DE69938330T2

DE69938330T2 - Tibiale Knieprothese mit doppeltem Einsatz

Info

Publication number: DE69938330T2
Application number: DE69938330T
Authority: DE
Inventors: Bernard Dr. Reigner; Jean-Francois Biegun; Pascal Marceaux
Original assignee: Aesculap SAS
Current assignee: Aesculap SAS
Priority date: 1999-01-04
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: US6264696B1; EP1018322B1; ES2303732T3; FR2787992B1; FR2787992A1; DE69938330D1; EP1018322A1; JP2000197650A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Endoprothese des Knies von der Art, die einen tibialen Abschnitt aufweist, der aus einem tibialen Schaft gebildet ist, welcher über ein Ende in die Tibia des Patienten einzuführen ist, und aus einer tibialen Platte, die am anderen Ende des tibialen Schafts befestigt wird, sowie aus einem tibialen Einsatz, der auf der tibialen Platte angeordnet ist, und einem femoralen Teil, der aus einem femoralen Schaft und aus von dem femoralen Schaft getragenen Kondylen gebildet ist, und von denen jeder eine erste Gleitfläche einer Form aufweist, welcher einer zweiten Gleitfläche des tibialen Einsatzes entspricht, wobei die Kondylen bzw. Gelenkköpfe zumindest teilweise durch einen Gelenkkopf-Zwischenraum getrennt sind,
wobei die Gelenkköpfe und der tibiale Einsatz über ein Koppelungselement zusammenwirken, das beispielsweise aus einem Zapfen gebildet ist, welcher den tibialen Einsatz durch eine in dem Einsatz ausgebildete Öffnung durchsetzt und der an dem tibialen Abschnitt befestigt ist, und aus einem Koppelungskopf, wobei der Koppelungskopf, der in den Gelenkkopf-Zwischenraum eindringt und eine Koppelungsachse, die an den Gelenkköpfen befestigt ist und in eine Öffnung des Koppelungskopfs eindringt, wobei der femorale Abschnitt sich auf diese Weise in bezug auf diese Koppelungsachse so drehen/schwenken kann, dass er von einer gestreckten Position (Gesamtstreckung des Knies) bis zu einer gebeugten Position (Biegung um etwa 120° des Knies) übergehen kann.
Eine Knieprothesen dieser Art ist beispielsweise aus dem Dokument EP-0 791 323 bekannt.
Die Knieprothese dieser Art weisen mehrere Nachteile auf.
Der tibiale Einsatz, allgemein aus Polyethylen, ist zur freien Drehung in bezug auf die tibiale Platte (allgemein metallisch) so angeordnet, dass er ein dem Femur eigenes Drehspiel in bezug auf die Tibia gestattet, wobei diese Drehung über Gelenkköpfe (allgemein metallisch) erfolgt, welche auf den entsprechenden Gleitflächen des tibialen Einsatzes gleiten. In der gestreckten Position (Biegewinkel α des Knies = 0°) des Knies ist die Drehung des Femurs in bezug auf die Tibia über eine Anlageverbindung der Gelenkköpfe an dem Polyethyleneinsatz blockiert. Wenn das Knie aber etwas gebeugt wird (α wird größer als 0°) wird diese Blockierung gänzlich freigegeben, und der Femur kann also sehr große Axialdrehbewegungen erfahren, während das Knie kaum abgewinkelt ist. Dies gibt nicht die anatomische Realität des Knies wieder und kann zu Zwängen führen, die unerwünscht sind.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beseitigen, indem eine Prothese vorgeschlagen wird, bei der die Verriegelung des femoralen Abschnitts und des tibialen Abschnitts bei der Bewegung des Knies bis zu einer voll gestreckten Position des Knies progressiv im Verlauf der Streckung (der Entfaltung) des Knies erfolgt.
Das Dokument DE-A-3529894 beschreibt eine Prothese, deren tibialer Einsatz ein progressives Blockierungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Eigendrehbewegung der Gelenkköpfe in bezug auf die tibiale Platte von einem Biegewinkel α₀ des Knies, der vorab bestimmt wird, bis zu einem Null-Winkel zu begrenzen, wobei die Amplitude der Eigendrehbewegung von diesem Winkel α₀ bis zu einer Null-Amplitude (Totalblockierung) für einen Null-Winkel (gestrecktes Knie) abnimmt.
Gemäß der Erfindung ist dieses progressive Blockierelement aus einem zweiten tibialen Einsatz gebildet, der feststehend an der tibialen Platte angebracht ist und dessen Form der Art ist, dass in gestreckter Position des Knies der feststehende zweite tibiale Einsatz in einen Gelenkkopf-Zwischenraum vorsteht, der zwischen den Gelenkköpfen ausgebildet ist und in den Sitz eingeführt wird, der von dem Gelenkkopfzwischenraum gebildet wird, und zwar so, dass jegliche gegenseitige laterale oder axiale Drehung des Femurs in bezug auf die Tibia derart erfolgt, dass beim Austreten des zweiten Einsatzes aus seinem Sitz bei der Biegung des Knies zwischen den Wänden des Gelenkkopf-Zwischenraums und dem zweiten Einsatz ein progressives Spiel bis zu einem vorab bestimmten Biegewinkel (α₀) entsteht, von dem ab die axialen Drehbewegungen frei sind.
Gemäß dieser speziellen Anordnung wird vermieden, dass der tibiale Dreheinsatz die progressive Blockierung der Gelenkköpfe zur Folge hat und somit genauso schnell verschlissen wird wie in dem Fall, bei dem das Blockierungselement einen integralen Teil des tibialen Einsatzes bildet, wobei der tibiale Einsatz, der in bezug auf die tibiale Platte frei drehbar ist, Zwängen bzw. Einschränkungen unterliegt, die sowohl auf die Biegung als auch auf axiale Drehungen oder Einwärts-/Auswärtsdrehungen zurückzuführen ist. Nun erfährt der bewegliche Einsatz keine Beanspruchung mehr außer bei Biegung, wobei die axialen Drehbeanspruchungen oder die Einwärts-/Auswärtsdrehbeanspruchungen, insbesondere in blockierter Position, gänzlich von dem zweiten tibialen feststehenden Einsatz getragen werden.
Gemäß einer Perfektionierung der Erfindung ist vorgesehen, das Koppelungselement in bezug auf die tibiale Platte feststehend zu gestalten, um die Möglichkeiten einer Eigendrehung noch weiter einzuschränken und so den Femur noch besser in bezug auf die Tibia in gestreckter Position zu blockieren.
Die 1 ist eine Seitenschnittansicht einer Knieprothese gemäß der Erfindung in gestreckter Position.
Die 2 ist eine perspektivische Ansicht der Prothese der 1, ebenfalls in gestreckter Position.
Die 3 ist eine perspektivische Ansicht der Prothese der 2 in gebeugter Position.
Die 4a, 4b und 4c sind jeweils eine Seitenansicht, eine Vorderansicht und eine Schnittansicht A-A des feststehenden Einsatzes.
In 1 ist eine Knieprothese 1 dargestellt, die aus einem tibialen Abschnitt 2, einem Koppelungsabschnitt 3 und einem femoralen Abschnitt 4 gebildet ist.
Der tibiale Abschnitt 2 umfaßt einen tibialen Schaft 5, der dazu vorgesehen ist, in den Medullarkanal der Tibia eingeführt und befestigt zu werden, sowie eine von dem tibialen Schaft 5 getragene tibiale Platte 6.
Der femorale Abschnitt 4 umfaßt einen femoralen Schaft 7, der dazu vorgesehen ist, in den Femur des Patienten eingeführt und darin befestigt zu werden, sowie zwei Kondylen bzw. Gelenkköpfe 8, 9 von konkaver Form, wobei die zwei Gelenkköpfe 8, 9 durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind.
Der Koppelungsabschnitt 3 ist einerseits aus einem ersten tibialen Einsatz 11, einem zweiten tibialen Einsatz 12 und einem Koppelungselement 13 gebildet.
Der erste tibiale Einsatz 11, der beispielsweise aus Polyethylen gefertigt ist und an der tibialen Platte 6 so angeordnet ist, dass er in bezug auf eine erste Drehachse 14, die im wesentlichen parallel zur Longitudinalachse des tibialen Schafts 5 und zur Vorderseite des Knies hin leicht versetzt in bezug auf den tibialen Schaft 5 ist, frei drehbar ist. Der erste tibiale Einsatz oder Dreheinsatz umfasst an seinem oberen Abschnitt zwei Hohlräume, deren Außenflächen auf kongruente Weise den Außenflächen der Gelenkköpfe 8, 9 entsprechend.
Der zweite tibiale Einsatz 12, ebenfalls beispielsweise aus Polyethylen, ist feststehend an der tibialen Platte 6 angebracht, wobei ein männlicher Vorsprung 17 der tibialen Platte in einen weiblichen Hohlraum eingeführt ist, der in dem unteren Abschnitt des feststehenden Einsatzes 12 ausgebildet ist, so dass der Einsatz 12 in bezug auf die tibiale Platte 6 fest angebracht ist. Außerdem stellt eine Schraube 18 durch Einschrauben den Einsatz an dem männlichen Vorsprung 17 fest.
Der feststehende Einsatz 12 ist in den 4a, 4b und 4c deutlicher dargestellt. Er umfasst an seinem oberen Abschnitt einen Steg 19, welcher die Oberseite in zwei obere Oberflächen 20, 21 unterteilt, die jeweils nach unten in entgegengesetzter Richtung geneigt sind. Der Steg 19 weist drei Teilstücke 22, 23, 24 auf, im wesentlichen in Kreisbogenform, deren Konvexitäten abwechselnd vorhanden sind, wobei die Konvexität des mittleren Teilstücks 23 nach oben gerichtet ist, während die beiden anderen seitlichen Teilstücke 22, 24 des Stegs mit ihren Konvexitäten nach unten gerichtet sind (in der Figur). Die obere Oberfläche 21, die zu dem beweglichen Einsatz 11 hin gerichtet ist, hat eine gekrümmte symmetrische Form in bezug auf die Ebene des tibialen Schafts 5 und femoralen Schafts 7 in der 3, so dass zwei Gleitflächen als Gleitflächen der Gelenkköpfe gebildet werden.
Das Koppelungsorgan 13 ist aus einem Zapfen 27 gebildet, der entweder drehfest angebracht ist, indem er beispielsweise einen Querschnitt von der Art von sechs Schrägen (in den Figuren nicht dargestellt) aufweist, der mit den Seitenwänden mit transversalem Querschnitt zusammenwirkt, welche einer Ausnehmung des tibialen Schafts 6 entsprechen, oder aber in einer Ausnehmung des tibialen Schafts 6 drehbar angebracht ist, die beispielsweise eine zylindrische kreisförmige Seitenwand hat. Der Zapfen 19 durchsetzt den Dreheinsatz über eine zentrale Öffnung des Dreheinsatzes 11 derart, dass der Zapfen 27 die Drehachse des Dreheinsatzes 11 bildet.
Das Koppelungsorgan 13 umfaßt auch einen Koppelungskopf 25, der in den Gelenkkopf-Zwischenraum eindringt. Dieser Koppelungskopf 25 umfaßt eine Ausnehmung 26, in die eine Koppelungsachse 28 vorsteht, welche auf beiden Seiten des Gelenkkopf-Zwischenraums an den Gelenkköpfen 8, 9 befestigt ist, wobei die Koppelungsachse transversal senkrecht zu der Drehachse des Dreheinsatzes 11 ist und eventuell der Zapfen 19 senkrecht zur antero-posterioren Achse ist.
Die Außenfläche der Koppelungsachse hat in dem Abschnitt, der sich am Koppelungskopf befindet, eine sphärische Form und wirkt mit einer sphärischen Form der Ausnehmung des Koppelungskopfs zusammen.
Der femorale Abschnitt 4 schwenkt in der Biegung in bezug auf den tibialen Abschnitt 2 gemäß der Koppelungsachse 28, um von einer Position, in der das Knie gestreckt ist (Femur und Tibia im wesentlichen parallel, α = 0) zu einer Position überzugehen, in der das Knie maximal gebeugt ist (Femur und Tibia bilden einen Winkel α ≈ 120°).
In der gestreckten Position kommen die Außenflächen der Gelenkköpfe 8, 9 zum Anschlag an dem Steg 19 des feststehenden Einsatzes, der diesen einerseits in Biegedrehung feststellt, indem die weitere Biegung behindert wird, und andererseits auch in Axialdrehung, wobei die konkaven Außenflächen der beiden Gelenkköpfe 8, 9 der Vorderseite des Knies untereinander den Abschnitt in Stegform des feststehenden Einsatzes 12 aufnehmen, und an ihnen in ihrer axialen Drehbewegung zur Anlage kommen.
Wenn sich das Knie weiter biegt, stellen die Außenflächen der Gelenkköpfe 8, 9 der Vorderseite des Knies ihr Zusammenwirken mit dem Steg 19 der Außenfläche 21 ein, so dass ein progressives Spiel zwischen jedem Gelenkkopf und seinem jeweiligen Oberflächenabschnitt der Außenfläche 21 in Erscheinung tritt. So kann der Femur progressiv von neuem eine axiale Drehbewegung ausführen. Die Form der Gelenkköpfe und die des Stegs des feststehenden Einsatzes sind der Art, dass die axiale Drehung des Femurs nicht über einen bestimmten Biegewinkel hinaus, beispielsweise 30°, gänzlich freigegeben ist. Bevor er diesen Biegewinkel erreicht, ist die Axialdrehung in einem Bereich begrenzt, der von den jeweiligen Formen des Stegs und der Außenfläche 21 gebildet ist, beispielsweise hier ± 10° für α = 30°.
Der Winkel α ist hier als Winkel definiert, der zwischen der Longitudinalachse des Femurs und der der Tibia gebildet ist, wobei α von 0° (Femur und Tibia parallel, Knie gestreckt) bis 120° (maximaler Biegewinkel des Knies) variieren kann.

Claims

Endoprothese (1) des Knies, mit: – einem tibialen Abschnitt (2), der aus einem tibialen Schaft (5) gebildet ist, der eine tibiale Platte (6) trägt, – einem ersten tibialen Einsatzstück (11), das an der tibialen Platte (6) angeordnet ist, – einem femoralen Abschnitt (4), der aus einem femoralen Schaft (7) gebildet ist, welcher zwei Gelenkköpfe (8, 9) trägt, die jeweils eine erste Gleitfläche aufweisen, die auf kongruente Weise mit einer jeweiligen an dem ersten tibialen Einsatzstück (11) ausgebildeten zweiten Gleitfläche zusammenwirkt, – einem Kopplungselement (3), das dazu bestimmt ist, den tibialen Abschnitt (2) mit dem femoralen Abschnitt (4) zu koppeln, um eine Flexion des Femurs in bezug auf die Tibia aus einer Position (α im wesentlichen = 0), in der das Knie gestreckt ist, zu einer Position (α_max), in der das Knie gebeugt ist, und umgekehrt zu ermöglichen, und – einem Element zur progressiven Blockierung, das dazu bestimmt ist, die laterale Drehbewegung und die Eigendrehbewegung der Gelenkköpfe (8, 9) in bezug auf die tibiale Platte von einem Flexionswinkel α₀ des Knies, der vorab festgelegt wird, bis zu einem Nullwinkel zu begrenzen, wobei die Bewegungsamplitude der Eigendrehung von diesem Winkel α₀ aus bis zu einer Nullamplitude (Totalblockierung) für den Nullwinkel (gestrecktes Knie) abnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das progressive Blockierelement aus einem zweiten tibialen Einsatzstück (12) gebildet ist, das fest an der tibialen Platte angebracht ist und dessen Form derart ist, dass in einer gestreckten Position des Knies das zweite feststehende tibiale Einsatzstück in einem zwischen den Gelenkköpfen (8, 9) ausgebildeten Zwischengelenkkopf-Intervall vorsteht und in den durch das Zwischengelenkkopf-Intervall gebildeten Sitz so eingefügt ist, dass es die gesamte axiale Drehung des Femurs in bezug auf die Tibia blockiert, und derart, dass beim Austreten des zweiten Einsatzstückes aus seinem Sitz bei der Biegung des Knies ein progressives Spiel zwischen den Wänden des Zwischengelenkkopf-Intervalls und dem zweiten Einsatzstück bis zu dem vorab festgelegten Flexionswinkel (α₀), ab dem die axialen Drehbewegungen frei sind, entsteht.
Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite tibiale Einsatzstück (12) eine obere Oberfläche mit einem Steg (19) und einer Außenfläche (21) hat, und dass die Form der Gelenkköpfe (8, 9) auf der Vorderseite des Knies derart ist, dass in einer gestreckten Position des Knies der Steg (19) bei der Biegung wie bei der Eigendrehung jede Bewegung des Femurs blockiert, und dass im Verlauf der weiteren Biegung des Knies ein progressives Spiel zwischen den Gelenkköpfen und dem Steg (19) und der Außenfläche (21) in Erscheinung tritt, um eine begrenzte Eigendrehmöglichkeit bis zu einem vorab festgelegten Flexionswinkel sowie eine totale Freigabe jenseits des vorab festgelegten Flexionswinkels zu gestatten.
Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Einsatzstück (11) drehbar in bezug auf die tibiale Platte angebracht ist.
Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorab festgelegte Winkel α₀ zwischen 20 und 40°, vorzugsweise bei 30° liegt.
Endoprothese nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (19) des Einsatzstücks (12) aus drei in Kreisbogenform ausgebildeten Teilstücken (22, 23, 24) gebildet ist, deren Konvexitäten alternieren, wobei die Konvexität des mittleren Teilstücks (23) nach oben gerichtet ist, so dass er in das Zwischengelenkkopf-Intervall ein dringen kann, und dass die Außenfläche (21), die dem beweglichen Einsatzstück (11) zugewandt ist, eine gekrümmte Form aufweist, um jeweils zwei zweite Gleitflächen für die ersten äußeren Gleitflächen der Gelenkköpfe (8, 9) zu bilden.
Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Koppelungselement aus einem Zapfen (27) und einem Koppelungskopf (25) gebildet ist, wobei der Zapfen drehfest oder drehbar in dem tibialen Schaft (5) angebracht ist, indem er das erste Einsatzstück (11) über eine Einführöffnung durchsetzt, und der Koppelungskopf (25) eine Ausnehmung aufweist, um eine an den Gelenkköpfen befestigte und die Biegedrehung des Femurs in bezug auf die Tibia sicherstellende Koppelungsachse (28) aufzunehmen.