-
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.