führung 20 zum Zusammenwirken mit dem Knochen 14 bestimmen. Die Führung 20 kann außerdem eine zweite Oberfläche 30 bestimmen, die im Abstand zu der ersten Oberfläche 26 angeordnet ist und parallel zu ihr sein kann. Das Werkzeug 24 kann einen Kragen 32 zum Zusammenwirken mit der zweiten Oberfläche 30 umfassen, um die Positionierung des Werkzeugs zu unterstützen 24.
Das Kit 10 kann gemäß der vorliegenden Erfindung zum Vorbereiten des Knochenhohlraums 12 verwendet werden, wenn der Raum zwischen dem Sprungbein 14 und dem Schienbein 34 sehr beschränkt ist. Beispielsweise ist in 11 das Kit 10 zwischen Sprungbein 14 und Schienbein 34 angeordnet gezeigt.
Wie in 11 gezeigt, kann der Knochenhohlraum 12 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dort vorbereitet werden, wo die untere Fläche 36 der Tibia 34 und die obere Fläche 40 des Sprungbeins 14 durch einen spitzen Winkel α getrennt sind, der weniger als 90° beträgt. Der in dem spitzen Winkel α gebildete Raum bietet einen sehr eingeschränkten Zugang zu der oberen Fläche 40 des Sprungbeins 14, um den Knochenhohlraum 12 vorzubereiten.
Um die Vorbereitung des Knochenhohlraums 12 in einem derart beschränkten Raum zu erlauben, kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Fräswerkzeug 24 oder die Fräsführung 20 so angepasst werden, dass es oder sie die Ausrichtung des Fräswerkzeugs 24 in einer ersten Richtung oder Position 42 bezüglich der Fräsführung 20 in einem ersten Abschnitt 44 der Öffnung 22 erlaubt, und so angepasst werden, dass es oder sie in einer zweiten Richtung oder Position 46 bezüglich der Fräsführung 20 in einem zweiten Abschnitt 50 der Öffnung 22 ausgerichtet werden kann.
Durch die Bereitstellung der ersten Position 42 sowie einer zweiten Position 46 für das Fräswerkzeug 24 kann das Fräswerkzeug 24 mit einem Winkel σ von weniger als 90° verwendet werden, wodurch es dem Chirurgen mehr Zugang zum Sprungbein 14 bietet.
Obwohl die Öffnung 22 der Fräsführung 20 jede geeignete Gestalt aufweisen kann, weist die Öffnung 22 vorzugsweise und zum Zusammenwirken mit einem kreisförmigen Fräswerkzeug 24 eine im Allgemeinen ovale Gestalt auf. Wie in 1 und 11 gezeigt, ist eine Positionierung des Fräswerkzeugs 24 bezüglich der Fräsführung 20 sowohl in der ersten Position 42 als auch in der zweiten Position 46 auf eine Vielzahl von Weisen möglich. Beispielsweise kann die Öffnung 22 der Fräsführung 20 eine Breite BGW aufweisen, die etwas größer ist als der Durchmesser BTD des Fräswerkzeugkörpers 52. Mit einer solchen Konfiguration kann sich das Fräswerkzeug 24 frei entlang der Ebene QQ in Richtung der Pfeile 54 und 56 bewegen. Weiterhin kann das Fräswerkzeug 24 mit einer solchen Konfiguration in einer Vielzahl von Winkeln σ um die Ebene QQ rotierbar sein.
Die Anmelder haben entdeckt, dass durch Variieren der Entfernung von der ersten Oberfläche 26 bis zu der zweiten Oberfläche 30 eine gewünschte Gestalt des Knochenhohlraums 12 bereitgestellt werden kann, wenn eine Situation vorliegt, in der das Fräswerkzeug 24 in Positionen wie in der ersten Position 42 und der zweiten Position 46 angeordnet werden muss, um in den beschränkten Raum zwischen Tibia 34 und Sprungbein 14 zu passen.
Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt, die zweite Oberfläche 30 einen ersten Abschnitt 60, der parallel zu der ersten Oberfläche 26 verläuft, und einen zweiten Abschnitt 62, der schräg zu der ersten Oberfläche 26 verläuft, enthalten kann. Beispielsweise kann der zweite Abschnitt 62 der zweiten Oberfläche 30 in einem Winkel β bezüglich des ersten Abschnitts 60 der zweiten Oberfläche 30 angeordnet sein. Die Winkelausrichtung des zweiten Abschnitts 62 der zweiten Oberfläche 30 stellt eine Fräsführungsdicke T bereit, die entlang der Länge der Fräsführung 20 variieren kann. Es ist leicht ersichtlich, dass die Dicke T durch eine Vergrößerung des Winkels β weiter vergrößert werden kann. Außerdem kann durch eine Variation des Winkels σ des Werkzeugs 24 bei gleichzeitiger Variation des Winkels β der Fläche 30 ein Knochenhohlraum 12 mit einer großen Vielfalt von Gestalten bereitgestellt werden.
Wie in 1 gezeigt, kann der Kragen 32 auf dem Fräswerkzeug 24 verwendet werden, um die Bewegung des Werkzeugs 24 in Richtung des Pfeils 64 zu beschränken. Der Kragen 32 kann zum Anhalten des Fräswerkzeugs 24 gegen die zweite Oberfläche 30 verwendet werden, oder wie in 1 gezeigt, kann die Öffnung 22 einen Vertiefungsabschnitt 66 umfassen, der eine Breite LBGW aufweist, die breiter ist als die Breite BGW des verbleibenden Teils der Öffnung 22. Die Breite LBGW der Vertiefung 66 kann sogar, wie in 1 gezeigt, breiter sein als der Durchmesser CTB des Kragens 32. Der Kragen 32 kann sich somit unter die zweite Oberfläche 30 bewegen und an der unter der Oberfläche liegenden Rampe 70 anliegen. Die unter der Oberfläche liegende Rampe 70 kann einen Winkel π aufweisen und erlaubt es dem Fräswerkzeug 24, sich weiter in Pfeilrichtung 64 zu bewegen, als dies der Fall wäre, wenn der Kragen 32 durch die zweite Oberfläche 30 angehalten worden wäre. Weiterhin kann die Vertiefung 66, wie in 1 gezeigt, eine Rückkehrrampe 72 mit einem Rückkehrwinkel δ aufweisen.
Das Fräswerkzeug 24 kann zwar jede geeignete Gestalt zum rotierenden Entfernen von Material aus dem Sprungbein 14 aufweisen, aber wie in 1 gezeigt, kann das Fräswerkzeug 24 einen Körper 52 umfassen. Der Kragen 32 erstreckt sich entlang der Achse 74 nach außen. Eine Schneidspitze 76 erstreckt sich diagonal/nach unten weg vom Körper 52 entlang der Achse 74. Die Schneidspitze 76 kann jede geeignete Gestalt aufweisen und kann beispielsweise, wie in 1 gezeigt, im Allgemeinen kugelförmig sein und durch Radius R bestimmt sein. Vom Kragen 32 nach oben weg erstreckt sich entlang der Achse 74 ein Schaft 78. Der Schaft 78 kann zum Befestigen des Fräswerkzeugs 24 an einer Stromquelle (nicht gezeigt) geeignet sein.
Wie in 1 gezeigt, kann die Fräsführung 20 weiterhin einen Handgriff 80 umfassen, der sich nach außen von der Fräsführung 20 weg erstreckt. Gemäß der Erfindung weist die Fräsführung 20 ebenfalls ein Positionierungselement 82 zum Zusammenwirken mit dem Sprungbein 14 auf, um die Fräsführung 20 richtig bezüglich des Sprungbeins 14 zu positionieren. Beispielsweise nimmt das Positionierungselement 82, wie in 1 gezeigt, die Form eines posterioren Hakens an. Der posteriore Haken wirkt mit der posterioren Sprungbeinkortex 84 des Sprungbeins 14 zusammen.
Wie in 1 gezeigt, ist der posteriore Haken 82 einziehbar und weist beispielsweise eine erste Position 86 auf, die auszogen wird, um den Eingriff zwischen dem Haken 82 und dem Sprungbein 14 und einer zweiten Position 90 herzustellen, wie dies in Durchsicht gezeigt ist, um die Entnahme der Fräsführung 20 aus dem Sprungbein 14 zu unterstützen.
2 zeigt das Fräswerkzeug 24, wobei dies so dargestellt ist, dass der Kragen 32 in Eingriff mit der unter der Oberfläche liegenden Rampe 70 steht. Wenn der Kragen 32 Eingriff mit der unter der Oberfläche liegenden Rampe 70 nimmt, nimmt die Schneidfläche 76 des Fräswerkzeugs 24 Eingriff mit dem Sprungbein 14, um Knochenhohlraum 12 zu bilden. Wenn sich der Kragen 32 zuerst entlang der unter der Oberfläche liegenden Rampe 70 und dann entlang der Rückkehrrampe 72 bewegt, bewegt sich die Schneidfläche 76 entlang des Sprungbeins 14, wobei sie das Knochenhohlraumprofil 92 bildet.
Wie in 2 gezeigt, kann das Positionierungselement oder der posteriore Haken 82 einen Vorsprung 94 umfassen, der sich aus dem Haken 82 erstreckt und Eingriff mit der posterioren Sprungbeinkortex 84 nimmt. Das Knochenhohlraumprofil 92 entspricht vorzugsweise dem Kiel 96 der Gelenkprothese 16 (siehe 19, 20 und 21).
3 zeigt die Fräsführung 20 in Position auf dem Sprungbein 14 des Fußes 98. Die Fräsführung 20, wie sie in 3 dargestellt ist, dient zur Verwendung mit dem linken Fuß 98. Eine separate Fräsführung (nicht gezeigt) kann für den rechten Fuß (nicht gezeigt) eingesetzt werden und kann einen Handgriff 99 umfassen, wie dies in Durchsicht gezeigt ist.
4 zeigt eine ausführlichere Darstellung des Körpers 21 der Fräsführung 20. Der Körper 21 bestimmt die Öffnung 22 durch den Körper 21. Zum Befestigen des Körpers 21 am Sprungbein 14 kann die Fräsführung 20 neben dem Haken 82 noch einen rechten und linken Stift 100 bzw. 102 enthalten. Die Stifte 100 und 102 passen in das rechte bzw. linke Stiftloch 104 und 106. Die Stifte 100 und 102 können selbstbohrende und Schneidstifte sein, die an Sprungbein 14 befestigt sind.
5 zeigt eine weitere ausführliche Darstellung des Körpers 21 der Fräsführung 20. 5 zeigt die unter der Oberfläche liegende Rampe 70 und die Rückkehrrampe 72 ausgespart von der oberen Fläche 30 der Knöchelführung. Die unter der Oberfläche liegende Rampe 70 und die Rückkehrrampe 72 erstrecken sich von der Öffnung 22 des Körpers 21 nach außen.
6 zeigt die Fräsführung 20, wobei der rechte Stift 100 in das rechte Stiftloch 104 eingesetzt ist. Die Stifte 100 und 102 dienen dazu, der Fräsführung 20 während der Bildung des Knochenhohlraums 12 zusätzliche Stabilität und Unterstützung zu verleihen.
7 zeigt eine ausführlichere Darstellung der Stiftlöcher 104 und 106 im Körper 21. Die Stiftlöcher 104 und 106 können in jeder einzigen Ausrichtung und in jedem Abstand angeordnet sein, die geeignet sind, um beim Abstützen der Fräsführung auf dem Sprungbein behilflich zu sein. Beispielsweise können, wie in 4 und 7 gezeigt, die Stiftlöcher 104, 106 einen Winkel ββ bezüglich der oberen Fläche 30 von beispielsweise von ungefähr 45° aufweisen und in einem Abstand PHD von beispielsweise 5 mm (0,2 Zoll) vom Handgriffende 110 des Körpers 121 angeordnet sein. Die Stiftlöcher 104 und 106 können in einem Abstand PDS von beispielsweise 25,4 mm (1 Zoll) angeordnet sein (siehe 4).
8 und 9 zeigen eine ausführlichere Darstellung des Kragens 32. Der Kragen 32 kann im Allgemeinen kreisförmig sein und einen Kragendurchmesser CDT von beispielsweise 12,7 mm (0,5 Zoll) aufweisen. Der Kragen kann eine Kragendicke CT von beispielsweise 5,1 mm (0,2 Zoll) und einen Kragenradius CR von beispielsweise 5,1 mm (0,2 Zoll) aufweisen. Der Kragen 32 weist vorzugsweise eine bogenförmige Peripherie 112 zum Zusammenwirken mit der unter der Oberfläche liegenden Rampe 70 und der Rückkehrrampe 72 auf (siehe 4).
Unter allgemeiner Bezugnahme in 1 bis 9 kann die Fräsführung 20 aus jedem geeigneten, widerstandsfähigen Material gefertigt sein. Beispielsweise kann die Fräsführung 20 aus einem Metall gefertigt sein, wie zum Beispiel einem sterilisierbaren und in einem Operationssaalverfahren wiederverwendbaren Metall. Die Fräsführung 20 kann beispielsweise aus Kobalt-Chromstahl, Titan oder rostfreiem Stahl gefertigt sein.
Der Handgriff 80 kann in den Körper 21 integriert sein, oder zur leichteren Herstellung und Beschränkung der Kosten auf ein Mindestmaß kann der Handgriff 80 aus einer vom Körper 21 separaten Komponente gefertigt sein und entweder in diesen eingepresst oder mit diesem zusammengeschweißt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Handgriff 80 im Gewindeeingriff mit dem Körper 21 steht.
10 zeigt eine ausführlichere Darstellung des Fräswerkzeugs 24. Das Fräswerkzeug 24 kann einen Körper 52 umfassen, aus dem sich der Kragen 32 erstreckt. Der Schaft 78 erstreckt sich über den Kragen 32 hinaus. Aus dem entgegengesetzten Ende des Körpers 52 erstreckt sich die Schneidspitze 76. Das Fräswerkzeug 24 kann aus jedem geeigneten, haltbaren Material gefertigt sein und kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder aus Kobalt-Chromstahl gefertigt sein. Die Schneidspitze 76 kann in den Fräswerk zeugkörper integriert sein oder kann eine separate Komponente sein, die beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen am Körper angebracht ist.
Das Kit 10 einschließlich Fräsführung 20 und Fräswerkzeug 24, wie in 1 bis 11 gezeigt, ist zwar ausgelegt und geeignet zum Vorbereiten des Kiels einer Knöcheltotalprothese, aber es versteht sich, dass das Kit der vorliegenden Erfindung wie auch die Fräsführung und das Fräswerkzeug der vorliegenden Erfindung zum Vorbereiten eines Hohlraums zum Installieren einer Prothese in anderen Gelenken des menschlichen Körpers verwendet werden können. Ein Gelenk, das sich besonders gut zur Verwendung in dieser Erfindung eignet, ist die Vorbereitung einer unikondylären Knie-, Femur- oder Tibiakomponente.
Beispielsweise kann das Kit 210, wie in 12 gezeigt, zum Vorbereiten des Hohlraums 212 in einem Femur 214 verwendet werden. Das Kit 210 kann ähnlich gestaltet sein wie das Kit 10 von 1 bis 11, kann aber zum Bilden des Hohlraums 212 für den Femur 214 angepasst sein. Wie das Kit 10 von 1 bis 11 erlaubt auch das Kit 210 von 12 die Bildung eines Hohlraums 212, wo die Knochen, in diesem Fall Tibia 34 und Femur 214, nur beschränkten Zugang zu dem Hohlraum 212 bieten.
Das Kit 210 umfasst ein Fräswerkzeug 224, das dem Fräswerkzeug 24 des Kits 10 von 1 bis 11 ähnelt, sowie Fräsführung 220, die der Fräsführung 20 des Kits 10 von 1 bis 11 ähnelt.
Die Fräsführung 220 umfasst einen Körper 221, aus dem sich Handgriff 280 erstreckt. Der Körper 221 bestimmt die durch diesen verlaufende Öffnung 222. Das Fräswerkzeug 224 passt in die Öffnung 222. Die Fräsführung 220 umfasst eine erste Oberfläche 226, die in Eingriff mit dem Femur 214 sowie mit einer angewinkelten oberen Fläche 230 steht, in der eine unter der Oberfläche liegende Rampe 270 und eine Rückkehrrampe 272 ausgebildet sind. Das Fräswerkzeug 224 umfasst eine erste Position 242 und eine zweite Position 246, die schräg und im Abstand zu der ersten Position 242 angeordnet ist. Das Fräswerkzeug 224 kann sich von der ersten Position 242 bis zu der zweiten Position 246 bewegen, um den Hohlraum 212 im Femur 214 zu bilden.
Das Fräswerkzeug 224, das dem Fräswerkzeug 24 des Kits 10 von 1 bis 11 ähnelt, umfasst Körper 221. Eine Schneidspitze 276 erstreckt sich aus dem Körper 221. Außerdem erstreckt sich ein abgerundeter Kragen 232 aus dem Körper 221. Ein Schaft 278 erstreckt sich von dem abgerundeten Kragen 232 nach außen heraus. Das in 12 gezeigte Kit 210 ist zwar zur Verwendung beim Vorbereiten von einem von zwei unikondylären Hohlräumen 212 gezeigt, aber es versteht sich, dass das Kit 210 genauso zum Bilden des anderen Hohlraums zur Vorbereitung eines medialen Gelenkkopfs (Kondyle) wie für einen lateralen Gelenkkopf eingesetzt werden kann. Weiterhin versteht es sich, dass das Kit 210 oder ein ähnliches Kit auch zum Bilden von Hohlräumen für unikondyläre Knieabschnitte für die Tibia 34 verwendet werden kann.
13 bis 18 zeigen das Kit 310 zum Vorbereiten eines Knochenhohlraums 376 für Sprungbein 314. Das Kit 310 ähnelt dem Kit 10 von 1 bis 11, aber das Kit 310 umfasst die Fräswerkzeugführung 320 und das Fräswerkzeug 324, die so angepasst sind, dass die Achse 374 des Fräswerkzeugs 324, wenn sie mit der Fräswerkzeugführung 320 verwendet wird, es dem Fräswerkzeug 324 erlaubt, sich zuerst entlang der Achse 374 zu bewegen, bis das Fräswerkzeug 324 ganz an der Fräswerkzeugführung 320 anliegt, und sich dann entlang einer Achse zu bewegen, die parallel m der Achse 374 liegt, und dann entlang der Achse 374 aus der Fräswerkzeugführung entfernt zu werden. Das Kit 310 stellt eine einfachere Fräswerkzeugführung 320 bereit, wo ausreichend Raum für die Einführung des Fräswerkzeugs 324 zwischen dem Sprungbein 314 und der Tibia vorhanden ist.
13 zeigt das Fräswerkzeug 324 mit einem Körper 352 und einer Schneidspitze 376, die sich aus dem Körper 352 erstreckt. Ein Kragen 332 erstreckt sich aus dem Körper 352 in einer der Schneidspitze 376 gegenüberliegenden Richtung. Ein Schaft 378 erstreckt sich nach außen aus dem Kragen 332.
Die Fräswerkzeugführung 320 umfasst einen Körper 321, der eine Öffnung oder einen Schlitz 322 bestimmt. Um einen gut bestimmten Knochenhohlraum 312 bereitzustellen, kann der Körper 352 des Fräswerkzeugs 324 eine zylindrische Gestalt mit einem Durchmesser DD aufweisen, der etwas kleiner ist als und sogar in die Breite WW der Schlitzöffnung 322 des Körpers 321 der Fräswerkzeugführung 320 passen kann.
Wie in 13 gezeigt, sind die untere Fläche 326 und die obere Fläche 330 des Körpers 352 der Fräswerkzeugführung 320 im Gegensatz zu der Fräswerkzeugführung 20 von 1 bis 11 jeweils planar und parallel zueinander. Die Fräswerkzeugführung 320 umfasst ähnlich wie die Fräswerkzeugführung 20 von 1 bis 11 einen posterioren Haken 382. Der posteriore Haken 382 der Fräswerkzeugführung 320 ähnelt dem Haken 82 der Führung 20 und steht in Passeingriff mit der Kortex 384 des Sprungbeins 314. Um zu verhindern, dass Rechts- und Links- Fräswerkzeugführungen erforderlich sind, kann die Fräswerkzeugführung 320 von 13 eine erste Handgriffposition 38 und eine zweite Handgriffposition 384 umfassen, die sich aus dem Körper 352 der Fräswerkzeugführung 320 erstrecken. Die erste und zweite Handgriffposition 382 und 384 können Innengewinde 386 und 390 umfassen, die den Außengewinden 392 auf dem Fräswerkzeugführungshandgriff 380 entsprechen.
14 zeigt eine ausführlichere Darstellung der Fräswerkzeugführung 320. Die Fräswerkzeugführung 320 umfasst den Körper 321 sowie den Fräswerkzeugführungshandgriff 380. Die Fräswerkzeugführung 320 umfasst einen posterioren Haken 382, der sich von der unteren Fläche 326 der Fräswerkzeugführung 320 nach außen erstreckt. Die Fräswerkzeugführung 320 umfasst vorzugsweise Stiftlöcher 304 und 306 zum Zusammenwirken mit Stiften (nicht gezeigt), um die Fräswerkzeugführung 320 an dem Sprungbein 314 zu befestigen.
15 zeigt die Fräswerkzeugführung 320, wobei die obere Fläche 330 sichtbar ist. 15 zeigt den Handgriff 380, wobei in normaler Sicht die erste Handgriffposition 381 und in Durchsicht die zweite Handgriffposition 384 dargestellt ist.
16 zeigt die Fräswerkzeugführung 320 mit dem posterioren Haken 382 in einer ersten Position 308 (in normaler Sicht dargestellt) und in einer zweiten, zurückgezogenen Position 309 (in Durchsicht dargestellt). Indem der Haken 382 bereitgestellt wird, der verschieblich innerhalb des Hakenkörpers 311 sitzt, kann die Fräswerkzeugführung leichter in Pfeilrichtung 313 in Position geschoben werden, wenn der Haken 382 in der zurückgezogenen zweiten Position 309 ist, wie in Durchsicht gezeigt.
17 zeigt eine ausführlichere Darstellung des Körpers 321 der Fräswerkzeugführung 320. Der posteriore Haken 382 ist ausführlicher dargestellt. Der posteriore Haken 382 kann, wie zum Beispiel in 17 gezeigt, eine im Allgemeinen v-förmige Gestalt mit einem äußeren Punkt oder Vorsprung 383 aufweisen, der das sichere Eindringen in das Sprungbein 314 erlaubt.
18 zeigt die Fräswerkzeugführung 320 in Position am Sprungbein 314 von Fuß 389 anliegend. Das Fräswerkzeug 324 wird zum Bilden des Knochenhohlraums 312 verwendet. Das Fräswerkzeug 324 ist in normaler Sicht in der ersten Position 393 und in Durchsicht in der zweiten Position 395 dargestellt. Das Fräswerkzeug 392 bewegt sich innerhalb der Öffnung 322 der Fräswerkzeugführung, wobei es sich zuerst in Pfeilrichtung 397 bewegt, bis das Fräswerkzeug 324 sich in der ersten Position befindet (wie in normaler Sicht 393 gezeigt). Dann bewegt sich das Fräswerkzeug 324 in Pfeilrichtung 398, bis sich das Fräswerkzeug 324 in der zweiten Position 395 befindet (wie in Durchsicht gezeigt). Dann bewegt sich das Fräswerkzeug 324 in Pfeilrichtung 399, bis es von der Fräswerkzeugführung 322 getrennt ist. Auf diese Weise bildet das Fräswerkzeug 324 den Knochenhohlraum 312.
19 bis 21 zeigen eine ausführlichere Darstellung der Gelenkprothese 16. Obwohl das Kit, das Fräswerkzeug und die Fräswerkzeugführung der vorliegenden Erfindung selbstverständlich verwendet werden können, um einen Knochenhohlraum für jedes beliebige Arthroplastikgelenk bereitzustellen, versteht es sich, dass die Erfindung gut geeignet ist, um eine Knöchelgelenkprothese 16 bereitzustellen. Die Gelenkprothese 16 ist in US-5326365 ausführlicher beschrieben.
19 bis 21 zeigen die implantierbare Knöchelvorrichtung 16. Die Gelenkprothese 16 ist für eine Ersatzoperation ausgelegt, bei der der Knöchel des Patienten ersetzt wird. Die Knöchelvorrichtung 16 weist ein Schienbeinelement (Tibia) 416 und ein Sprungbeinelement (Talus) 414 auf, welche in Wechselwirkung miteinander einen Grad an Beugung und Spannung bereitstellen, der dem eines normalen Knöchels ähnelt. Der implantierte Knöchel 16 hat eine kompakte Gestalt, die eine minimale Entfernung von Knochen und Gewebe des Patienten erforderlich macht.
20 zeigt, wie der Spitzdomabschnitt 426 des Sprungbeinelements 414 sich ergänzend in das Tibialager 418 einpasst. Die konkave Fläche des Tibialagers 418 passt mit dem Domabschnitt 426 zusammen. Die Seitenabschnitte 418a und 418b des Tibialager liegen in der Nähe der Positionierungswände 420a und 420b und schließen die Seiten des Domabschnitts 426 ab. Der Domabschnitt 426 ist verschieblich und schwenkbar bezüglich des Tibialagers 418.
21 zeigt, wie der Domabschnitt 426 sich geringfügig von anterior nach posterior erweitert. Der Abstand zwischen den Seitenabschnitten 418a und 418b erweitert sich ebenfalls auf ähnliche Weise, wodurch die Elemente 412 und 414 miteinander ausgerichtet bleiben, aber gleichzeitig ein Freiraum zwischen den Seiten des Domabschnitts 426 und den Seitenabschnitten 418a und 418b bereitgestellt wird, und dies erlaubt es dem Gelenk, sich auf jede der beiden Seiten zu drehen, wobei gleichzeitig die laterale Drehung mit einem Bereich eingeschränkt wird, der dem eines natürlichen Knöchelgelenks vergleichbar ist. Eine Strebe 424 erstreckt sich von der Tibiagrundplatte 22 gegenüber des Tibialagers 18 nach oben. Die Strebe 424 ist an der Tibia befestigt.
Eine Sprungbeinstrebe 436 erstreckt sich nach unten in das Sprungbein, um das Sprungbeinelement 414 nach dem Implantieren richtig ausgerichtet zu halten.
Durch Bereitstellung eines Fräswerkzeugs mit abgerundetem Schulteranschlagkragen kann ein Profil mit kontinuierlicher Winkeldrehposition des Fräswerkzeugs beim Schneiden erstellt werden.
Durch Bereitstellung einer Fräswerkzeugführung mit einer Außenprofilgestalt wie das Implantat kann ein genau wiederholbarer und einfacher Schnitt an dem Knochen durchgeführt werden.
Durch Bereitstellung eines Hakens auf dem Knochen sowie von Einsetzlöchern kann eine genaue Position der Führung bereitgestellt werden.
Durch Bereitstellung einer unter der Oberfläche liegenden winkelförmigen Fräsrampe sowie eines unter der Oberfläche liegenden Rückkehrbogens kann das Fräswerkzeug umfangen werden und das Fräswerkzeug kann ein- und auswärts rotieren, wobei jedes beliebige Fräswerkzeug in einer Vielzahl verschiedener Winkelpositionen möglich ist, um die Entfernung des Knochenhohlraums in Bereichen zu erlauben, in denen der Zugang zu dem Gelenk beschränkt ist.
Durch Bereitstellung von unterschiedlichen Fräswinkelpositionen kann ein Fräswerkzeug unter oder zwischen benachbarten Knochen eines Gelenks verwendet werden.
Durch Bereitstellung von unter der Oberfläche liegenden Winkeln und Rückkehrbögen kann ein Trog mit flachem Boden bereitgestellt werden, ohne dass die Fräse während des Schneidvorgangs senkrecht steht.
Durch Bereitstellung einer Fräsführung zum Beschränken der Entfernung von Material aus dem Sprungbein kann die anteriore Kortex des Sprungbeins erhalten bleiben. Durch Bereitstellung der intakten Kortex kann ein gutes Knochengefüge für die Stabilität des Implantats bereitgestellt werden und die Möglichkeit einer Fraktur der anterioren Kortex verhindert werden.
Indem ein freihändiges Verfahren mit einer oszillierenden Säge durch ein rotierendes Fräswerkzeug ersetzt wird, das in einer Fräswerkzeugführung eingeschlossen ist, kann die Qualität und Konsistenz des Knochenhohlraums optimiert werden.

Claims

Ein Kit zum Vorbereiten einer Kerbe in einem Sprungbein zur Aufnahme der Sprungbeinstrebe einer Sprungbeinkomponente einer Knöchelgelenkprothese, wobei das Kit umfasst: eine Führung (20), die eine Öffnung (22) durch diese bestimmt, und ein rotierbares Werkzeug (24), das in der Öffnung der Führung angeordnet und in der Öffnung bewegt werden kann, während es durch die Öffnung eingeschränkt ist, um die Entfernung von Knochen zur Bildung des Knochenhohlraums (12) zu veranlassen, gekennzeichnet dadurch, dass die Führung einen Haken (82) aufweist, der aus einer ersten Position, in welcher er zur Eingriffnahme mit der posterioren Sprungbeinkortex (14) aus der Führung hervorragt, um die Führung auf dem Sprungbein anzuordnen, zu einer zweiten Position (90) zurückgezogen werden kann, in welcher der Haken in die Führung zurückgezogen ist, so dass er nicht in einem Eingriff mit der posterioren Sprungbeinkortex steht, der die Entnahme der Führung aus dem Sprungbein behindern würde.
Das Kit gemäß Anspruch 1, wobei die Führung (20) eine erste Oberfläche (26) derselben zum Zusammenwirken mit dem Knochen und eine zweite Oberfläche (30) derselben bestimmt, wobei die zweite Oberfläche im Abstand und parallel zu der ersten Oberfläche angeordnet ist, und wobei das Werkzeug einen Kragen (32) zum Zusammenwirken mit der zweiten Oberfläche umfasst, um die Positionierung des Werkzeugs zu unterstützen.
Das Kit gemäß Anspruch 1, wobei mindestens eines der zwei genannten Elemente, nämlich Werkzeug (24) und Führung (20), so angepasst ist, dass das Werkzeug in einer ersten Richtung bezüglich der Führung in einem ersten Abschnitt der Öffnung (22) ausgerichtet werden kann und in einer zweiten Richtung bezüglich der Führung in einem zweiten Abschnitt der Öffnung ausgerichtet werden kann.
Das Kit gemäß Anspruch 1, wobei die Öffnung (22) eine im Allgemeinen ovale Gestalt aufweist.
Das Kit gemäß Anspruch 1, wobei die Führung (20) eine erste Oberfläche (26) derselben zum Zusammenwirken mit dem Knochen und eine zweite Oberfläche (30) derselben bestimmt, wobei die zweite Oberfläche im Abstand zu und schräg bezüglich der ersten Oberfläche angeordnet ist, und wobei das Werkzeug einen Kragen (32) zum Zusammenwirken mit der zweiten Oberfläche umfasst, um die Positionierung des Werkzeugs zu unterstützen.
Das Kit gemäß Anspruch 5, wobei das Kit eine dritte Oberfläche umfasst, die im Abstand zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche und schräg bezüglich der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche angeordnet ist, und wobei der Kragen mit der zweiten Oberfläche zusammenwirkt, um die Positionierung des Werkzeugs zu unterstützen.
Das Kit gemäß Anspruch 1, wobei das Werkzeug weiterhin eine im Allgemeinen kugelförmige Schneidspitze (276) umfasst.
Das Kit gemäß Anspruch 1, wobei die Führung weiterhin einen Handgriff (80) umfasst.
Eine Führung zum Vorbereiten einer Kerbe in einem Sprungbein zur Aufnahme der Sprungbeinstrebe einer Sprungbeinkomponente einer Knöchelgelenkprothese, wobei die Führung (20) eine Öffnung (22) durch diese zur Aufnahme der Schneidspitze eines rotierbaren Werkzeugs (24) bestimmt, das in der Öffnung der Führung angeordnet und in der Öffnung bewegt werden kann, während es durch die Öffnung eingeschränkt wird, um die Entfernung von Knochen zur Bildung des Knochenhohlraums (12) zu veranlassen, gekennzeichnet dadurch, dass die Führung einen Haken (82) aufweist, der aus einer ersten Position, in welcher er zur Eingriffnahme mit der posterioren Sprungbeinkortex (14) aus der Führung hervorragt, um die Führung auf dem Sprungbein anzuordnen, zu einer zweiten Position (90) zurückgezogen werden kann, in welcher der Haken in die Führung zurückgezogen ist, so dass er nicht in einem Eingriff mit der posterioren Sprungbeinkortex steht, der die Entnahme der Führung aus dem Sprungbein behindern würde.