DE69933236T2

DE69933236T2 - Metatarsalphalangeale totalprothese für vorgeschnittene knochenoberflächen

Info

Publication number: DE69933236T2
Application number: DE69933236T
Authority: DE
Inventors: Samuel Louis BAROUK; Vincent Coulange; Jean-Michel Gaume; Marc Augoyard; Jacques Peyrot; Michel Benichou; Dom. de l'Orangeraie Michel Villa l'Olivier MAESTRO; Mathieu Ragusa; Bernard Valtin
Original assignee: DePuy Ireland ULC
Current assignee: DePuy Ireland ULC
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2007-04-12
Also published as: AU776010B2; AU1569900A; JP2002532138A; FR2787013B1; WO2000035381A1; EP1139928A1; EP1139928B1; JP4160727B2; DE69933236D1; FR2787013A1; DE69933236T8

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine metatarsalphalangeale Totalprothese für vorgeschnittene Knochenoberflächen der Art, die ein Metatarsalimplantat mit Knochenverankerungsstange umfasst, ein Phalangealimplantat und eine Zwischenplatte, die dafür ausgelegt ist, auf dem Phalangealimplantat angeordnet zu werden, wobei diese Platte mit einer Gelenkfläche versehen ist, die mit einer komplementären Fläche zur Anlenkung des Metatarsalimplantats zusammenarbeitet.
Diese Art von Prothese ist dafür vorgesehen, im großen Zeh zwischen Phalanx und Metatarsus angeordnet zu werden, um bestimmte Pathologien zu behandeln, nämlich Hallux rigidus oder durch Arthrose bedingten Hallux valgus.
Bekanntlich besteht der Hallux valgus in einer lateralen Fehlstellung des großen Zehs in Verbindung mit einer medialen Abweichung des Metatarsus primus oder Metatarsus varus, was lateral die Ausbildung schmerzhafter Bursitis bewirkt. Die zweite betroffene Pathologie, der Hallux rigidus, ist mit einer Arthrose verbunden und durch ein Zusammendrücken des Zwischenraumes zwischen Metatarsus und Phalanx gekennzeichnet, wobei der Knorpel auf den einander gegenüberliegenden Gelenkflächen teilweise oder vollständig verschwunden ist. Die Chirurgen unterscheiden drei Stadien des Hallux rigidus: Das wenig ausgeprägte Stadium I kann durch eine Osteotomie des Metatarsus behandelt werden, die erlaubt, Verkürzungs- und Senkungswirkungen zu erzielen. Damit kann auch eine Verkürzung der ersten Phalanx des großen Zehs kombiniert werden, wieder mit dem Ziel, die Entspannungswirkung in Längsrichtung zu erhöhen.
Das Stadium II entspricht einer stärker ausgeprägten Abnutzung des Knorpels, das Gelenk weist jedoch noch eine geringe Beweglichkeit auf. Die chirurgische Behandlung kann entweder die des vorangehenden Stadiums sein, oder das Einsetzen einer Prothese. Im Stadium III schließlich ist keinerlei Knorpel übrig, um die Gelenkigkeit sicherzustellen, die Beweglichkeit ist praktisch gleich Null und es treten starke Schmerzen auf. Die einzig mögliche chirurgische Behandlung ist dann Arthrodese oder Prothese.
Es gibt metatarsalphalangeale Totalprothesen „mit vorgeschnittener Knochenoberfläche" und „zur Oberflächenwiederherstellung". Die Prothesen „mit vorgeschnittener Knochenoberfläche" erfordern den vorherigen Schnitt ebener Oberflächen an Metatarsus und Phalanx zur Aufnahme der Komponenten der Prothese. Dagegen erfordern die Prothesen „zur Oberflächenwiederherstellung" nur eine Oberflächenbehandlung der einander gegenüberliegenden Gelenkflächen von Metatarsus und Phalanx, da sie profiliert sind, um nur den Knorpel zu ersetzen.
Totalprothesen für große Zehen sind beispielsweise durch das Patent US-A-5 458 648 und die Patente FR-A-2 709 948 und 2 697 155 bekannt. Diese Prothesen sind nicht vollkommen zufriedenstellend, insbesondere aufgrund dessen, dass sie sich der natürlichen Anatomie des Patienten nur unvollkommen anpassen.
Die Erfindung hat zum Ziel, eine metatarsalphalangeale Totalprothese vorzuschlagen, die derart ausgebildet ist, dass sie sich der Anatomie des metatarsophalangealen Gelenkes bestmöglich anpasst und die außerdem die gewünschten Freiheitsgrade aufweist, um das natürliche Gelenk in den verschiedenen Richtungen möglichst genau zu ersetzen.
Insbesondere ist eins der Ziele der Erfindung die Schaffung einer Totalprothese der großen Zehe, die dank ihrer angepassten Form eine plantare Flexion um 10 Grad und eine dorsale Flexion um 60 Grad erlaubt, wobei diese Prothese in zufriedenstellendem Maße den Pathologien Hallux rigidus im Stadium II und Stadium III, sowie durch Arthrose bedingtem Hallux valgus entsprechen soll.
Die Erfindung hat eine metatarsalphalangeale Totalprothese für vorgeschnittene Knochenoberflächen gemäß Patentanspruch 1 zum Gegenstand.
Diese zweifache Krümmung der beiden aneinanderstoßenden Gelenkflächen der Prothese erlaubt dieser, sich der Anatomie des Patienten vorteilhaft anzupassen, indem sie zwei Oberflächen herzustellen erlaubt, die über hervorragende Kongruenz verfügen, die auch eine automatische Zentrierung des Körpers des Phalanx-Kopfes auf dem Metatarsalimplantat sicherstellt.
Auf diese Weise erlaubt die erfindungsgemäße Prothese außer den oben genannten Bewegungsumfängen eine Wiederausrichtung der Achse der Phalanx relativ zum Metatarsus.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Bereich mit dem größten Krümmungsradius über ungefähr zwei Drittel der Gelenkflächen des Metatarsalimplantats und der Zwischenplatte.
Als Zahlenbeispiel können diese Krümmungsradien beispielsweise im Wesentlichen ungefähr 5 bis 15 mm für den ersten Krümmungsradius betragen und ungefähr 30 bis 50 mm für den zweiten Krümmungsradius.
Nach einer anderen Besonderheit der Erfindung ist die Knochenverankerungsstange des Metatarsalimplantats um ungefähr 100 Grad gegen eine distale ebene Knochenanlagefläche des Körpers des genannten Implantats geneigt, an dem diese Stange befestigt ist.
Diese distale ebene Fläche legt sich an eine entsprechende Schnittfläche des Metatarsus an, wobei die Neigung der Stange gegenüber dem Körper des Metatarsalimplantats derart ist, dass die Verankerungsstange mit der Achse des Metatarsus koaxial ist, wenn die Prothese eingesetzt ist. Eine derartige Winkelstellung bietet den Vorteil, jegliche Störung des plantaren Endes des Körpers des Metatarsalimplantats mit dem Metatarsus-Sesambein-Gelenk zu vermeiden.
Außerdem ist, wie bereits erwähnt, die von der Erfindung betrachtete Prothese von der Art für vorgeschnittene Knochenoberflächen, die dank einer angepassten Schnitthilfe, die die Knochenschnitte erleichtert, den Vorteil aufweist, eine präzise Positionierung ihrer Bestandteile zu erlauben.
Die Krümmungsradien des Metatarsalimplantats stellen nach dem Einsetzen der Prothese durch Gleiten des Phalangealimplantats relativ zum Metatarsalimplantat einen dynamischen Valgus von 10 Grad wieder her.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden Im Laufe der folgenden Beschreibung deutlicher werden, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, die eine Ausführungsform der Erfindung als nicht einschränkendes Beispiel darstellen. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht des Skelettes eines rechten menschlichen Fußes in verkleinertem Maßstab, die insbesondere das metatarsophalangeale Gelenk des großen Zehs darstellt,
2 eine halb Längsschnitt-, halb Seitenansicht in einer vertikalen Ebene in vergrößertem Maßstab einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen metatarsalphalangealen Totalprothese an einem metatarsophalangealen Gelenk,
3 eine Seitenansicht des Metatarsalimplantats der 2 in Richtung des Pfeiles F vom Ende seiner Verankerungsstange aus,
4 eine Ansicht des Metatarsalimplantats in Richtung des Pfeiles K der 2,
5 eine perspektivische Ansicht in vergrößertem Maßstab der Zwischenplatte zwischen Metatarsalimplantat und Phalangealimplantat.
6 eine Schnittansicht der Zwischenplatte in einer Dorsalebene, d. h. einer Ebene senkrecht zu der der 2,
7 eine Axialschnittansicht in vergrößertem Maßstab einer Komponente des Phalangealimplantats.
In 1 ist ein Skelett eines rechten menschlichen Fußes zu erkennen, mit dem Metatarsus primus 1, der am Metatarsus 1 angelenkten Phalanx 2, der Phalanx distalis 3 und den anderen Knochen des Fußes (Os cuneiforme I 4, Os naviculare 5 etc.). Die Phalanx 2 ist um einen Punkt O angelenkt, beiderseits dessen sie sich unter Mitnahme der Phalanx distalis 3 beugen kann, entweder in plantarer Flexion (Winkel A) oder in dorsaler Flexion (B). Die maximale plantare Flexion liegt in der Größenordnung von 10° und die maximale dorsale Flexion B beträgt in einem normalen metatarsophalangealen Gelenk im Wesentlichen 90°.
Das Sesambein 41 ist unter dem Kopf des Metatarsus angeordnet (2) und durch entsprechende Sehnen 42, 43 mit dem Metatarsus 1 und der Phalanx 2 verbunden.
Die in den 2 bis 7 dargestellte Prothese ist eine Totalprothese für vorgeschnittene Knochenflächen, dazu bestimmt, das Gelenk zwischen dem Metatarsus 1 und der Phalanx 2 zu erset zen. Diese Totalprothese besteht aus einem Metatarsalimplantat 6, einem Phalangealimplantat 7 und einer Zwischenplatte 8, die auf dem Phalangealimplantat 7 angeordnet ist. Die Platte 8 weist eine Gelenkfläche 9 auf, die mit einer komplementären Anlenkungsfläche 11 zusammenwirkt, die an einem Körper 12 des Metatarsalimplantats 6 ausgebildet ist. Dieses weist ebenfalls eine Knochenverankerungsstange 13 auf, die am Körper 12 befestigt ist, dessen Gelenkfläche 11 einen abgerundeten, annähernd sphärischen Umriss mit mindestens drei verschiedenen Krümmungsradien aufweist, die durch eine anatomische Untersuchung festgelegt werden. Der Körper 12 weist in einer Vertikalebene (2) einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf.
Die Innenfläche des Körpers 12 dagegen, die auf der Seite der Verankerungsstange 13 liegt, ist in drei ebene Flächen 14, 15, 16 unterteilt, die derart bearbeitet sind, dass sie sich präzise an entsprechende distale Schnittflächen 14a und dorsale 16a des Metatarsus 1 anlegen können. Die mittlere Oberfläche 15 legt sich an eine Fase 15a des Knochens an, die zwischen der dorsalen und der distalen Schnittfläche ausgebildet wurde. Der dorsale Teil des Körpers 12 hat eine Länge, die annähernd der der dorsalen Stange 13 entspricht, die mit der Ebene der distalen Oberfläche 14 vorteilhafterweise einen Winkel C von ungefähr 100° einschließt. Die Achse der Stange 13 ist auf diese Weise mit der Achse des Metatarsus 1 koaxial, wenn die Prothese eingesetzt ist.
In einer Dorsalebene, d. h. in der Ebene der 4 und 6, die auf der der 2 senkrecht steht, weisen die Gelenkfläche 17 der Zwischenplatte 8, sowie die komplementäre Gelenkfläche 11 des Körpers 12 des Metatarsalimplantats 6 jeweils zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf, die der Anatomie des Metatarsus 1 und der Phalanx 2 entsprechen. So ist die Gelenkfläche 11 über ihre ganze Länge in der Sagittalebene (2) in einen ersten Abschnitt 19 mit einem Krümmungsradius R1 und einen zweiten Abschnitt 21 mit dem Krümmungsradius R2 größer als R1 unterteilt. Ebenso weist die Gelenkfläche 17 der Platte 8, deren Umriss im Wesentlichen kreisförmig ist, einen ersten Abschnitt 22 auf, dessen Krümmungsradius gleich R1 ist, und einen zweiten Abschnitt 23, dessen erheblich größerer Krümmungsradius gleich R2 ist. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Abschnitte 19 und 22 im Wesentlichen über ein Drittel der Gesamtfläche der entsprechenden Oberflächen 11, 17, während die übrigen zwei Drittel der Oberflächen aus den Abschnitten 21 und 23 bestehen.
Die Radien R1 und R2 haben Werte, die zwischen den oben angegebenen liegen, d. h. 5 bis 15 mm bzw. 30 bis 50 mm in Abhängigkeit von der Größe des Patienten, für den die Totalprothese bestimmt ist.
Diese Form stellt so genau, wie möglich die Anatomie des Patienten wieder her und stellt also eine hervorragende Kongruenz der Gelenkflächen 17 und 11 sicher.
Das Phalangealimplantat 7 umfasst einen rotationssymmetrischen, röhrenförmigen Sockel 24 (2 und 7) in Form eines Trichters, der aus zwei konischen koaxialen Teilen 25 und 26 besteht. Der konische Teil 26 hat einen größeren Durchmesser, als der konische Teil 25, und dient der Zwischenplatte 8 als Anlagefläche, sowie dem Phalangealimplantat 7 auf der phalangealen Knochenresektion. Die Platte 8 besteht aus einem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten, wie etwa Polyethylen. Das Phalangealimplantat 7 umfasst auch ein Knochenveranke rungsorgan, das im dargestellten Beispiel aus einer Spongiosaschraube 27 besteht, deren Gewinde hierfür sehr tief ist.
Die Zwischenplatte 8 wird durch einen axialen Zapfen 28 vervollständigt, der dem Rest der Platte angeformt ist und der dafür ausgelegt ist, axial in den konischen Teil 25 der Phalanxbasis 24 einzugreifen, um für die Platte 8 eine Antimigrationsfunktion in radialer Richtung relativ zum Phalangealimplantat 7 zu erfüllen. Diese Ausbildung erlaubt aber ein axiales Ausfedern der Platte 8 an der Basis 24. Außerdem ist die Phalanxbasis 24 innen profiliert, um die Spongiosaschraube 27 mit einem vorbestimmten Winkelspiel aufnehmen zu können.
Die Schraube 27 besteht aus einem Senkkopf 29, dessen konische Oberfläche an einen zylindrischen Teil 31 anschließt (2), der sich im Gewindestift 32 fortsetzt. Diesem konischen und zylindrischen Profil des Senkkopfes 29 und des Abschnittes 31 entspricht ein zugeordnetes Innenprofil im konischen Teil 25 der Basis 24, bestehend aus einer konischen Wand 33 (7), die in einem Kragen 34 endet. Dieser setzt sich in Richtung der Schraube 27 in einem endständigen Rand 37 größeren Durchmessers fort, als dem des Kragens 34.
Die konische Wand 33 schließt in Richtung des ausgeweiteten Endes 26 an eine Hohlkehle 35 an, in der eine Dichtung 36 angeordnet ist, die eine Rückhaltung der Schraube 27 sicherstellt, wobei diese Dichtung 36 beispielsweise aus Silikon besteht. Wie in 2 zu erkennen, legt sich der Senkkopf 29 unter Zusammendrücken der Dichtung 36 an den konischen Teil 33 an. Dieses Zusammendrücken stellt eine Rückhaltung der Schraube 27 sicher, die deren Herausfallen verhindert, nachdem sie ins Innere der Basis 24 eingeführt wurde, bis zu ihrer in 2 dargestellten Stellung.
Außerdem hat der innere Kragen 34 einen geringfügig größeren Durchmesser, als der glatte zylindrische Teil 31, um gemeinsam mit dem Durchmesser des Randes 37 einen begrenzten Winkelausschlag der Schraube 27 relativ zur Phalanxbasis 24 nach dem Einführen der Schraube in diese zu erlauben.
Wenn die Knochenschraube 27 in der Basis 24 angeordnet ist, drückt ihr Kopf 29 die Dichtung 36 zusammen, die auf diese Weise eine Rückhaltung der Schraube 27 sicherstellt.
Es ist möglich, im Rand der Platte 8, der von der Dorsalebene abgewandt ist, einen bogenförmigen Ausschnitt 38 (2 und 8) mit geeigneten Abmessungen auszubilden, dessen Vorteil darin besteht, dass er jede Berührung des Randes der Platte 8 mit dem Sesambeinkamm 39 des Metatarsus 1 bei einer plantaren Flexion vermeidet, also jegliche Störung oder Schmerz bei dieser Gelegenheit für den Patienten.
Die Zwischenplatte 8 kann in mehreren Dicken ausgeführt werden, um ein geeignetes Set zu bilden, aus dem der Chirurg die dem Patienten am besten passende Platte auswählt. Der Antimigrationszapfen 28 kann beispielsweise eine Länge von ungefähr 3 mm haben. Die Phalanxbasis 24 ist vorzugsweise äußerlich mit einer Hydroxyapatit-Schicht bedeckt, die eine stabile Befestigung ohne Verwendung chirurgischen Zementes sicherstellt.
Außer den oben erwähnten Vorteilen der erfindungsgemäßen Totalprothese, bietet sie die folgenden:

– Die Möglichkeit einer axialen Drehung der Zwischenplatte 8 relativ zur Phalanxbasis 24 erlaubt es, die natürliche Drehung zwischen Phalanx und Metatarsus beim Laufen nachzubilden. Diese Freiheit zur axialen Drehung erlaubt ebenfalls die automa tische Selbstzentrierung von Zwischenplatte 8 und Metatarsusimplantat 6, die ihrerseits mit der doppelten Krümmung R1, R2 der Gelenkflächen verbunden ist.
– Die Rückhaltung der Knochenschraube 27 in der Basis 24, die durch die Dichtung 36 sichergestellt wird, erleichtert dem Chirurgen das Einsetzen, indem sie ihm ermöglicht, ein quasi einstückiges Phalangealimplantat 7 zu handhaben. Sie vermeidet außerdem, dass die Schraube 27 nach dem Einsetzen zurückweicht und mit dem Zapfen 28 aus Polyethylen in Berührung kommt, was zu einer unerwünschten Abnutzung des Zapfens 28 führen würde. Diese Rückhaltung durch die Dichtung 36 erlaubt trotzdem eine geringe Winkelstellung in der Größenordnung von ±3°, die eine automatische Ausrichtung der Schraube 27 in der Phalanx 2 erlaubt.
– Der bogenförmigen Ausschnitt 38 im plantaren Bereich der Platte 8 vermeidet jegliche Störung mit dem Sesambeinkamm und verriegelt die Stellung der Platte 8 relativ zum Metatarsusimplantat 6.
– Der Zapfen 28 vermeidet jede Gefahr der Migration der Platte 8 relativ zur Phalanxbasis 28, in der sie in Stellung kommt.
– Das Phalangealimplantat 7 ist durch die Schraube 27 stabil in der Phalanx 2 verankert und seine Zwischenplatte 8 ersetzt die Gelenkfläche der Phalanxbasis.
– Die axiale Drehbewegung zwischen der Platte 8 und dem Phalangealimplantat 7 erzeugt unter physiologischen Bedingungen ein sehr geringes und praktisch vernachlässigbares Abriebvolumen.

Die Gelenkfläche 11 des Metatarsalimplantats 6 ersetzt den Gleitstreifen, der ursprünglich durch den Metatarsuskopf gebildet wird. In einer Profilebene muss der distale Metatarsus-Schnitt um ungefährt 10° relativ zu einer Ebene geneigt sein, die auf der Diaphysenachse senkrecht steht. Dieser Schnitt verläuft abwärts zur plantaren Seite des Metatarsus 1 und streift die Stelle des Sesambeins 41 am Metatarsus, um zum Phalanxschnitt parallel zu verlaufen. Der dorsale Schnitt des Metatarsus 1 schabt den dorsalen Cortex des Metatarsus ab, derart dass das Implantat 6 drei Schnittebenen aufweist: Den dorsalen Schnitt der Ebene 16, den distalen Schnitt 14 und den Schnitt einer Fase, die der Oberfläche 15 entspricht, beispielsweise von 2 mm, zwischen den beiden vorangehenden Schnitten. Das Implantat 6 weist Krümmungsradien auf, die erlauben, alle Morphotypen abzudecken, wobei seine dorsale Länge ebenfalls diesem Kriterium entsprechen muss.
Die Erfindung erlaubt verschiedene Ausführungsvarianten. So kann das Verhältnis zwischen den Abschnitten mit Krümmungsradius R1 und R2 von einem Drittel zu zwei Dritteln in Abhängigkeit von der Anatomie des Patienten erheblich schwanken, ebenso wie die Zahlenwerte der Krümmungsradien. Die Rückhaltung der Knochenschraube 27 in der Basis 24 kann durch jedes Mittel ausgeführt werden, das zur Rückhaltedichtung 36 äquivalent ist.

Claims

Metatarsalphalangeale Totalprothese für vorgeschnittene Knochenoberflächen, umfassend ein Metatarsalimplantat (6), das aus einem Körper (12) und aus einer Knochenverankerungsstange (13) besteht, ein Phalangealimplantat (7) und eine Zwischenplatte (8), die dafür ausgelegt ist, auf dem Phalangealimplantat angeordnet zu werden, und mit einer Gelenkfläche (17) versehen ist, die mit einer ergänzenden Fläche (18) zur Anlenkung des Körpers des Metatarsalimplantats zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkfläche und die ergänzende Anlenkungsfläche jeweils auf ihrer ganzen Länge in der Sagittalebene in zwei Zonen (22, 23; 19, 21) unterteilt sind und jeweils verschiedene Krümmungsradien (R1, R2) besitzen, die der Anatomie des Metatarsus (1) bzw. der Phalanx (2) entsprechen, und dass die Zone mit größerem Krümmungsradius (R2) sich über etwa zwei Drittel der Gelenkflächen (18, 17) des Metatarsalimplantats (6) und der Platte (8) erstreckt, wobei dieser Krümmungsradius (R2) zwischen 30 und 50 mm beträgt, während der kleinere Krümmungsradius (R1) zwischen 5 und 15 mm beträgt.
Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Phalangealimplantat (6) einen rotationskörperförmig rohrförmigen Sockel (24) in Trichterform umfasst, der auf einem Knochenverankerungsorgan (27) montiert ist und auf dem die Platte (8) aufliegt, die sich bezüglich des Phalangealsockels drehen kann.
Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Knochenverankerungsorgan eine Spongiosaschraube (27) ist.
Prothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (8) mit einem Antimigrationszapfen (28) versehen ist, der dafür ausgelegt ist, in den Phalangealsockel (24) axial eingesteckt zu werden.
Prothese nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (24) innen profiliert ist, um die Spongiosaschraube (27) mit einem Winkelspiel aufnehmen zu können.
Prothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (24) eine Innenschulter (34) aufweist, deren Durchmesser etwas größer als der eines glatten zylindrischen Teils (31) der Spongiosaschraube (27) ist, der zwischen dem Kopf (29) und dem Gewindeteil (32) dieser Schraube gelegen ist.
Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rückhaltemittel vorgesehen sind, um das Knochenverankerungsorgan (27) auf dem Phalangealsockel (24) zurückzuhalten, um es daran zu hindern, mit der Platte (8) in Kontakt zu kommen.
Prothese nach den Ansprüche 2, 3 und 7, bei der der Kopf (29) der Knochenschraube (27) gefräst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltemittel einen biegsamen Ring (36) umfassen, der in einer inneren Nut (35) sitzt.