DE69514381T2 - Kniegelenkprothese - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kniegelenkprothese.
• Eine Knieprothese besteht typischerweise aus:
• - einem femoralen Element, das einen medullären Schaft oder Stifte für seine Verankerung am Oberschenkelknochen und abgerundete konvexe Flächen, welche die femoralen Kondylen nachbilden, umfaßt,
• - einem tibialen Element, das einen medullären Schaft oder Stifte für seine Verankerung am Schienbein und ein ebenes oberes Ende, das eine horizontale Stützplatte bildet, umfaßt, und
• - einer Zwischenplatte, die konkave obere Flächen umfaßt, welche die Menisken nachbilden und die genannten abgerundeten konvexen Flächen des femoralen Elements mit der Möglichkeit zum Gleiten aufnehmen, und eine ebene Unterseite umfaßt, die an der Oberseite des tibialen Elements zur Auf lage kommt.
• Die Zwischenplatte besteht gewöhnlich aus Polyethylen hoher Dichte. Dieses Material begünstigt das Gleiten der sich berührenden Flächen, weist jedoch dafür den großen Nachteil auf, daß es eine relativ geringe Verschleißfestigkeit besitzt, wobei dieser Verschleiß beträchtlich sein kann hinsichtlich der wiederholten und mehr oder weniger ausmittig ausgeübten Beanspruchungen, welche die Prothese erfährt, wenn sie unter Belastung steht.
• Es gibt Prothesen, bei denen diese Zwischenplatte an dem oberen Ende des tibialen Elements befestigt ist.
• Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine solche feste Montage keine vollkommen getreue Wiedergabe der natürlichen Bewegung des Gelenks erlaubt. Hieraus kann ein relativ schneller Verschleiß der Platte resultieren.
• Um diese Nachteile zu beheben, ist es bekannt, eine Zwischenplatte vorzusehen, die in Bezug auf das tibiale Element in einer horizontalen Ebene beweglich ist.
• Bei einigen Prothesen kann die Zwischenplatte um eine vertikale mediane Achse schwenken, insbesondere durch Eingriff eines Teils, der von ihrer Unterseite vorspringt, in eine Bohrung entsprechender Form, die in dem tibialen Element gebildet ist.
• Bei anderen ProtheseMist die Zwischenplatte in einer anteroposterioren Ebene schiebbar montiert, insbesondere durch Eingriff einer oder mehrerer Gleitbahnen, die in ihrer Unterseite gebildet sind, mit einer oder mehreren schwalbenschwanzförmigen Führungsrippen, welche das tibiale Element aufweist.
• Bei wieder anderen Prothesen ist die Zwischenplatte sowohl um eine vertikale Achse schwenkbar als auch in der anteroposterioren Ebene schiebbar.
• Es ist auch eine Prothese bekannt, deren Zwischenplatte eine konvexe Unterseite aufweist und eine anteroposteriore, mediane Rille umfaßt und deren tibiales Element eine zur Unterseite der Zwischenplatte komplementäre konkave Oberseite aufweist und einen kegelstumpfförmigen Zapfen umfaßt, der sich hinter der maximalen Höhlung dieser Oberseite befindet, wobei diese Höhlung selbst zum vorderen Bereich des tibialen Elements hin verlagert ist. Diese konvexen und konkaven Seiten sind dazu bestimmt, aneinander zu gleiten, und dieser Zapfen ist dazu bestimmt, in die Rille der Platte einzugreifen, wobei er in dieser geschwenkt und geschoben werden kann, um das Schwenken und Schieben der Platte in Bezug auf das tibiale Element zu ermöglichen.
• Bei allen existierenden Prothesen mit beweglicher Platte stellt man fest, daß die getreue Wiedergabe der natürlichen Bewegung des Gelenks nicht vollkommen erreicht wird und daß ein beachtlicher Verschleiß der Platte besteht, sowohl unter der Wirkung der wiederholten Beanspruchungen, die sich aus der auf die Prothese ausgeübten Belastung ergeben, als auch unter der Wirkung der Reibung, die in Höhe der Führungsmittel der schwenkenden und/oder gleitenden Platte besteht. Dieser Verschleiß kann die Zuverlässigkeit dieser Prothesen beeinträchtigen.
• Insbesondere die mehr oder weniger scharfen Kanten, welche die Mittel zur Führung der Zwischenplatte beim Schwenken und/oder Schieben umfassen, können im Laufe der Zeit das Polyethylen, aus dem die Platte besteht, angreifen.
• Hieraus kann eine Einschränkung der Beweglichkeit der Platte oder ein Spiel derselben in Bezug auf das tibiale Element resultieren, was in dem einem wie dem anderen Fall den Verschleiß beschleunigt.
• Außerdem erfährt das Zementierungsmaterial der femoralen und tibialen Elemente ebenfalls wiederholte Beanspruchungen, was im Laufe der Zeit zu einer Lockerung führen kann.
• Die vorliegende Erfindung zielt darauf hin, diese bei Knieprothesen am häufigsten vorkommenden Nachteile gleichzeitig zu beheben, indem sie eine Prothese bereitstellt, die nicht nur die natürliche Bewegung des Gelenks so getreu wie möglich wiedergibt, sondern es auch ermöglicht, einen Verschleiß der Platte zu erhalten, der begrenzt bleibt.
• Diese Prothese ist von der Art, welche umfaßt:
• - einerseits eine Zwischenplatte, die um eine vertikale Achse schwenkbar und in einer anteroposterioren Ebene schiebbar ist, die eine konvexe Unterseite mit der Form eines Kugelkappenteils aufweist und die eine anteroposteriore, mediane Rille umfaßt,
• - andererseits ein tibiales Element, das eine konkave Oberseite mit der Form eines Kugelkappenteils aufweist, der den gleichen Mittelpunkt wie die Unterseite der Zwischenplatte hat, und das einen Führungsteil umfaßt, der von dieser Oberseite vorspringt und dazu bestimmt ist, in die genannte Führungsrille einzugreifen, wobei er in dieser geschwenkt und geschoben werden kann,
• Bei der erfindungsgemäßen Prothese, in Kombination mit den oben angegebenen Merkmalen:
• - ist die maximale Höhlung der konkaven Oberseite des tibialen Elements annähernd vor dem geometrischen Mittelpunkt dieser Oberseite angeordnet;
• - ist der Führungsteil annähernd auf der Höhe dieser maximalen Höhlung angeordnet und umfaßt einen Körper mit kreisförmigem Querschnitt und einen Kopf mit größerer Brei te als der Körper, ebenfalls mit kreisförmigem Querschnitt; und
• - weist die Rille, die in der Zwischenplatte gebildet ist, einen Querschnitt auf, der annähernd dem Profil des Führungsteils entspricht, d. h. daß sie diesen Teil mit der Möglichkeit zum Schwenken und Schieben, doch mit einer reduzierten Möglichkeit zu vertikalem Spiel, aufnehmen kann.
• Also ist bei der erfindungsgemäßen Prothese die Platte schwenkbar und anteroposterior schiebbar ohne wirkliche Möglichkeit zur Bewegung in einer vertikalen Ebene, wobei diese Schwenk- und Schiebebewegungen um einen Punkt erfolgen, der annähernd vor dem geometrischen Mittelpunkt der Oberseite des tibialen Elements und auf der Höhe der maximale Höhlung dieser Oberseite liegt.
• Es hat sich erwiesen, daß diese Prothese die natürliche Bewegung des Gelenks getreu wiedergibt und nur einen geringen Verschleiß der Zwischenplatte erzeugt.
• Insbesondere ermöglichen die vorgenannten konkaven und konvexen Flächen das Schwenken und Schieben der Zwischenplatte, während sie zugleich die Stabilisierung derselben in Bezug auf das tibiale Element gewährleisten, vor allem, wenn sich das Gelenk in Streckung befindet. Diese Stabilisierung ermöglicht eine Begrenzung der zwischen der Platte und dem Führungsteil ausgeübten ausmittigen Kräfte, wenn die von der Prothese erfahrenen Belastungen groß sind.
• Der Verschleiß in Höhe der Rille bleibt begrenzt und beeinträchtigt auf die Dauer nicht die Beweglichkeit der Platte. Überdies existiert kein verhängnisvolles Spiel und wird auch nicht beim Verschleiß zwischen der Platte und dem tibialen Element geschaffen.
• Vorzugsweise weist der Kopf des Teils eine annähernd kugelförmige Form auf. Also gibt es keine scharfe Kante in Höhe der Kontaktflächen des Teils mit der Platte, und diese Flächen sind relativ groß. Es folgt daraus, daß der Teil nicht Gefahr läuft, das Polyethylen der Platte im Laufe der Zeit anzugreifen, und daß der Verschleiß der Platte gering bleibt.
• Vorzugsweise ist die Oberseite der Zwischenplatte, und somit die konkaven Flächen, die sie umfaßt, um die abgerundeten konvexen Flächen des femoralen Elements mit der Möglichkeit zum Schieben aufzunehmen, in der Richtung der Hinterseite der Platte geneigt, wobei sich herausgestellt hat, daß dies die Verschiebung dieser letzteren gemäß einer Bewegung, die der anatomischen Bewegung sehr nahe kommt, begünstigt und dazu beiträgt, den Verschleiß zu begrenzen.
• Vorteilhafterweise weist die Stützplatte, die das obere Ende des tibialen Elements bildet, um die genannte Zwischenplatte aufzunehmen, eine annähernd konstante Dicke auf, d. h. umfaßt eine konvexe Unterseite, die die Form eines Kugelkappenteils mit dem gleichen Mittelpunkt wie die Oberseite dieser Stützplatte besitzt.
• Folglich weist die Stützplatte periphere Ränder auf, die dünner sind als jene der herkömmlichen Stützplatten, so daß es möglich ist, dieses tibiale Element zu implantieren, indem man eine weniger große Resektion der Kortikalis vornimmt als bei den Prothesen mit tibialer Platte, die eine ebene Unterseite besitzen. Diese Begrenzung der Knochenresektion ist weniger traumatisierend für den Patienten und begünstigt die spätere Osteointegration des tibialen Elements. Außerdem ist das erfindungsgemäße tibiale Element in Bezug auf den Knochen besser stabilisiert als ein herkömmliches tibiales Element.
• Die erfindungsgemäße Prothese ist dazu bestimmt, ohne Erhaltung des vorderen Kreuzbandes, grundsätzlich jedoch unter Erhaltung des hinteren Kreuzbandes implantiert zu werden.
• Wenn das hintere Kreuzband nicht zu sehr beschädigt ist und somit erhalten werden kann, mündet die vorgenannte anteroposteriore Rille an der hinteren Seitenfläche der Zwischenplatte, was die Montage - durch Schieben - dieser Platte auf dem tibialen Element erleichtert.
• Wenn das hintere Kreuzband nicht erhalten werden kann, wird die Rille im hinteren Bereich der Platte durch eine Querwand geschlossen, die einen Anschlag bildet, der die Bewegung der Platte nach vorne begrenzt. In diesem Fall umfaßt die Platte annähernd im mittleren Teil der Rille zwei Einkerbungen, die die Passage des Kopfes des Teils im Hinblick auf seine Einführung in die Rille ermöglichen.
• Zum Zwecke ihrer guten Verständlichkeit wird die Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung, die als nicht einschränkende Beispiele das tibiale Element und zwei Ausführungsformen der Zwischenplatte der Knieprothese, die sie betrifft, darstellt, erneut beschrieben.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht dieses tibialen Elements und der Zwischenplatte gemäß einer ersten Ausführungsform vor der Montage;
• Fig. 2 ist eine Schnittansicht dieses tibialen Elements und dieser Zwischenplatte, im Schnitt entlang einer annähernd medianen anteroposterioren Ebene, und eine Silhouettenansicht des femoralen Elements, das die Prothese ebenfalls umfaßt; und
• Fig. 3 ist eine Fig. 1 entsprechende perspektivische Ansicht des tibialen Elements und der Zwischenplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform vor der Montage.
• Fig. 2 stellt eine Kniegelenkprothese dar, typischerweise bestehend aus:
• - einem femoralen Element 2, das Stifte 3 für seine Verankerung am Oberschenkelknochen und abgerundete konvexe Flächen 4, welche die femoralen Kondylen nachbilden, umfaßt,
• - einem tibialen Element 5, das einen medullären Schaft 6 für seine Verankerung am Schienbein und ein ebenes oberes Ende, das eine Stützplatte 7 bildet, mit einer annähernd horizontalen Orientierung umfaßt, und
• - einer Zwischenplatte 8, die konkave obere Flächen (nicht sichtbar) umfaßt, welche die Menisken nachbilden und die abgerundeten konvexen Flächen 4 des femoralen Elements 2 mit der Möglichkeit zum Gleiten aufnehmen, und eine Unterseite umfaßt, die an der Oberseite der Stützplatte 7 zur Auflage kommt.
• Das femorale 2 und das tibiale Element 5 sind in Metall ausgeführt, während die Zwischenplatte 8 in Polyethylen hoher Dichte ausgeführt ist.
• Wie insbesondere Fig. 1 und 2 zeigen, weist die Zwischenplatte 8 eine Unterseite 10 mit der Form eines Kugelkappenteils auf und umfaßt eine anteroposteriore, mediane Rille 11. Diese Rille 11 besitzt eine geringere Breite in Höhe der Seite 10 und einen Boden von im Querschnitt abgerundeter Form. Sie wird vorn durch eine Querwand 12 begrenzt und mündet an der hinteren Seitenfläche 13 der Zwischenplatte 8.
• Das tibiale Element 5 weist eine konkave Oberseite 15 mit der Form eines Kugelkappenteils auf, der den gleichen Mittelpunkt wie die Unterseite 10 der Zwischenplatte 8 hat. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist die maximale Höhlung dieser Oberseite 15 annähernd vor dem geometrischen Mittelpunkt dieser selben Seite 15 angeordnet, etwa 5 Millimeter von diesem entfernt.
• Das tibiale Element 5 umfaßt ebenfalls einen Führungsteil 16, der von dieser Oberseite 15 vorspringt. Dieser Teil 16 ist annähernd auf der Höhe der maximalen Höhlung der Seite 15 angeordnet und umfaßt einen Körper 17 mit kreisförmigem Querschnitt und einen Kopf 18 mit größerer Breite als der Körper, wobei dieser Kopf eine kugelförmige Form aufweist.
• Wie dies an Fig. 1 und 2 deutlich wird, weist die Rille 11 einen Querschnitt auf, der annähernd dem Profil des Führungsteils 16 entspricht, d. h. daß sie den Kopf 18 dieses Teils in Höhe ihres Bodens und den Körper 17 in Höhe ihrer Öffnung in der Wand 10 mit der Möglichkeit zum Schwenken und Schieben dieses Teils in der Rille, doch mit einer reduzierten Möglichkeit zu vertikalem Spiel, aufnehmen kann.
• Überdies ist die Oberseite der Zwischenplatte 8, und somit die konkaven Flächen, die sie umfaßt, um die abgerundeten konvexen Flächen 4 des femoralen Elements 2 mit der Möglichkeit zum Schieben aufzunehmen, wie Fig. 2 zeigt, in der Richtung der Hinterseite der Platte 8 geneigt.
• Folglich ist bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Prothese die Platte 8 schwenkbar und anteroposterior schiebbar ohne wirkliche Möglichkeit zur Bewegung in einer vertikalen Ebene, wobei diese Schwenk- und Schiebebewegungen um den Teil 16 erfolgen, d. h. um einen Punkt, der annähernd vor dem geometrischen Mittelpunkt der Oberseite des tibialen Elements 5 und auf der Höhe der maximalen Höhlung dieser Seite liegt.
• Es hat sich erwiesen, daß diese Prothese die natürliche Bewegung des Gelenks getreu wiedergibt und nur einen geringen Verschleiß der Zwischenplatte erzeugt.
• Es hat sich herausgestellt, daß die Neigung der Oberseite der Zwischenplatte 8 die Verschiebung dieser letzteren gemäß einer Bewegung, die der anatomischen Bewegung nahe kommt, begünstigt und dazu beiträgt, den Verschleiß zu begrenzen.
• Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Prothese ist dazu bestimmt, ohne Erhaltung des vorderen Kreuzbandes, jedoch unter Erhaltung des hinteren Kreuzbandes implantiert zu werden.
• Dank der Tatsache, daß die anteroposteriore Rille 11 an der hinteren Seitenfläche 13 der Platte 8 mündet, erfolgt die Montage dieser Platte 8 auf dem tibialen Element 5 durch Schieben dieser Platte 8 auf dieses Element 5, also auf einfache Art und Weise.
• Zudem wird an Fig. 1 und 2 deutlich, daß die Stützplatte 7 eine annähernd konstante Dicke aufweist, d. h. eine konvexe Unterseite 20 umfaßt, die die Form eines Kugelkappenteils mit dem gleichen Mittelpunkt wie die Oberseite 15 dieser Platte 7 besitzt.
• Folglich weist die Platte 7 periphere Ränder auf, die dünner sind als jene der herkömmlichen Stützplatten, deren Unterseite eben ist, so daß es möglich ist, dieses tibiale Element zu implantieren, indem man eine weniger große Resektion der Kortikalis vornimmt als bei einem herkömmlichen tibialen Element mit ebener Unterseite. Diese Begrenzung der Knochenresektion ist weniger traumatisierend für den Patienten und begünstigt die spätere Osteointegration des tibialen Elements. Außerdem ist das tibiale Element 5 in Bezug auf den Knochen besser stabilisiert als ein herkömmliches tibiales Element.
• Fig. 3 stellt ein tibiales Element, das mit dem soeben beschriebenen identisch ist, und eine Zwischenplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform dar. Im Bemühen um eine Vereinfachung sind die oben bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschriebenen Elemente, die sich in dieser zweiten Ausführungsform wiederfinden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
• Gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Zwischenplatte 8 wird die Rille 11 im hinteren Bereich der Platte 8 durch eine Querwand 21 geschlossen, die der vorgenannten Wand 12 ähnelt und die einen Anschlag bildet, der die Bewegung der Platte 8 nach vorne begrenzt. Um die Passage des Kopfes 18 des Teils 16 im Hinblick auf seine Einführung in die Rille 11 zu ermöglichen, umfaßt die Platte 8 annähernd im mittleren Teil der Rille 11 zwei Einkerbungen 22, welche die besagte Passage gestatten.
• Diese Zwischenplatte 8 wird verwendet, wenn das hintere Kreuzband zu sehr beschädigt ist, um erhalten zu werden.

Claims (6)

1. Kniegelenkprothese, umfassend:

- einerseits eine Zwischenplatte (8), die um eine vertikale Achse schwenkbar und in einer anteroposterioren Ebene schiebbar ist, die eine konvexe Unterseite (10) mit der Form eines Kugelkappenteils aufweist und die eine anteroposteriore, mediane Rille (11) umfaßt,

- andererseits ein tibiales Element (5), das eine konkave Oberseite (15) mit der Form eines Kugelkappenteils aufweist, der den gleichen Mittelpunkt wie die Unterseite der Zwischenplatte hat, und das einen Führungsteil (16) umfaßt, der von dieser Oberseite (15) vorspringt und dazu bestimmt ist, in die genannte Führungsrille (11) einzugreifen, wobei er in dieser geschwenkt und geschoben werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die maximale Höhlung der konkaven Oberseite (15) des tibialen Elements (5) annähernd vor dem geometrischen Mittelpunkt dieser Oberseite angeordnet ist;

- der Führungsteil (16) annähernd auf der Höhe dieser maximalen Höhlung angeordnet ist und einen Körper (17) mit kreisförmigem Querschnitt und einen Kopf (18) mit größerer Breite als der Körper (17), ebenfalls mit kreisförmigem Querschnitt, umfaßt; und

- die Rille (11), die in der Zwischenplatte (8) gebildet ist, einen Querschnitt aufweist, der annähernd dem Profil des Führungsteils (16) entspricht, d. h. daß sie diesen Teil (16) mit der Möglichkeit zum Schwenken und Schieben, doch mit einer reduzierten Möglichkeit zu vertikalem Spiel, aufnehmen kann.

2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (18) des Teils (16) eine annähernd kugelförmige Form aufweist.

3. Prothese nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Zwischenplatte (8), und somit die konkaven Flächen, die sie umfaßt, um die abgerundeten konvexen Flächen (4) des femoralen Ele ments (2) mit der Möglichkeit zum Schieben aufzunehmen, in der Richtung der Hinterseite der Platte (8) geneigt ist.

4. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (7), die das obere Ende des tibialen Elements (5) bildet, um die genannte Zwischenplatte (8) aufzunehmen, eine annähernd konstante Dicke aufweist, d. h. daß sie eine konvexe Unterseite (20) umfaßt, die die Form eines Kugelkappenteils mit dem gleichen Mittelpunkt wie die Oberseite dieser Stützplatte (7) besitzt.

5. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die anteroposteriore Rille (11) an der hinteren Seitenfläche der Zwischenplatte (8) mündet.

6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (11) im hinteren Bereich der Platte (8) durch eine Querwand (21) geschlossen wird, die einen Anschlag bildet, der die Bewegung der Platte nach vorne begrenzt, wobei die Platte (8) annähernd im mittleren Teil der Rille (11) zwei Einkerbungen (22) umfaßt, die die Passage des Kopfes (18) des Teils (16) im Hinblick auf seine Einführung in die Rille (11) ermöglichen.