DE69114880T2

DE69114880T2 - Schienbeinkomponente für eine Ersatzknieprothese und Ganzknieprothese eine solche Komponente enthaltend.

Info

Publication number: DE69114880T2
Application number: DE69114880T
Authority: DE
Inventors: Alan Miles Maidenhead Berkshire Sl6 4Ld Ashby; Akiho Dr. Itabashi-Ku Tokyo 175 Hoshino; Peter Maidenhead Berkshire Sl6 4Db Lawes; Maurilio Dr. 40135 Bologna Marcacci; Peir Giorgio Prof. 40136 Bologna Marchetti; William Angus Prof. Woodborough Nottinghamshire Ng14 6Ed Wallace
Original assignee: Howmedica International Inc
Current assignee: Stryker Ireland Ltd
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: AU7279191A; IE910799A1; US5080675A; EP0447065A2; PT97011B; DE9102682U1; ES2079561T3; IE71179B1; DE69114880D1; DK0447065T3; CA2038049C; AU641479B2; GR3018766T3; PT97011A; EP0447065A3; ATE130747T1; GB9005496D0; JPH06233790A; EP0447065B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese und auf eine Knietotalprothese, die eine derartige tibiale Komponente enthält.
Es ist bekannt, in Gelenktotalprothesen Stoßdämpfer vorzusehen, zum Beispiel wie in der EP-A-0 466 926 dargestellt, bei der Stoßdämpfer auf der tibialen Komponente vorgesehen sind. Die Stoßdämpfer sind quer über die tibiale Komponente vorgesehen, um sowohl für die mediale und laterale Lagerkomponente eine Stoßdämpfung zu liefern.
Es ist auch bekannt, Menisken vorzusehen, das heißt bewegliche Kunststoffkomponenten, gewöhnlich zwischen einer metallischen tibialen Schale und einer metallischen femoralen Komponente, welche nicht wie normale tibiale Kunststoffkondylen festsitzen. Einige Beispiele sind in der Beschreibung des US Patents Nr. 4 586 933, der Beschreibung des US Patents Nr. 4 085 466, der Beschreibung des US Patents Nr. 4 340 978 und der Britischen Patentanmeldung Nr. 7937163 (Veröffentlichungs- Nr. 2 061 730), der Beschreibung des britischen Patents Nr. l 534 263 und der EP-A- 0 121 421 dargestellt. Bei sämtlichen dieser Konstruktionen sind sowohl die mediale und laterale kondyläre Lagerkomponente als Menisken angeordnet, welche sich bewegen können.
Eine Analyse von entfernten Totalkniekomponenten (die aus welchem Grund auch immer, Schmerz, Lockerung, Bruch, Abnutzung entfernt wurden) durch die jetzigen Anmelder hat gezeigt, daß Schäden in einem sehr viel größeren Maß im medialen Feld der tibialen Lageroberfläche als im lateralen Feld auftreten. Biomechanische Veröffentlichungen haben über einige Zeit hinweg behauptet, daß die Belastung im medialen Kondylus sehr viel höher als im lateralen Kondvlus ist.
In ähnlicher Weise zeigen eine Analyse von gebrauchten Knieimplantaten und biomechanische Untersuchungen sämtlich, daß wegen eines Auftretens einer Drehung in der Tibia die Vorwärts- und Rückwärtsverschiebung in einem größeren Maß im lateralen Feld als im medialen Feld auftritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt daher eine tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese eine tibiale Schale zum Verbinden mit einer passend vorbereiteten Tibia, wobei die besagte Schale eine mediale kondyläre und eine laterale meniskale Lagerkomponente trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte mediale kondyläre Lagerkomponente feststehend ist, und sich die besagte laterale meniskale Lagerkomponente in Bezug zu der besagten Schale mit Anterior- und Posteriorbewegung verschieben kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch ein gewisses Maß an medialer oder lateraler Bewegung zulässig sein, und eine Drehung in der gleichen Ebene relativ zu der besagten Schale. Dies hat den Vorteil, daß sie der Artikulation eine geringere Einschränkung auferlegt, wobei die Belastungen verringert werden, die über sie auf die tibiale Schale und schließlich auf die Knochenfixationsgrenzfläche übertragen werden können, und wobei es dem Lager ermöglicht wird, die optimale Lage für eine maximale Berührungsf läche mit den Kondylen der femoralen Komponente einzunehmen.
Die feststehende mediale Lagerkomponente kann mit einem Stoßdämpfer unter ihr versehen sein, und, falls erwünscht, kann auch ein Versteifungselement zwischen dem Stoßdämpfer und der medialen Lagerkomponente vorgesehen sein.
Wiederum kann die bewegliche laterale meniskale Lagerkomponente mit einem Stoßdämpfer unter ihr versehen sein, welcher wieder das Versteifungselement aufweisen kann.
Die Erfindung schließt auch eine Knietotalprothese für einen chirurgischen Ersatz eines Kniegelenks ein, welche eine tibiale Komponente wie oben aufgeführt enthält.
Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Während einer normalen menschlichen Bewegung verschiebt sich, rollt und gleitet erstens der Femur um die Tibia herum, um jedoch diese normale Bewegung mit einer Prothese zu erreichen, bedeutet, daß der Kontakt zwischen der metallischen femoralen Schale und der aus Kunststoff bestehenden tibialen Lageroberfläche sehr klein ist. Es kann keine starke Übereinstimmung zwischen der Geometrie des femoralen Kondylus und des tibialen Kondylus vorhanden sein. Falls eine starke Übereinstimmung vorhanden wäre, könnte die Vorwärts- und Rückwärtsverschiebung nicht stattfinden, außer dadurch, daß sich die femorale Lageroberfläche über den Rand des Kunststoffs hinwegbewegt. Wenn jedoch zwischen den beiden ein Punktkontakt vorhanden ist, dann kann die Abnutzungsgeschwindigkeit und das Potential für einen Bruch des Kunststoffs relativ hoch sein.
Beim Auftreten der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung bei einer stark übereinstimmenden oder halb übereinstimmenden Formgebung können zweitens die auf die tibiale Komponente einwirkenden Vorwärts- und Rückwärts-Scherkräfte sehr hoch sein, was bewirkt, daß sie sich innerhalb des Knochens lockert. Daher ermöglicht es das Einsetzen von prothetischen Menisken, daß eine starke Übereinstimmung zwischen der femoralen Komponente und der dazu passenden Kunststoffoberf läche vorhanden ist, daß sich jedoch die Kunststoffkomponente frei herumverschieben kann und keine hohen horizontalen Kräfte auf die tibiale Fixationsgrenzfläche überträgt. Diese horizontalen Kräfte werden daher nicht durch die Prothese sondern über die verbindenden Ligamente von Knochen zu Knochen übertragen.
Unglücklicherweise können mit zwei Menisken, die sich frei herumbewegen können, wie von den Dokumenten des Standes der Technik vorgeschlagen, größere Belastungen auf die Ligamente aufgebracht werden, als dies im ursprünglichen anatomischen Gelenk normal ist. Außerdem ist es wahrscheinlicher, daß sich das lmplantat verlagert, wenn einer der Kunststoffmenisken herausspringt.
Es wird behauptet, daß die hier beschriebene Erfindung, indem man den medialen Kondylus fixiert und es dem lateralen Kondylus gestattet, sich zu bewegen, ein besserer Kompromiß ist. Es ist keine solche Freiheit für die völlig unbehinderte Bewegung vorhanden, wie sie von einem doppeltmeniskalen Gelenk bereitgestellt wird. Da auf dem medialen Feld eine geringe Vorwärts- und Rückwärtsverschiebung erforderlich ist, kann dort eine größere Oberflächenübereinstimmung (im Grenzfall Teilsphäre auf Teilsphäre) in die Prothese eingeformt werden. Das laterale meniskale Feld kann ebenfalls eine stark übereinstimmende Lagerformgebung aufweisen. Einige der horizontalen Scherkräfte können durch den medialen feststehenden Kondylus übertragen werden. Man erwartet, daß diese Kniegestaltung weniger anfällig gegen Lockerung sein wird und die Bänder weniger beanspruchen wird als ein Implantat mit zwei verschiebbaren Kunststoffmenisken.
Die Erfindung kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden, und einige Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine schematische isometrische auseinandergezogene Ansicht einer erfindungsgemäßen und mit einer beweglichen lateralen meniskalen Lagerkomponente versehenen tibialen Komponente ist;
Figur 2 eine teilweise geschnittene Ansicht durch die mediale Seite der tibialen Schale ist;
Figur 3 eine Ansicht ähnlich Figur 1 ist, jedoch eine alternative Konstruktion zeigt, welche einen Stoßdämpfer enthält;
Figur 4 eine schematische isometrische Ansicht einer alternativen Form von Stoßdämpfer ist, der ein Versteifungselement enthält; und
die Figuren 5, 6, 7 und 8 Querschnittsansichten durch weitere alternative Stoßdämpferkonstruktionen sind.
Wie in Figur 1 dargestellt, umf aßt eine tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese eine tibiale Schale 1, die mit einem durch strichpunktierte Linien 2 angezeigten, wahlweise vorhandenen Fixationszapfen zum Verbinden mit einer geeignet vorbereiteten Tibia versehen ist. Die Schale 1 trägt eine feststehende mediale kondyläre Lagerkomponente 3 und eine bewegliche laterale meniskale Lagerkomponente 4, die sich in Bezug zur Schale 1 mit Anterior- und Posteriorbewegung verschieben kann, und der man etwas Freiheit für eine mediale und laterale Bewegung und für eine Drehung in der Ebene der Oberseite der Schale 1 bewilligen kann. Der durch die Lagerkomponente 4 bereitgestellte unikondyläre Meniskus schwimmt vollständig auf der Oberseite 5 der Schale 1, aber die mediale Lagerkomponente 3 wird durch einen Anterior- Posteriorschlitz 6, der mit einer Schiene 7 auf der Schale 1 im Eingriff steht, in ihrer Lage gehalten. Die andere Seite der Lagerkomponente 3 ist mit einer Nut 8 versehen, die unter einer Arretierung 9 auf der Schale eingeschnappt werden kann. Somit wird die Lagerkomponente zuerst auf die Schiene 7 aufgepaßt und dann auf der anderen Seite in ihre Lage geschnappt.
Die Oberseite 5 der tibialen Schale 1 ist poliert und ist mit einer intrakondylären Rückhaltewand 10 versehen.
Die Lageroberfläche auf der Lagerkomponente 4 paßt genau mit der distalen Oberfläche der femoralen Komponente zusammen, ganz gleich ob diese sphärisch oder toroidförmig ist oder in irgendeiner anderen Form vorliegt, die erzeugt wird, indem man die Querschnittsform um den Sagittalebenenabschnitt der femoralen Form herumf ährt. Die Lageroberfläche auf der feststehenden Komponente kann ebenfalls toroidförmig oder sphärisch sein oder irgendeine Form aufweisen, die der distalen Form der femoralen Komponente entspricht, wobei sie geometrisch abgewandelt ist, um den erforderlichen Übereinstimmungsmangel einzubringen, um es den Komponenten zu ermöglichen, sich durch Drehen, Gleiten und Verschieben zu bewegen, um die physiologische Kinematik des Knies nachzubilden.
Die Lagerkomponenten sind aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht hergestellt.
Die in Figur 3 dargestellte Konstruktion ist etwas ähnlich wie Figur 1, und es werden dieselben Bezugsziffern verwendet, um entsprechende Teile anzuzeigen, obwohl in dieser Figur der untere Teil 2 der Schale nicht dargestellt ist. Wie man aus Figur 3 sieht, ist die feststehende mediale Lagerkomponente 3 von geringerer Dicke, um einen Stoßdämpfer 11 unterzubringen, der im wesentlichen von derselben Grundrißform wie die Komponente 3 ist, jedoch aus einem geeigneten nachgiebigen Material, wie beispielsweise Kautschuk oder einem geschäumten Elastomer hergestellt ist.
Die Verwendung der zwischengefügten nachgiebigen Materialien ergibt eine Stoßdämpfungswirkung auf die mediale Lagerkomponente 3.
Figur 4 zeigt eine abgewandelte Konstruktion eines Stoßdämpfers, der durch die Bezugsziffer 12 angezeigt ist. Bei dieser Konstruktion ist auf der Oberseite ein Versteifungselement 13 vorgesehen. Dieses Versteifungselement liegt in Form einer zwischengefügten metallischen Schale vor, welche sich, wenn sie sich in ihrer Lage befindet, zwischen der stoßdämpfenden Elastomerschicht und dem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht des Lagers 3 befindet. Der Vorteil dieses Merkmals ist der Schutz des Kunststofflagers vor seitlich versetzten Tragbelastungen und einer übermäßigen Verformung während der Artikulation, welche die Ermüdungsfestigkeit und die Abnutzungslebensdauer der Komponente gefährden könnten. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die durch das Versteifungselement 13 bereitgestellte zwischengefügte metallische Schale das Zusammensetzen der Stoßdämpfer- und Lagerkomponenten interoperativ durch den Chirurgen ermöglicht.
Einige alternative Konstruktionen für Stoßdämpfer, welche ein Versteifungselement 13 enthalten, sind in den Figuren 5, 6, 7 und 8 dargestellt. In Figur 5 wird das Versteifungselement 13 durch Kleber gehalten, oder dadurch, daß es so angeordnet ist, daß es eine Preßpassung in einer Vertiefung 14 in der Oberseite des Elements bildet. Figur 6 zeigt eine Konstruktion, bei welcher das Versteifungselement 13 wieder in einer Vertiefung 14 angeordnet ist, jedoch sind in diesem Fall die Seitenränder 15 hinterschnitten. Diese Figur veranschaulicht auch die Verwendung von Hohlräumen 16 im elastomeren Material.
Figur 7 zeigt eine etwas ähnliche Konstruktion wie Figur 6, jedoch ist in diesem Fall der Stoßdämpfer aus einem durch die Bezugsziffer 17 angezeigten geschäumten Elastomer hergestellt.
Figur 8 zeigt eine verbesserte formschlüssige Anordnung zwischen dem metallischen Versteifungselement 13 und dem Elastomer durch eingelassene Öffnungen, die zum Beispiel durch die Bezugsziffer 18 angezeigt werden, oder Schlitze.
Bei den in den Figuren 3 bis 8 dargestellten Konstruktionen ist ein Stoßdämpfer nur unterhalb der feststehenden medialen Lagerkomponente 3 vorgesehen, falls gewünscht könnten jedoch auch Stoßdämpfer eines ähnlichen Typs unterhalb der Meniskenlagerkomponente 4 vorgesehen sein. Somit kann eine Konstruktion entwickelt werden, so daß Stoßdämpf er sowohl im medialen Feld und im lateralen Feld vorhanden sind.
Wie oben erwähnt, erkennt man, daß das Material des Stoßdämpfers Hohlräume oder ein Auf schäumen oder andere Merkmale enthalten kann, zum Beispiel eine Anordnung für eine Scherbelastung oder andere isovolumetrische Verformungsmechanismen zur Anpassung der Nachgiebigkeit dieser Zwischenschicht.

Claims

1. Tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese, umfassend eine tibiale Schale (1) zum Verbinden mit einer passend vorbereiteten Tibia, wobei die besagte Schale (1) eine mediale kondyläre und eine laterale meniskale Lagerkomponente (3) (4) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte mediale kondyläre Lagerkomponente (3) feststehend ist, und sich die besagte laterale meniskale Lagerkomponente (4) in Bezug zu der besagten Schale (1) mit Anterior- und Posteriorbewegung verschieben kann.

2. Tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte mediale oder laterale Bewegung der besagten beweglichen lateralen Lagerkomponente (4) relativ zu der besagten Schale (1) in einer Drehung in der gleichen Ebene zulässig ist.

3. Tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte feststehende mediale Lagerkomponente (3) mit einem Stoßdämpfer (11) unter ihr versehen ist.

4. Tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteifungselement (13) zwischen dem Stoßdämpfer (12) und der medialen Lagerkomponente (3) vorgesehen ist.

5. Tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese nach einem beliebigen der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bewegliche laterale meniskale Lagerkomponente mit einem Stoßdämpfer (11) unter ihr versehen ist.

6. Tibiale Komponente für eine Knieersatzprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteifungselement (13) zwischen dem Stoßdämpfer (12) und der beweglichen lateralen meniskalen Lagerkomponente (4) vorgesehen ist.

7. Knietotalprothese für einen chirurgischen Ersatz eines Kniegelenks, enthaltend eine tibiale Komponente nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche.