DE69734268T2 - Tibiaprothese mit beweglichem lagerteil - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen an Prothesen zur Rekonstruktion des menschlichen Kniegelenks. Insbesondere betrifft sie eine verbeserte Tibiaprothese für einen Knieersatz, die ein bewegliches Lagerelement aufweist, das den natürlichen Bereich der Biegebewegung des Knies und der auf dieses aufgebrachten Lasten aufnehmen kann.
  • Kniegelenkprothesen sind bekannt und weisen typischerweise komplementär gestaltete Tibia- und Femurprothesen auf, die in das obere Ende einer resezierten Tibia bzw. das unter Ende eines resezierten Femurs einsetzbar sind. Die Tibiaprothese weist ein Meniskus-Lagerelement aus Kunststoff auf, das eine mediale und eine laterale, jeweils nach oben offene Kondylenvertiefung enthält, in denen die ausgewölbte mediale und laterale Kondyle der Femurkomponente einsitzen. So ähnelt die Geometrie des Tibia- und der Femurprothese – insbesondere hinsichtlich der Kondylenvertiefungen und der zugehörigen Femurkondylen – der Physiologie des natürlichen menschlichen Kniegelenks. Es ist erwünscht, den Sitz der Femurkondylen im Meniskus-Lagerelement über den gesamten Bereich der natürlichen Kniebiegung und -belastung mittels der natürlichen Bindegewebe – einschließlich des Bänder- und Sehnenapparats des Kniegelenks – aufrecht zu erhalten.
  • Die Komplexität des menschlichen Knies hat es jedoch extrem erschwert, optimale Gelenkprothesen zu konstruieren. Insbesondere erfährt das natürliche Knie in einem normalen Flexionsbereich eine Kombination von Abwälz- und Gleitbewegungen derart, dass die Schwenkachse und die Kontaktstellen zwischen Femur und Tibia sich mit der Flexionsweite verschieben. Diese komplexe Bewegung hat es extrem schwer gemacht, eine optimale Knieprothese zu konstruieren, die die natürliche Kniebewegung ausführt, aber dennoch den verhältnismäßig hohen Lasten widerstehen kann, denen das Knie u.U. ausgesetzt ist.
  • Nach einem Ansatz für eine angeblich verbesserte Knieprothese wird das Tibia-Lagerelement so angeordnet, dass es sich mindestens in einem gewissen Ausmaß relativ zu der mit dem Knochen des Patienten fest verbundenen Tibiakomponente verschieben kann. Vergl. bspw. die US-PS 5 071 438 . Hierbei steht ein Stift oder Pfosten an einem Ort unter der medialen Kondylusvertiefung vom Lagerelement abwärts vor und wird von einer flachen Vertiefung in der Tibia-Komponente aufgenommen. Der Pfosten und die Vertiefung sind so ausgelegt, dass das Lagerelement eine gewisse Anterior-Posterior-Verschiebung relativ zur Tibiakomponente ausführen kann, um die natürliche Kniebewegung bei minimalem Verschleiß der Lagerelements besser aufnehmen zu können. Leider litt dieses Konzept an einer nicht akzeptabel häufigen Dislozierung und hat daher keine wesentliche Verbreitung oder Akzeptanz erfahren. Die EP-A-0 634 156, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegt, zeigt einen halbkreisförmigen Anschlag, der in eine Kerbe im entfernten medialen Rand des Lagerelements eingreift, um eine Anterior-Posterior-Verschiebung sowohl des medialen als auch des lateralen Endes des Lagerelements zu ermöglichen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Tibiaprothese der ein bewegliches Lagerelement aufweisenden Art, wobei letzteres jedoch auf eine Weise festgehalten ist, dass die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Dislozierung der Prothesenkomponenten verringert ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Tibiaprothese für eine Kniegelenkprothese angegeben, wie sie im Anspruch 1 unten definiert ist. Eine Prothese weist eine Tibiakomponente für die sichere und stabile Fixierung am Knochen des Patienten in Kombination mit einem beweglichen meniskusartigen Lagerelement aus geeignetem hochdichtem Kunststoff od. dergl. auf.
  • Insbesondere hat die Tibiakomponente eine geeignete Basisoberfläche zum Ansetzen an ein chirurgisch reseziertes Ende der Tibia des Patienten. Das Ansetzen erfolgt in der bevorzugten Form durch die Kombination von mechanisch ineinander greifenden Pfosten und Stiften und/oder die Verwendung von porösen Einwuchsflächen im Knochen. Falls erwünscht, kann die Tibiakomponente mit Knochenzement im Knochen des Patienten festgelegt sein. Die Tibiakomponente enthält eine aufwärts gewandte Tibiaschale zur Aufnahme und zum Abstützen des meniskusartigen Lagerelements, das seinerseits die aufwärts gewandte mediale und laterale Kondylenvertiefung zur Aufnahme des medialen und lateralen Kondylus an einer Femurkomponente der Gelenkprothese aufweist.
  • Erfindungsgemäß weist das mediale Ende der Tibiaschale einen kurzen, umlaufend vorstehenden Sperrrand einer teilweise kreisförmigen Gestalt auf, der über einen bogenförmigen Pfad von hinreichend mehr als 180° verläuft, um sich an ein mediales Ende des Lagerelements anzulegen und es zu fixieren. In dieser Hinsicht hat das mediale Ende des Lagerelements innerhalb des Sperrrands ein zylindrisches Segment, das drehbar abstützbar ist, um eine Anterior-Posterior-Verschiebung des lateralen Endes des Lagerelements relativ zu einer Zentralachse aufzunehmen, die von der Geometrie des Sperrrands bestimmt ist.
  • Die Weite der Anterior-Posterior-Verschiebung des Lagerelements lässt sich mit einem Anschlagpfosten begrenzen, der aus der Tibiaschale aufwärts in ein führendes Langloch vorsteht, das im Lagerelement ausgebildet ist. In der bevorzugten Ausführungsform liegt der Anschlagpfosten allgemein in der Mitte der Tibiaschale und verläuft das Führungslangloch auf der Unterseite des Lagerelements an einem Ort zwischen der medialen und der lateralen Kondylusvertiefung. Das Führungslangloch kann bogenförmig ausgebildet sein, um die Anterior-Posterior-Verschiebung des Lagerelements über einen Bewegungsbereich in der Größenordnung von insgesamt etwa 20° aufzunehmen.
  • Andere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, die an Hand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung darstellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen stellen die Erfindung dar.
  • 1 zeigt als Sprengperspektive die verbesserte Tibiaprothese mit den neuartigen Merkmalen der Erfindung;
  • 2 zeigt – nicht als Sprengansicht – eine Perspektive der Tibiaprothese der 1;
  • 3 zeigt einen Seitenriss allgemein entlang der Ebene 3-3 der 2;
  • 4 zeigt die Tibiaprothese der 2 in der Draufsicht;
  • 5 ist ein Querschnitt allgemein in der Ebene 5-5 der 4;
  • 6 ist ein Längsschnitt allgemein in der Ebene 6-6 der 4;
  • 7 ist ein rückseitiger Aufriss allgemein in der Ebene 7-7 der 6;
  • 8 und 9 sind Draufsichten wie die 4, zeigen aber die Anterior-Posterior-Verschiebung eines Lagerelements relativ zu einer Tibiakomponente;
  • 10 ist eine Perspektivdarstellung ähnlich der 2, zeigt aber eine alternative bevorzugte Ausführungsform der Erfindung; und
  • 11 ist eine Sprengperspektive der Ausführungsform nach 10.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Wie in den beispielhaften Zeichnungen gezeigt, ist eine Tibiaprothese für eine Knieprothese in der 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Tibiaprothese 10 weist allgemein eine Tibiakomponente 12 auf, die in Kombination mit einem Lagerelement 14 auf dem oberen Ende der resezierten Tibia (nicht gezeigt) des Patienten gesichert und stabil fixiert werden soll. Das Lagerelement 14 wird von der Tibiakomponente 12 bewegbar abgestützt, um eine begrenzte Verschiebung des Lagerelements 14 relativ zur Tibiakomponente 12 zu erlauben und so die Flexionsbewegung des Knies und die auf das rekonstruierte Kniegelenk aufgebrachten Belastungskräfte über deren natürlichen Bereich besser aufnehmen zu können. In dieser Hinsicht stellt die erfindungsgemäße verbesserte Tibiaprothese eine Verbesserung gegenüber der US-PS 5 071 438 dar, die durch die Bezugnahme als Teil der vorliegenden Offenbarung gelten soll.
  • Die Tibiakomponente 12 ist in fast jeder Hinsicht mit allgemein herkömmlicher Gestalt so aufgebaut, dass sie sich bei einer chirurgischen Knierekonstruktion fest und sicher auf die Tibia des Patienten aufsetzen lässt. Hierzu ist die Tibiakomponente 12 aus einem festen und biokomptabilen Werkstoff für chirurgische Implantate – bspw. Cobaltchrom- oder Titanlegierung od. dergl. – hergestellt. Wie am besten die 1–3 und 5–7 zeigen, hat die Tibiakomponente 12 ein oberes Plateau bzw. eine solche Schale 16 mit einem mittigen verjüngten Anker- oder Fixierpfosten 18, der abwärts aus ihr vorsteht. Weiterhin kann man einen oder mehrere, eine Drehung verhindernde Stifte bzw. Nuten 20 vorsehen, die von der Tibiaschale 16 abwärts vorstehen. Der Fixierpfosten 18 und die eine Drehung verhindernden Stifte 20 stellen ein Mittel zur sicheren mechanischen Verbindung mit dem präparierten Knochen des Patienten (nicht gezeigt) dar; diese mechanischen Verbindungsstrukturen lassen sich in Kombination mit porösen Knochen-Einwuchsflächen (nicht gezeigt) oder Knochenzement verwenden, um die Tibiakomponente 12 sicher im Knochen des Patienten festzulegen.
  • Die Tibiaschale 16 hat eine herkömmliche Geometrie mit einem allgemein kreisförmigen medialen Ende, das in ein allgemein kreisförmiges laterales Ende etwas geringeren Durchmessers übergeht, so dass eine allgemein schalenartige Konfiguration mit angenähert elliptischem Aussehen entsteht. Die Schale 16 soll das Lagerelement 14 aufnehmen und abstützen und ist daher typischerweise aus einem hochdichten und biokompatiblen Kunststoff wie Polyethylen od. dergl. in einer Gestalt allgemein entsprechend der Geometrie der Tibiaschale ausgebildet. Wie am besten in 1, 2 und 4 gezeigt, enthält das Lagerelement 14 eine nach oben offene mediale Kondylusvertiefung 22 und eine ebensolche laterale Kondylusvertiefung 24, die über dem medialen bzw. lateralen Ende der Tibiaschale 16 zur Aufnahme des medialen und lateralen Kondylus (nicht gezeigt) einer auf- bzw. einsitzenden Femurkomponente angeordnet sind, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Erfindungsgemäß weist die Tibiaschale 16 weiterhin einen aufrecht vorstehenden kurzen Sperrrand 26 auf, der teilweise kreisförmig um den Rand des medialen Schalenendes verläuft. In dieser Hinsicht ist der Sperrrand 26 um einen radialen Mittelpunkt verlaufend zur Aufnahme und drehbaren Lagerung eines komplementär gestalteten zylindrischen medialen Endsegments 28 des Lagerelements 14 ausgebildet. Die 4 zeigt den Sperrrand 26 über einen Kreisbogen von so viel mehr als 180° verlaufend, dass das zylindrische mediale Endsegment 28 des Lagerelements 14 relativ zu einer von Sperrrand aufgespannten Zentralachse drehbar gehalten und fixiert wird, wobei weiterhin das zylindrische Segment 28 des Lagerelements 14 über einen teilweise kreisförmigen Pfad verläuft, der so viel größer ist als der Sperrrand 26, dass eine Anterior-Posterior-Verschiebung des lateralen Endes des Lagerelements bei einer Drehung des medialen Endes innerhalb des Sperrrands aufgenommen wird. Die 4 zeigt ein Paar Anschlagabsätze 30, die auf dem Lagerelement 14 im Übergangsbereich zwischen dem medialen und dem lateralen Ende ausgebildet sind; diese Anschlagabsätze 30 liegen so, dass sich die angrenzenden Enden des Sperrands 26 (8 und 9) an sie anlegen und dabei die Grenzen der zulässigen Anterior-Posterior-Verschiebung des Lagerelements relativ zur Tibiaschale 16 festlegen. Obgleich nicht in den Zeichnungen gezeigt, ist einzusehen, dass der Rand 26 vollständig um die Tibiaschale – einschl. ihres lateralen Endes – herum verlaufen oder mindestens einen Teil des lateralen Endes enthalten kann, um die Eigenfestigkeit der Tibiaschale zu verbessern und/oder einen zusätzlichen Anschlag auszubilden, der eine zu weite Anterior-Posterior-Verschiebung des Lagerelements verhindert.
  • Im normalen Einsatz der Tibiaprothese nach rekonstruktiver Kniechirurgie am Patienten erfasst das Lagerelement 14 die Femurkondylen an der Femurkomponente (nicht gezeigt) einer Kniegelenkprothese und stützt sie ab. Bewegt sich das Knie des Patienten in einem normalen Bewegungsbereich, schwenken und gleiten die Femurkondylen relativ zu den Kondylusvertiefungen 22, 24 im Lagerelement. Das erfindungsgemäße bewegliche Lagerelement 14 nimmt die natürliche Knieflexion auf, da die zwischen der Femurkomponente und dem Lagerelement wechselwirkenden Kräfte eine gewisse anteriore oder posteriore Verschiebung des lateralen Endes des Lagerelements bewirken können, und zwar innerhalb der Grenzen einer Drehung, die der Sperrand 26 und die angrenzenden Anschlagabsätze 30 des Lagerelements definieren.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist auf der Tibiakomponente 12 ein Anschlagpfosten 32 als zusätzlicher Schutz gegen ein unabsichtliches und unerwünschtes Dislozieren der Prothesenstrukturen bei normalen Kniebewegungen vorgesehen. Wie dargestellt, steht der Anschlagpfosten 32 aus der Tibia schale 16 allgemein zentrisch und mit dem darunter liegenden Fixierpfosten 18 koaxial ausgerichtet aufwärts vor. Der Anschlagpfosten 32 steht aufwärts in ein Führungslangloch 34 vor, das auf der Unterseite des Lagerelements 14 ausgebildet ist. In der bevorzugten Geometrie hat das Führungslangloch 34 eine bogenförmige Gestalt (4, 8 und 9), um das Lagerelement 14 bei der Bewegung entlang eines begrenzten Pfades zu führen und auf ihn festzulegen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die anteriore und die posteriore Verschiebung jeweils auf einen Bereich von etwa 10° begrenzt, so dass sich ein Bewegungsbereich von insgesamt etwa 20° ergibt, wie in 8 und 9 dargestellt. Der Anschlagpfosten 32 enthält zweckmäßigerweise eine Umfangsnut 36 zur Aufnahme eines einrastbaren Wulstes 38 (5) im Führungslangloch 34, um das Lagerelement 14 vertikal auf der Tibiaschale 16 zu arretieren.
  • Die 10 und 11 zeigen eine alternative bevorzugte Form der Erfindung, bei der mit den in der 1–9 gezeigten und beschriebenen identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Ausführungsform der 10 und 11 unterscheidet sich von der der 1–9 durch eine zusätzliche Basisplatte 40, die auf geeignete Weise unten an das Lagerelement 14 angesetzt ist. Bspw. kann die Basisplatte 40 kurze, aufrecht vorstehende Pfosten (nicht gezeigt) aufweisen, die von komplementären Fassungen (ebenfalls nicht gezeigt) aufgenommen werden, die auf der Unterseite des Lagerelements ausgebildet sind. Die Basisplatte 40 hat eine Geometrie entsprechend dem Umriss des Lagerelements 14 und enthält weiterhin ein Führungslangloch 35, das mit dem Führungslangloch 34 (in den 10, 11 nicht gezeigt) auf der Unterseite des Lagerelements 14 ausgerichtet ist. Die Basisplatte ist aus einem geeigneten implantierbaren Metallwerkstoff ausgebildet derart, dass die Gleitfläche zwischen der Basisplatte 14 und der Tibiaschale 16 eine Metall-Metall-Oberfläche ist, um den Verschleiß am nicht metallischen Lagerelement 14 abzuschwächen.
  • Für den Fachmann liegt eine Vielzahl weiterer Modifikationen und Verbesserungen an der hier beschriebenen Tibiaprothese auf der Hand. In dieser Hinsicht ist einzusehen, dass die in den Zeichnungen gezeigte Geometrie der Erfindung für Implantierungen gedacht ist, bei denen das hintere Kreuzband des Patienten entfernt wird. Es ist einzusehen, dass Teile der Knieprothese sich für eine Anwendung geeignet umformen lassen, bei der das hintere Kreuzband erhalten bleibt. Folglich ist mit der vorgehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen keinerlei Einschränkung der in den beigefügten Zeichnungen dargelegten Erfindung beabsichtigt ist.

Claims (13)

  1. Kniegelenkprothese (10) mit einer Tibiakomponente (12) mit Einrichtungen (18, 20) zum Festlegen am resezierten Ende der Tibia eines Patienten, wobei die Tibiakomponente eine Tibiaschale (16) mit einem medialen und einem lateralen Ende aufweist, und mit einem meniskusartigen Lagerelement (14), das auf der Tibiaschale abgestützt ist und ein mediales sowie ein laterales Ende aufweist, die über dem medialen bzw. dem lateralen Ende der Tibiaschale angeordnet sind, und das weiterhin eine mediale und eine laterale Kondylusvertiefung (22, 24) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass: am medialen Ende der Tibiaschale ein aufwärts vorstehender kurzer Sperrrand (26) allgemein zylindrischer Gestalt um eine Zentralachse ausgebildet ist, die aus einer Zentralachse der Tibiakomponente (12) versetzt ist; und das mediale Ende des Lagerelement eine allgemein zylindrische Gestalt aufweist, mit der es innerhalb des Sperrrands (26) der Tibiaschale drehbar abgestützt ist, um eine Anterior-Posterior-Verschiebung des lateralen Endes des Lagerelements relativ zur Zentralachse des Sperrrands (26) zuzulassen.
  2. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 1, bei der der Sperrrand (26) über einen bogenförmigen Pfad von mindestens etwa 180° verläuft.
  3. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 1, bei der der Sperrrand (26) über einen bogenförmigen Pfad von mindestens etwa 180° verläuft, der ausreicht, um das mediale Ende des Lagerelements zu erfassen und festzulegen.
  4. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 3, bei der das mediale Ende des Lagerelements eine zylindrische Gestalt hat, die über einen bogenförmigen Pfad verläuft, der größer ist als der bogenförmige Pfad, den das mediale Ende der Tibiaschale umspannt.
  5. Kniegelenkprothese (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche weiterhin mit Anschlageinrichtungen (30, 32, 34), mit denen der Bereich der Anterior-Posterior-Bewegung des lateralen Endes der Lagerelements begrenzbar ist.
  6. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 5, bei der die Anschlageinrichtungen einen Anschlagpfosten (32), der auf der Tibiakomponente (12) oder dem Lagerelement (14) ausgebildet ist, und ein führendes Langloch (34) aufweisen, das entsprechend auf dem Lagerelement (14) bzw. der Tibiakomponente (12) ausgebildet ist und sich allgemein in einer Anterior-Posterior-Richtung erstreckt, wobei der Anschlagpfosten (32) vom Führungslangloch (34) aufgenommen wird und dieses die Weite der Anterior-Posterior-Bewegung des lateralen Endes des Lagerelements begrenzt.
  7. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 6, bei der das Führungslangloch (34) eine bogenförmige Gestalt hat.
  8. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 7, bei der das Führungslangloch sich über einen bogenförmigen Pfad von etwa 20° erstreckt.
  9. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 7 weiterhin mit Einrichtungen (36, 38), mit denen der Anschlagpfosten (32) im Führungslangloch (34) rückhaltbar ist.
  10. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 9, bei der die Rückhalteeinrichtung eine Rastverbindung (36, 38) aufweist.
  11. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 6, bei der der Anschlagpfosten (32) aus der Tibiaschale (16) aufwärts vorsteht und das Führungslangloch (34) auf der Unterseite des Lagerelements (14) ausgebildet ist.
  12. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 5, bei der die Anschlageinrichtungen ein Paar am Lagerelement (14) ausgebildeter Anschlagabsätze (30) aufweisen, an die sich bei einer Anterior-Posterior-Bewegung des lateralen Endes des Lagerelements an die jeweiligen entgegengesetzten Enden des Bewegungsbereichs der Sperrand (26) mit seinen gegenüberliegenden Enden anlegt.
  13. Kniegelenkprothese (10) nach Anspruch 2 weiterhin mit einer Gleitplatte (40), die zwischen die Tibiaschale (16) und das Lagerelement (14) eingelegt, aus einem Metallwerkstoff ausgebildet und mit dem Lagerelement (14) bewegbar ist.
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