Endoprothese mit: Zwischenteil Endoprosthesis with: intermediate part
Die Erfindung betrifft eine Endoprothese zum Ersatz eines Gelenks umfassend eine mit einem unteren Knochen zu verbindende Komponente, die eine oberseitige Gleitfläche aufweist, eine mit einem oberen Knochen zu verbindende Kompo- nente, die eine unterseitige Gleitfläche aufweist, und ein Zwischenteil, das an seiner Unter- und Oberseite jeweils eine Gegengleitflache aufweist, die mit den Gleitflächen der vorgenannten Komponenten je ein Lager bildet.The invention relates to an endoprosthesis for replacement of a joint comprising a component to be connected to a lower bone, which has an upper-side sliding surface, a component to be connected to an upper bone, which has a lower-side sliding surface, and an intermediate part which is attached to its lower part - And top each having a counter-sliding surface which forms a bearing with the sliding surfaces of the aforementioned components.
Derartige Endoprothesen werden beispielsweise zum Ersatz des Sprunggelenks verwendet. (FR-A-2 676 917, WO-A- 03/075802, WO-A-2005/030098) . Dabei wirken die Komponenten und das Zwischenteil über Gleitflächen zusammen, die Beugung und Streckung in einer Sagittalebene ermöglichen. Die Sagittalebene ist hierbei eine Ebene die durch AP-Richtung und die Hochachse definiert ist. Die Komponente am Schienbein und das Zwischenteil bilden zusammenwirkende Gleitflächen, die eine Rotation um die Hochachse erlauben. Sie können eben ausgeführt sein, um Ausgleichsbewegungen in AP- und LM (Lateral-Medial) -Richtung zu ermöglichen. Damit dasSuch endoprostheses are used, for example, to replace the ankle. (FR-A-2 676 917, WO-A-03/075802, WO-A-2005/030098). The components and the intermediate part cooperate via sliding surfaces which allow flexion and extension in a sagittal plane. The sagittal plane is a plane defined by the AP direction and the vertical axis. The component on the tibia and the intermediate part form cooperating sliding surfaces that allow rotation about the vertical axis. They can be designed to allow compensating movements in the AP and LM (lateral-medial) directions. So that
Gelenk dem natürlichen Vorbild entsprechende Freiheitsgrade hinsichtlich Dreh-, Schwenk- und/oder Schubbewegungen aufweist, sind die Gleitflächen entsprechend konturverschieden, beispielsweise ist eine ebene Gleitfläche mit einer zylindermantelartig gekrümmten Gleitfläche kombiniert. Die Stabilisierung geschieht durch den natürlichen Bandapparat.
Auf dem Zwischenteil ruht die gesamte Last der Endoprothese. Es ist damit hoch belastet. In der Praxis hat sich gezeigt, dass es unter hoher Belastung zu einem "Arbeiten" des üblicherweise aus einem Polyethylen ausgeführten Zwischenteils kommen kann. Es besteht dadurch die Gefahr, dass bei erhöhten Belastungen, wie sie bspw. in Folge von Bewegungsdynamik (insbesondere beim Treppensteigen oder Springen) auftreten können, es zur Überlastung und damit einer unkontrollierten Verformung des Zwischenteils kommen kann. Übermäßiger Verschleiß, Kaltfluss oder gar ein Ausfall der Prothese durch Materialversagen können die Folge sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Zwischenteil dünn ausgeführt ist, wie es üblicherweise als Folge der Konturver- schiedenheit der Gleitflächen der Fall ist.Joint having the natural model corresponding degrees of freedom with respect to rotational, pivoting and / or pushing movements, the sliding surfaces are correspondingly contour different, for example, a flat sliding surface is combined with a cylindrical surface curved like a sliding surface. The stabilization happens through the natural ligaments. The entire load of the endoprosthesis rests on the intermediate part. It is highly charged. In practice, it has been shown that under high load "working" of the intermediate part usually made of polyethylene can occur. There is thus the risk that under increased loads, such as may occur, for example, as a result of movement dynamics (especially when climbing stairs or jumping), it can lead to overloading and thus uncontrolled deformation of the intermediate part. Excessive wear, cold flow or even failure of the prosthesis due to material failure can be the result. This is especially true when the intermediate part is made thin, as is usually the case as a result of the contour difference of the sliding surfaces.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem genannten Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine Endoprothese der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie un- ter Beibehaltung mehrfacher Freiheitsgrade hohe Lasten sicherer tragen kann.Based on the cited prior art, the invention is based on the object of improving an endoprosthesis of the type mentioned at the beginning in such a way that, while retaining multiple degrees of freedom, it can safely carry high loads.
Die erfindungsgemäße Lösung liegt in einer Prothese mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The solution according to the invention lies in a prosthesis with the features of claim 1. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Danach ist bei einer Endoprothese zum Ersatz eines Gelenks umfassend eine mit einem unteren Knochen zu verbindende Komponente, die eine oberseitige Gleitfläche aufweist, eine mit einem oberen Knochen zu verbindende Komponente, die eine unterseitige Gleitfläche aufweist, und einem Zwischenteil, das an seiner Unter- und Oberseite jeweils eine Gleitfläche aufweist, die mit den Gleitflächen der vorge-
nannten Komponenten jeweils eine Bewegungsebene für ein Lager bestimmen, wobei die Gleitflächen des Zwischenteils konturverschieden sind, gemäß der Erfindung vorgesehen, dass ein Spannreif das Zwischenteil an dessen Seitenflächen umschließt und an dem Zwischenteil frei von den durch die konturverschiedenen Gleitflächen bestimmten Bewegungsebenen angeordnet ist. Der Begriff der Bewegungsebene ist weit zu verstehen und umfasst auch gewölbte Konturen.Thereafter, in an endoprosthesis for replacement of a joint comprising a component to be connected to a lower bone having an upper-side sliding surface, a component to be connected to an upper bone having a lower-side sliding surface and an intermediate portion attached to its lower and Each upper side has a sliding surface, which with the sliding surfaces of the vorge Designate components each have a movement plane for a bearing, the sliding surfaces of the intermediate part are contour different, provided according to the invention that a tensioning rim surrounds the intermediate part at the side surfaces and is arranged on the intermediate part free of the determined by the contour different sliding surfaces planes of movement. The term movement plane is to be understood broadly and also includes curved contours.
Mit dem Spannreif als eine bezogen auf das Polyethylen zugfestere Umgürtung erhöht sich der resultierende Gesamtelastizitätsmodul des Zwischenteils. Zweckmäßigerweise ist der Spannreif dazu aus einem solchen Material, dass er einen mindestens fünfzigfach, vorzugsweise mindestens zweihun- dertfach höheren Elastizitätsmodul als das Polyethylen aufweist. Mit dem Spannreif als eine zugfeste Umgürtung wird einer elastischen oder plastischen Verformung des Zwischenteils unter Last entgegen gewirkt. Das Zwischenteil kann damit auch höheren Lasten widerstehen, ohne sich zu verfor- men. Damit kann mit dem erfindungsgemäßen Spannreif eineWith the Spannreif as a relative to the polyethylene tensile strength Umgürtung increases the resulting total modulus of elasticity of the intermediate part. Conveniently, the Spannreif is of such a material that it has at least fifty times, preferably at least two hundred times higher elastic modulus than the polyethylene. With the Spannreif as a high tensile Umgürtung an elastic or plastic deformation of the intermediate part is counteracted under load. The intermediate part can thus withstand even higher loads without deforming. This can with the Spannreif invention
Verstärkung des Zwischenteils erreicht werden. Dank der erfindungsgemäßen Anordnung des Spannreifs bleiben die Bewegungsflächen, wie sie durch die Gleitflächen des oberen und unteren Lagers bestimmt sind, frei. Damit bleibt trotz der Verstärkung durch den Spannreif die Beweglichkeit der Endoprothese in allen Gelenkfunktionen erhalten. Dies gilt nicht nur für den normalen Bewegungsbereich der Endoprothese, sondern auch bei darüber hinaus gehenden Bewegungen, wie sie bei Knickung (zum Beispiel Umknicken des Fußes) auftreten können.Reinforcement of the intermediate part can be achieved. Thanks to the inventive arrangement of Spannreifs the movement surfaces, as determined by the sliding surfaces of the upper and lower bearing remain free. Thus, despite the reinforcement by the hoop, the mobility of the endoprosthesis in all joint functions is maintained. This applies not only to the normal range of motion of the endoprosthesis, but also in more extensive movements, as they can occur in buckling (for example, buckling of the foot).
Es ist zwar bekannt gewesen, als Bestandteil von Kniegelen- kendoprothesen fungierende Plateaus aus Polyethylen dadurch
zu verstärken, dass an seiner auf der Tibia aufliegenden Unterseite eine Metallplatte vorgesehen ist. Damit wurde das Plateau aus Polyethylen von seiner Rückseite her so verstärkt, dass es unter Biegebeanspruchung weniger nach- gab. Diese aus der EP-A-O 829 243 bekannte Verstärkungsmaß- nahme ist aber ausschließlich bei solchen Prothesen anwendbar, die nur auf einer Seite eine Gleitfläche aufweisen. Bei einer gattungsgemäßen Endoprothese weist das Zwischenteil sowohl an seiner Ober- wie auch an seiner Unterseite Gleitflächen auf, so dass die Anwendung einer solchen Verstärkungsplatte ausscheidet. Entsprechendes gilt für einen Verstärkungsring, wie er aus der US-A-5 766 256 bekannt ist. Auch dieser Ring ist an der Unterseite angeordnet, die nicht als Gelenkfläche dient.Although it has been known as a component of knee joint endoprostheses acting plateaus made of polyethylene to reinforce that on its resting on the tibia underside a metal plate is provided. Thus, the polyethylene plateau was strengthened from its back so that it yielded less under bending stress. However, this reinforcement measure known from EP-A-0 829 243 is exclusively applicable to prostheses which have a sliding surface on only one side. In a generic endoprosthesis, the intermediate part has sliding surfaces both on its upper side and on its underside, so that the use of such a reinforcing plate is eliminated. The same applies to a reinforcing ring, as it is known from US-A-5,766,256. This ring is also located at the bottom, which does not serve as a joint surface.
Vorzugsweise ist der Spannreif zweizonig ausgeführt, mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden Gürtungszone und einer Spreizschutzzone, die sich an die Gürtungszone anschließt. Dabei braucht die Spreizschutzzone nicht umlaufend vorgese- hen zu sein, sondern es genügt in der Regel, wenn sie an zwei gegenüberliegenden Seiten vorgesehen ist. Mit der Spreizschutzzone wird zusätzlich einem Divergieren der äußeren Abschnitte des Zwischenteils unter hoher Biegebeanspruchung entgegen gewirkt.Preferably, the hoop is made of a two-zone, with a circumferentially circumferential belt zone and a Spreizschutzzone, which adjoins the belt zone. In this case, the expansion protection zone need not be provided circumferentially, but it is generally sufficient if it is provided on two opposite sides. The expansion protection zone additionally counteracts diverging of the outer sections of the intermediate part under high bending stress.
Vorzugsweise ist die Ober- und Unterkante des Spannreifs an die Kontur der jeweils benachbarten Gleitfläche angepasst. Unter angepasst wird hierbei verstanden, dass in der Seitenansicht gesehen die Kante des Spannreifs einen konstan- ten Abstand zu der Kante der benachbarten Gleitfläche aufweist. Ist die eine Gleitfläche bspw. eine Ebene, so ist deren Kante eine Gerade und die entsprechende Kante des Spannreifs ebenfalls eine Gerade; ist entsprechend die an-
dere Gleitfläche gewölbt, so ist deren Kante kreisbogenförmig und die entsprechende Kante des Spannreifs ebenfalls ein Kreisbogen mit einer kreisbogenförmigen Kante. Durch die jeweils an die Kontur angepassten Ober- und Unterkanten des Spannreifs kann auch bei Endoprothesen mit komplexer Gelenkfunktion, wie bei solchen mit konturverschiedenen Gleitflächen, eine Verstärkung des besonders belasteten Zwischenteils erreicht werden und dennoch dafür gesorgt werden, dass das die Verstärkung bewirkende Element, der Spannreif, frei von den komplexen, konturverschiedenen Gleitflächen bestimmten Bewegungsebenen bleibt.Preferably, the upper and lower edge of the Spannreifs is adapted to the contour of the respective adjacent sliding surface. Under adapted here is understood that seen in the side view, the edge of the Spannreifs has a constant distance from the edge of the adjacent sliding surface. If, for example, the one sliding surface is a plane, then its edge is a straight line and the corresponding edge of the clamping rim is likewise a straight line; is the corresponding arched sliding surface, so the edge is circular arc and the corresponding edge of Spannreifs also a circular arc with a circular arc-shaped edge. By each adapted to the contour upper and lower edges of the Spannreifs even with endoprostheses with complex joint function, such as those with contour different sliding surfaces, a reinforcement of the particularly loaded intermediate part can be achieved and yet ensure that the gain-causing element, the Tight, free from the complex, contour-different sliding surfaces certain levels of motion remains.
Zweckmäßigerweise weist der Spannreif an seiner Unterkante zumindest an zwei Seiten eine Anschrägung auf, die so aus- gebildet ist, dass sie glatt in das Zwischenteil übergeht. Weiter weist der Spannreif an seiner Innenseite vorzugsweise eine wulstartige Hervorstehung auf, die in eine entsprechende Ausnehmung am Zwischenteil eingreift. Damit ist der Spannreif gegenüber einer unerwünschten Verschiebung aus seiner vorgesehen Position gesichert. Es können aber auch andere Befestigungstechniken vorgesehen sein, wie eine Klebung oder eine Klemmung, die insbesondere durch Aufschrumpfen des Spannreifs auf das Zwischenteil erzeugt ist. Es kann auch eine formschlüssige Verbindung vorgesehen sein, wie Verstiften oder Verschrauben.Expediently, the clamping strip has at its lower edge at least on two sides a chamfer, which is designed such that it smoothly merges into the intermediate part. Next, the clamping ring on its inside preferably has a bead-like protrusion, which engages in a corresponding recess on the intermediate part. Thus, the Spannreif is secured against undesired displacement from its intended position. But it can also be provided other attachment techniques, such as a bond or a clamp, which is generated in particular by shrinking the Spannreifs on the intermediate part. It may also be provided a positive connection, such as pinning or screwing.
Um dem Spannreif eine definierte Position an dem Zwischenteil zu geben, weist es an seiner Ober- oder Unterseite einen Flansch auf, an dem der Spannreif anliegt. Dies er- leichtert die Montage des Spannreifs, da die vorgeseheneIn order to give the hoop a defined position on the intermediate part, it has on its upper or lower side a flange on which the clamping ring rests. This simplifies the assembly of the hoop, since the intended
Position klar definiert ist. Ferner wird erreicht, dass die Gleitfläche des Zwischenteils nicht wegen des Spannreifs verkleinert zu werden braucht. Damit ist die Flächenbelas-
tung nicht höher als bei der herkömmlichen Ausführung des Zwischenteils ohne Spannreif.Position is clearly defined. Furthermore, it is achieved that the sliding surface of the intermediate part does not need to be downsized because of the hoop. This is the area burden tion no higher than in the conventional design of the intermediate part without Spannreif.
Zweckmäßigerweise ist der Spannreif derart bemessen, dass seine Oberkante und seine Unterkante rundherum einen Abstand von mindestens 1 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 mm, zu dem Rand der jeweiligen Gleitfläche aufweisen. Damit ist sichergestellt, dass auch bei hoher, zu einer Kompression des Zwischenteils führenden Belastung oder bei Verschleiß des Zwischenteils ein unerwünschter Kontakt zwischen dem Spannreif und den Gleitflächen der Komponenten der Prothese verhindert werden kann.Conveniently, the clamping strip is dimensioned such that its upper edge and its lower edge around it have a distance of at least 1 mm, preferably between 1.5 and 2.5 mm, to the edge of the respective sliding surface. This ensures that even at high, leading to a compression of the intermediate part of the load or wear of the intermediate part, an undesirable contact between the clamping ring and the sliding surfaces of the components of the prosthesis can be prevented.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die ggf. unabhängigen Schutz auch für Endoprothesen mit konturgleichen Gleitflächen verdient, weist der Spannreif an mindestens einer Außenseite einen balligen Vorsprung auf. Mit dem Vorsprung wird bewirkt, dass bei einer Rotation, wie auch bei einer Linearbewegung, des Gelenks und damit auch des Zwischenteils mitsamt dem Spannreif seitlich neben der Endoprothese wachsendes unerwünschtes Gewebematerial zurückgedrängt werden kann. Einem Eindringen dieses Gewebematerials, der sogenannten Fibrose, kann auf diese Weise entgegengewirkt oder sogar verhindert werden. Der Gefahr, dass das Gelenk mit der erfindungsgemäßen Endoprothese durch eine übermäßige Fibrosebildung in seiner Beweglichkeit eingeschränkt wird, kann damit begegnet werden. Schmerzen, wie sie herkömmlicherweise bei einer solchen Fibrose aufgrund des in dem Bewegungsbereich des Zwischenteils wachsenden Gewebematerials auftreten können, werden dank der erfindungsgemäßen Weiterbildung vermieden. Eine ansonsten eventuelle erforderliche operative Entfernung dieses Gewebema-
terials ist dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht erforderlich.According to a particularly preferred embodiment, which may deserve independent protection for endoprostheses with contour-like sliding surfaces, the tensioning strip has a convex projection on at least one outer side. By means of the projection, during a rotation, as well as during a linear movement, the joint and thus also the intermediate part, together with the tensioning ring, can be pushed back laterally next to the endoprosthesis, growing undesired tissue material. Penetration of this tissue material, the so-called fibrosis, can be counteracted or even prevented in this way. The risk that the joint is limited with the endoprosthesis according to the invention by an excessive formation of fibrosis in its mobility, can be met with it. Pain, as can occur conventionally in such a fibrosis due to the tissue material growing in the movement region of the intermediate part, is avoided thanks to the development according to the invention. Any otherwise required surgical removal of this tissue structure terials is not required thanks to the design of the invention.
Ein besonderer Vorteil dieser Weiterbildung liegt darin, dass mit dem vorzugsweise aus Metall bestehende Spannreif grundsätzlich eine Berührung des Knochens bzw. des Gewebematerials erfolgen kann, während bei den herkömmlicherweise allein aus einem Polyethylenmaterial bestehenden Zwischenteilen ein Kontakt mit dem Knochen bzw. dem Gewebematerial nicht wünschenswert war, weil dies zu unerwünschtem PoIy- ethylenabrieb führt. Die erfindungsgemäße Gestaltung nutzt also den Spannreif auf zweierlei Weise, nämlich seine Struktur zur Bildung des balligen Vorsprungs zum Zurückdrängen der Fibrose und sein Material, das überhaupt erst eine Berührung des fibrotischen Gewebes erlaubt.A particular advantage of this development is that with the preferably made of metal strapping basically a touch of the bone or the fabric material can be done, while in the conventional alone consisting of a polyethylene material intermediate parts contact with the bone or the fabric material was not desirable because this leads to unwanted polyethylene abrasion. Thus, the design according to the invention uses the hoop in two ways, namely its structure for forming the convex projection to push back the fibrosis and its material, which permits contact with the fibrotic tissue in the first place.
Die Balligkeit des Vorsprungs braucht nur eindimensional zu sein, so dass sich also eine im Wesentlichen zylindermantelartige Form ergibt; sie kann vorzugsweise aber auch zweidimensional sein, so dass sich eine im Wesentlichen sphärische Gestaltung ergibt, wobei die Krümmung in der E- bene des Spannreifs und senkrecht dazu verschieden sein kann.The crowning of the projection need only be one-dimensional, so that therefore results in a substantially cylinder shell-like shape; however, it may preferably also be two-dimensional, so that a substantially spherical design results, wherein the curvature may be different in the plane of the hoop and perpendicular thereto.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich der ballige Vorsprung über die gesamte Länge der jeweiligen Außenseite. Zwar kann grundsätzlich auch mit einem sich nur über ein Teil der Länge einer Außenseite erstreckendem Vorsprung der gewünschte Effekt erreicht werden, jedoch ergeben sich bei einer Ausführung über die gesamte Länge größere und damit günstigere Krümmungsradien für den Vorsprung. Besonders zweckmäßige ist eine Anordnung des balligen Vorsprungs an einer medialen Längsseite des Spannreifs. In diesem Bereich
befindet sich bspw. bei einer Implantation der erfindungsgemäßen Endoprothese am Sprunggelenk der malleolus media- lis. Gerade in diesem Bereich kann es zu einer unerwünschten Fibrose kommen, deren schädliche Auswirkungen dank der erfindungsgemäßen Weiterbildung verhindert werden. Die sich über die gesamte Länge erstreckende Anordnung hat weiter den Vorteil, dass auch bei einer nicht-rotatorischen, bspw. linearen Vor- und Rückbewegung des Zwischenteils der erwünschte Effekt des Zurückdrängens erreicht werden kann.Conveniently, the spherical projection extends over the entire length of the respective outer side. Although in principle can be achieved with only over a part of the length of an outer extending projection of the desired effect, however, arise in an embodiment over the entire length larger and thus more favorable radii of curvature for the projection. Particularly expedient is an arrangement of the spherical projection on a medial longitudinal side of the Spannreifs. In this area is located, for example, in an implantation of the endoprosthesis according to the invention on the ankle of Malleolus media lis. Especially in this area can lead to unwanted fibrosis, whose harmful effects are prevented thanks to the development of the invention. The arrangement extending over the entire length also has the advantage that the desired effect of restraining can be achieved even in the case of a nonrotatory, for example linear, forward and backward movement of the intermediate part.
Zweckmäßigerweise ist die Kontur des balligen Vorsprungs so gewählt, dass sie in der Aufsicht kreisbogenförmig ist. Eine solche Kontur ist günstig in der Herstellung und ergibt eine gleichmäßige Krümmung des Vorsprungs ohne starke Ände- rungen des Krümmungsverlaufs. Es ist hierbei nicht erforderlich, dass das dem Kreisbogen zugrunde liegende Kreiszentrum mittig des Spannreifs ist. Zweckmäßigerweise ist es in Richtung auf die gegenüberliegende Lateralseite versetzt. Damit ergibt sich eine Exzentrität, aufgrund welcher bei größeren rotatorischen Auslenkungen des Zwischengelenkstücks ein stärkeres Zurückdrängen des fibrotischen Gewebematerials erreicht wird.Conveniently, the contour of the crowned projection is chosen so that it is circular arc in plan view. Such a contour is favorable in the production and results in a uniform curvature of the projection without major changes in the course of curvature. It is not necessary here that the circular center on which the circular arc is based is in the center of the hoop. Conveniently, it is offset in the direction of the opposite lateral side. This results in an eccentricity, due to which a greater repression of the fibrotic tissue material is achieved at larger rotational deflections of the intermediate joint piece.
Die Außenfläche des balligen Vorsprungs ist vorzugsweise glatt ausgestaltet. Vorzugsweise kann sie poliert sein. Damit ergibt sich ein gleitgünstiges Verhalten, insbesondere unter dem Einfluss von Gewebeflüssigkeit. Der Gefahr eines Abreißens oder Abscherens von Gewebematerial wird damit wirksam begegnet.The outer surface of the crowned projection is preferably made smooth. Preferably, it may be polished. This results in a low-slip behavior, especially under the influence of tissue fluid. The risk of tearing or shearing tissue material is thus effectively countered.
Der ballige Vorsprung kann zweckmäßigerweise auch an den angrenzenden Außenseiten vorgesehen sein. Bei einer rechteckigen Gestaltung bedeutet dies, dass an der anterioren,
der posterioren sowie der medialen Seite des Spannreifs ein solcher balliger Vorsprung ausgebildet ist.The spherical projection can be expediently also provided on the adjacent outer sides. In a rectangular design, this means that at the anterior, the posterior and the medial side of the Spannreifs such a spherical projection is formed.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the accompanying drawing, in which an advantageous embodiment of the invention is shown. Show it:
Fig. 1 einen Sagittalschnitt durch ein mit der erfindungsgemäßen Prothese versorgtes1 shows a sagittal section through a supplied with the prosthesis according to the invention
Sprunggelenk;ankle;
Fig. 2 die Prothese gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht aufgefächert;Fig. 2 fanned the prosthesis of Figure 1 in a perspective view.
Fig. 3 a), b) eine Frontal- sowie eine Seitenansicht eines Spannreifs der Prothese;Fig. 3 a), b) a frontal and a side view of a hoop of the prosthesis;
Fig. 4 eine Teil-Querschnittsdarstellung des Spannreifs mit einem Zwischenteil der Prothese;4 is a partial cross-sectional view of the hoop with an intermediate part of the prosthesis;
Fig. 5 eine Frontalansicht eines unteren Bereichs des Schienbeins mit einem Teil einer Varian- te der Endoprothese gemäß Fig. 1 bis 4;5 shows a front view of a lower region of the tibia with a part of a variant of the endoprosthesis according to FIGS. 1 to 4;
Fig. 6 eine Ansicht von unten der Variante gemäß Fig. 5; undFIG. 6 shows a view from below of the variant according to FIG. 5; FIG. and
Fig. 7 a) , b) eine Frontal- und Seitenansicht des in Fig.Fig. 7 a), b) a front and side view of the in Fig.
6 dargestellten Spannreifs.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prothese handelt es sich um eine Sprunggelenksprothese. Es sei angemerkt, dass die Erfindung auch auf andere Arten von Endoprothesen Anwendung finden kann, beispielwei- se Zwischenwirbelendoprothesen. Wesentlich ist, dass die Endoprothese zwei Lager aufweist, deren Bewegungsebenen durch konturverschiedene Gleitflächen bestimmt sind.6 shown Spannreifs. In the illustrated embodiment of the prosthesis according to the invention is an ankle prosthesis. It should be noted that the invention can also be applied to other types of endoprostheses, for example intervertebral endoprostheses. It is essential that the endoprosthesis has two bearings whose planes of motion are determined by contour-different sliding surfaces.
Die Endoprothese gemäß dem dargestellten Ausführungsbei- spiel weist im Wesentlichen drei Komponenten auf. Die erste Komponente ist eine Schienbeinkomponente 1, die zur Anordnung an dem unteren Ende eines Tibia-Knochens 91 ausgebildet ist. Sie weist einen plattenförmigen Teil 10 auf, dessen Unterseite eine ebene Gleitfläche 11 bildet. An der O- berseite des plattenförmigen Teils 10 ist ein mit Vorsprüngen versehener Verankerungskörper 12 vorgesehen, der zur Befestigung der Schienbeinkomponente 1 in entsprechenden Resektionsausnehmungen der Tibia 91 dient.The endoprosthesis according to the illustrated embodiment has essentially three components. The first component is a tibial component 1, which is designed to be located at the lower end of a tibial bone 91. It has a plate-shaped part 10, whose underside forms a flat sliding surface 11. On the upper side of the plate-shaped part 10 there is provided an anchoring body 12 provided with projections, which serves for fastening the tibial component 1 in corresponding resection recesses of the tibia 91.
Die Prothese umfasst weiter eine Sprungbeinkomponente 4.The prosthesis further comprises an ankle bone component 4.
Sie ist sattelartig ausgebildet und weist an ihrer Oberseite eine konvex gewölbte Gleitfläche 44 auf. Sie kann wie dargestellt zylindermantelartig ausgebildet sein; genauso gut kann sie aber auch kegelartig ausgeführt sein. Auf ihr ist eine Führungsrippe 46 angeordnet, die in AP-Richtung liegt. Sie dient zur Führung bei einer Beuge- und Streckbewegung des Sprunggelenks .It is saddle-shaped and has on its upper side a convex curved sliding surface 44. It can be designed like a cylinder jacket, as shown; but it can just as well be executed cone-like. On her a guide rib 46 is arranged, which lies in the AP direction. It serves as a guide during a bending and stretching movement of the ankle.
Zwischen der Schienbeinkomponente 1 und der Sprungbeinkom- ponente 4 ist ein Zwischenteil 2 angeordnet. Es weist an seiner Oberseite eine ebene Gleitfläche 21 auf, die passend zur Gleitfläche 11 der Schienbeinkomponente 1 ausgebildet ist. An seiner Unterseite weist das Zwischenteil 2 eine
kongruent zur Gleitfläche 44 der Sprungbeinkomponente 4 ausgebildete Gleitfläche 24 auf. Sie weist zusätzlich eine Nut 26 auf, die zur längsverschieblichen Aufnahme der Rippe 46 ausgebildet ist. Damit ist das Zwischenteil 2 seitlich im Verhältnis zur Sprungbeinkomponente 4 geführt. Nur Beuge- und Streckbewegungen sind damit ermöglicht. Dagegen ermöglichen die ebenen Gleitflächen 11, 21 eine beliebige Bewegung in einer horizontalen Ebene, und zwar sowohl Längsund Querbewegungen wie auch insbesondere eine Drehung um die Hochachse.Between the tibial component 1 and the ankle component 4, an intermediate part 2 is arranged. It has on its upper side a flat sliding surface 21, which is formed to match the sliding surface 11 of the tibial component 1. On its underside, the intermediate part 2 a Congruent to the sliding surface 44 of the ankle component 4 trained sliding surface 24. It also has a groove 26 which is formed for longitudinally displaceable receiving the rib 46. Thus, the intermediate part 2 is guided laterally in relation to the ankle component 4. Only bending and stretching movements are possible. In contrast, the flat sliding surfaces 11, 21 allow any movement in a horizontal plane, both longitudinal and transverse movements as well as in particular a rotation about the vertical axis.
Die Schienbeinkomponente 1 sowie die Sprungbeinkomponente 4 bestehen zweckmäßigerweise aus Metall, bspw. einer Kobalt- Chrom-Legierung, die an ihrer jeweiligen Außenseite mit ei- ner knochenwachstumsfordernden Beschichtung (bspw. Kalziumphosphat) versehen sind. Das Zwischenteil 2 hingegen besteht vorzugsweise aus einem gleitgünstigen Kunststoffmaterial, insbesondere Polyethylen. Jedoch soll nicht ausgeschlossen sein, dass auch andere Werkstoffe mit ausreichen- der Festigkeit und Gleitfähigkeit verwendbar sind.The tibial component 1 and the talar component 4 expediently consist of metal, for example a cobalt-chromium alloy, which are provided on their respective outside with a bone growth-promoting coating (for example calcium phosphate). The intermediate part 2, however, preferably consists of a sliding plastic material, in particular polyethylene. However, it should not be excluded that other materials with sufficient strength and lubricity can be used.
Im implantierten Zustand ist das Gelenk und insbesondere das Zwischenteil 2 einer hohen Axiallast (symbolisiert durch einen Pfeil 95) längs der Hochachse ausgesetzt. Auf Grund der dabei entstehenden Kompression entsteht in dem Polyethylenmaterial des Zwischenteils 2 eine horizontal nach außen gerichtete divergierende Kraft (in Fig. 1 durch die Pfeile 96 symbolisiert) . Durch die konvexe Gestaltung der Gleitfläche 44 der Sprungbeinkomponente 4 verstärkt sich diese divergierende Kraft noch zusätzlich. Dadurch kann es unter hoher Last zu einer unerwünschten Verformung des Zwischenteils 2 kommen.
Um dem entgegen zu wirken, ist ein erfindungsgemäßer Spannreif 3 vorgesehen. Er besteht aus einer Kobaltchromlegierung mit einem Elastizitätsmodul, der etwa vierhundert Mal so hoch ist wie das des Polyethylenmaterials des Zwischen- teils 2. Es kann auch Titan verwendet werden, das einen etwa zweihundertfach höheren Elastizitätsmodul aufweist. Der Spannreif 3 ist aus einem Flachbandmaterial hergestellt. Es weist eine Stärke von bspw. 1 mm auf. Der Spannreif 3 weist im Horizontalschnitt eine Kontur entsprechend der Außenkon- tur des Zwischenteils 2 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies eine quadratische Kontur. Es könnte aber genauso gut eine andere Kontur vorgesehen sein, z. B. rund für eine Ausführung als Zwischenwirbelprothese. Seine Abmessungen sind so gewählt, dass er das Zwischenteil 2 straff umschließt.In the implanted state, the joint and in particular the intermediate part 2 is exposed to a high axial load (symbolized by an arrow 95) along the vertical axis. Due to the resulting compression arises in the polyethylene material of the intermediate part 2, a horizontally outward diverging force (symbolized in Fig. 1 by the arrows 96). Due to the convex design of the sliding surface 44 of the anklebone component 4, this diverging force is additionally reinforced. This can lead to undesirable deformation of the intermediate part 2 under high load. In order to counteract this, a clamping strip 3 according to the invention is provided. It consists of a cobalt chromium alloy with a modulus of elasticity about four hundred times that of the polyethylene material of the intermediate part 2. It is also possible to use titanium which has an approximately 200 times higher modulus of elasticity. The clamping strip 3 is made of a flat strip material. It has a thickness of, for example, 1 mm. The clamping strip 3 has a contour in horizontal section corresponding to the outer contour of the intermediate part 2. In the illustrated embodiment, this is a square contour. But it could just as well be provided another contour, z. B. round for a version as an intervertebral prosthesis. Its dimensions are chosen so that it tightly encloses the intermediate part 2.
Der Spannreif 3 weist in seinem oberen Abschnitt eine umlaufende Gürtungszone 36 auf. Sie wirkt einer Verformung des Zwischenteils 2 unter Last in allen Seitenrichtungen (in Längs- wie in Querrichtung) entgegen. Zusätzlich schließt unten an die Gürtungszone 36 noch eine Spreizschutzzone 37 an. Die Spreizschutzzone 37, zu der auch die Anschrägung 32 gehört, stabilisiert die äußeren Bereiche der konkaven Gleitfläche 24 zusätzlich und wirkt damit auf besonders wirksame Weise der sich aus der konvexen Gestaltung der Gleitfläche 44 ergebenden divergierenden Kraftkomponente 96 entgegen. Damit ist dank des erfindungsgemäßen Spannreifs das Zwischenteil 2 verstärkt. Dadurch wird auch unter hoher Last einer unerwünschten Durchbiegung entgegen gewirkt.The hoop 3 has a circumferential belt zone 36 in its upper portion. It counteracts a deformation of the intermediate part 2 under load in all lateral directions (in the longitudinal and in the transverse direction). In addition, at the bottom of the belt zone 36 still includes an expansion protection zone 37. The expansion protection zone 37, which also includes the chamfer 32, additionally stabilizes the outer regions of the concave sliding surface 24 and thus counteracts in a particularly effective manner the divergent force component 96 resulting from the convex design of the sliding surface 44. Thus, the intermediate part 2 is reinforced thanks to the invention Spannreifs. As a result, an undesirable deflection is counteracted even under high load.
Der Spannreif 3 ist an seiner Oberkante 31 gerade ausgeführt. Damit ergibt sich ein konstanter Abstand zu der Kan-
te der obenen Gleitfläche 21. An seiner Unterkante 34 weist der Spannreif an seinen Längsseiten 33 (die parallel zu der Rippe 46 ausgerichtet sind) eine bogenförmige Gestaltung auf. Sie ist so ausgeführt, dass sich in diesem Bereich ein konstanter Abstand der Unterkante 34 des Spannreifs 3 zu der Kante der unteren Gleitfläche 24 ergibt. An seinen Querseiten 35 weist der Spannreif 3 eine gerade Unterkante auf. Damit ergibt sich wiederum ein konstanter Abstand zu der entsprechenden Kante der Gleitfläche 24. In dem Bereich der Querseiten ist die Unterkante des Spannreifs schürzenartig nach unten gezogen und weist ferner eine Anschrägung 32 auf. Letztere ist so ausgeführt, dass sie eine durchgehende Ebene mit der entsprechenden Seitenfläche 22 des Zwischenteils 2 bildet. Dank der Anschrägung ergibt sich eine zusätzliche Verstärkung gerade in einem besonders durch die divergierenden Kräfte (s. Pfeil 96) belasteten Bereich, und zwar ohne dass damit eine unerwünschte Beschränkung der Beweglichkeit einhergeht.The Spannreif 3 is just executed at its upper edge 31. This results in a constant distance to the Kan te the upper sliding surface 21. At its lower edge 34, the clamping strip on its longitudinal sides 33 (which are aligned parallel to the rib 46) an arcuate configuration. It is designed so that there is a constant distance of the lower edge 34 of the clamping ring 3 to the edge of the lower sliding surface 24 in this area. At its transverse sides 35, the clamping strip 3 has a straight lower edge. This in turn results in a constant distance from the corresponding edge of the sliding surface 24. In the region of the transverse sides, the lower edge of the Spannreifs apron-like pulled down and also has a chamfer 32. The latter is designed so that it forms a continuous plane with the corresponding side surface 22 of the intermediate part 2. Thanks to the beveling, an additional reinforcement results, especially in a region which is particularly stressed by the divergent forces (see arrow 96), without this resulting in an undesirable limitation of the mobility.
Das Zwischenteil 2 weist im Bereich seiner oberen Gleitfläche 21 einen Flansch 20 auf. Gegen dessen Unterseite ist der Spannreif 3 bündig geschoben, so dass sich ein glatter Übergang an der Außenseite zwischen dem Flansch 20 und der Außenfläche des Spannreifs 3 ergibt.The intermediate part 2 has a flange 20 in the region of its upper sliding surface 21. Against the underside of the clamping strip 3 is pushed flush, so that there is a smooth transition on the outside between the flange 20 and the outer surface of the clamping ring 3.
Dank der erfindungsgemäßen Gestaltung des Spannreifs 3 bleiben die oberen und unteren Gleitflächen 21, 24 frei, so dass sie in ihrer Lagerfunktion nicht beeinträchtigt sind.Thanks to the inventive design of the Spannreifs 3, the upper and lower sliding surfaces 21, 24 remain free, so that they are not affected in their storage function.
In Fig. 5 bis 7 ist als ein weiteres Ausführungsbeispiel eine Variante der Sprunggelenk-Endoprothese gemäß Fig. 1 bis 4 dargestellt. Fig. 5 zeigt die Endoprothese an ihrem vorgesehenen Implantationsort an dem distalen Ende des Ti-
bia-Knochens 91. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist von der Endoprothese nur die Schienbeinkomponente 1, das Zwischenteil 2 sowie ein variierter Spannreif 3' dargestellt. Parallel zum Tibia-Knochen 91 verläuft der Fibula-Knochen 90. Der Tibia-Knochen 91 bildet an seinem distalen Ende ein Plateau, an dem die Schienbeinkomponente 1 der erfindungsgemäßen Endoprothese angeordnet ist. Dieses Plateau ist seitlich nach medial durch einen Fortsatz des Tibia- Knochens 91 beschränkt, dem sogenannten malleolus medialis 93, und nach lateral durch einen entsprechenden Fortsatz des Fibula-Knochens 90, nämlich dem malleolus lateralis 94. Sie umfassen das Plateau des Tibia-Knochens 91 und damit die Schienbeinkomponente 1 der Endoprothese gabelartig. Dies ist in Fig. 6 gut zu erkennen.In FIGS. 5 to 7, a variant of the ankle endoprosthesis according to FIGS. 1 to 4 is shown as a further exemplary embodiment. 5 shows the endoprosthesis at its intended implantation location at the distal end of the implant. bia-bone 91. For reasons of clarity, only the tibial component 1, the intermediate part 2 and a varied tensioning rim 3 'are represented by the endoprosthesis. The fibular bone 90 runs parallel to the tibia bone 91. The tibia bone 91 forms a plateau at its distal end, on which the tibial component 1 of the endoprosthesis according to the invention is arranged. This plateau is bounded medially laterally by an extension of the tibial bone 91, the so-called malleolus medialis 93, and laterally by a corresponding extension of the fibular bone 90, namely the malleolus lateralis 94. They include the plateau of the tibial bone 91 and thus the tibial component 1 of the endoprosthesis fork-like. This can be clearly seen in FIG.
Es hat sich gezeigt, dass einige Zeit nach der Implantation häufig eine Bildung von Gewebematerial (Fibrose) 99 in dem Bereich zwischen dem malleolus medialis 93 und dem Zwischenteil 2 bzw. dem darum angeordneten Spannreif 3' auf- tritt. Dies kann Schmerzen hervorrufen, die für den Patienten nicht nur sehr unangenehm sein könnten, sondern in nicht wenigen Fällen auch einen operativen Eingriff zur Beseitigung des Gewebematerials 99 erforderlich machen. Zur Vermeidung bzw. Verringerung des fibrotischen Gewebemateri- als 99 ist zumindest an einer Längsseite 33 des Spannreifs 3' , zweckmäßigerweise an der medialen, ein Vorsprung 39 ausgebildet. Der Vorsprung steht bezogen auf eine zu dem Zwischenteil 2 kongruente Kontur hervor. Ein solcher, über die kongruente Kontur hervorstehender Vorsprung kann auch an solchen Endoprothesen vorgesehen sein, die konturgleiche Gleitflächen aufweisen. Der Vorsprung weist vorzugsweise eine bogenförmige Außenkontur auf, wobei sich der Bogen ü- ber die gesamte Länge erstreckt. Der Vorsprung 39 ist
zweckmäßigerweise zweidimensional gewölbt, das bedeutet er hat eine sphärenartige Oberflächenform (siehe Fig. 7a). Die Krümmungsradien sind dabei verschieden groß, eine schwache Krümmung in der Horizontalebene (wie in Fig. 6 dargestellt) und eine stärkere Krümmung in einer Frontalebene (wie in Fig. 7a dargestellt). Um einen möglichst großen Krümmungsradius in der Horizontalebene zu erhalten, liegt der Mittelpunkt 30 des durch den Krümmungsradius definierten Kreises vorzugsweise nicht zentral in dem Spannreif 3' , sondern exzentrisch nach lateral und vorzugsweise auch nach frontal versetzt. Die Außenseite des Vorsprungs 39 ist glatt ausgebildet.It has been found that, some time after implantation, formation of tissue material (fibrosis) 99 occurs frequently in the area between the malleolus medialis 93 and the intermediate part 2 or the tether 3 'arranged around it. This can cause pain that could not only be very uncomfortable for the patient, but in many cases also require surgery to remove the tissue material 99. In order to avoid or reduce the fibrotic tissue material 99, a projection 39 is formed on at least one longitudinal side 33 of the clamping rim 3 ', expediently on the medial side. The projection protrudes with respect to a congruent to the intermediate part 2 contour. Such a protrusion projecting beyond the congruent contour can also be provided on endoprostheses which have contact surfaces which have the same shape. The projection preferably has an arcuate outer contour, wherein the arc extends over the entire length. The projection 39 is suitably curved two-dimensionally, that is to say it has a spherical surface shape (see Fig. 7a). The radii of curvature are different in size, a slight curvature in the horizontal plane (as shown in Fig. 6) and a greater curvature in a frontal plane (as shown in Fig. 7a). In order to obtain the largest possible radius of curvature in the horizontal plane, the center 30 of the circle defined by the radius of curvature is preferably not centrally located in the clamping rim 3 ', but eccentrically laterally and preferably also offset from the front. The outside of the projection 39 is smooth.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Option verwirklicht, nämlich dass auch die Frontalseite sowie die Rückseite des Spannreifs 3' jeweils mit einem Vorsprung 39f bzw. 39' ' versehen sind. Sie sind zweckmäßigerweise entsprechend dem Vorsprung 39 gestaltet, können aber auch abweichend geformt sein (z. B. zylindermantelartig statt sphärenartig, wie in Fig. 7b dargestellt). Ein krümmungs- gleicher Übergang zwischen den Vorsprüngen 39, 39' , 39' ' ist nicht erforderlich, zweckmäßigerweise sind die Geometrien aber so gewählt, dass der Übergang stufenfrei ist. Die laterale Längsseite des Spannreifs 3' weist zweckmäßiger- weise keinen Vorsprung auf. Dies dient dazu, den Freigang des Spannreifs zu gewährleisten. Weiter hat dies den Vorteil, dass eine eindeutige Orientierung des Spannreifs 3' damit vorgegeben ist, wodurch die Gefahr eines Einbaus in einer falschen Lage verringert ist.In the illustrated embodiment, an option is realized, namely that the frontal side and the back of the Spannreifs 3 'are each provided with a projection 39 f and 39''. They are expediently designed in accordance with the projection 39, but may also be deviating in shape (for example, in the shape of a cylinder jacket rather than in the manner of a sphere, as shown in FIG. A curvature-like transition between the projections 39, 39 ', 39''is not required, but expediently the geometries are chosen such that the transition is step-free. The lateral longitudinal side of the clamping rim 3 'expediently has no projection. This serves to ensure the clearance of the hoop. Furthermore, this has the advantage that an unambiguous orientation of the hoop 3 'is predetermined so that the risk of installation in a wrong position is reduced.
Der Spannreif 3' ist wie der Spannreif 3 des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels vorzugsweise aus einem Metallmaterial, insbesondere Titan oder einer Kobalt-
Chrom-Legierung herstellt. Er kann damit mit dem fibroti- schen Gewebematerial 99 in Kontakt kommen, ohne dass dadurch Beeinträchtigungen des umliegenden Gewebes zu befürchten sind. Bei der Bewegung der Endoprothese, insbeson- dere bei der Rotation aber auch bei einer Bewegung in Längsrichtung nach vorne oder hinten wird dank des Vorsprungs 39 ein Zurückdrängen des fibrotischen Gewebematerials 39 erreicht. Einem Einwachsen des fibrotischen Gewebematerials 99 in den Bereich der Endoprothese wird damit wirksam begegnet.The tightening collar 3 ', like the tightening collar 3 of the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4, is preferably made of a metal material, in particular titanium or a cobalt Chromium alloy manufactures. It can thus come into contact with the fibrotic tissue material 99, without any fear of impairing the surrounding tissue. During the movement of the endoprosthesis, in particular during the rotation but also during a movement in the longitudinal direction to the front or the rear, a retraction of the fibrotic tissue material 39 is achieved thanks to the projection 39. An ingrowth of the fibrotic tissue material 99 in the area of the endoprosthesis is thus effectively counteracted.
Der Vorsprung 39 ist üblicherweise einstückig mit dem Spannreif 3' ausgeführt. Es soll aber nicht ausgeschlossen sein, dass eine mehrteilige Konstruktion gewählt ist, bei welcher der Vorsprung 39 als gesondertes Teil ausgeführt ist und an dem Spannreif 3' durch geeignete Befestigungsmittel befestigt ist. Letzteres bietet den Vorteil, dass für den Vorsprung 39 ein besonders gleitgünstiges und zum Kontakt mit dem fibrotischen Gewebematerial 99 besonders geeignetes Material ausgewählt sein kann, ohne dass es auf dessen mechanische Belastbarkeit als Verstärkungselement, wie sie für die Auswahl des Materials für den Spannreif 3 von Bedeutung sind, ankommt.The projection 39 is usually made in one piece with the clamping strip 3 '. However, it should not be excluded that a multi-part construction is selected, in which the projection 39 is designed as a separate part and is attached to the clamping ring 3 'by suitable fastening means. The latter offers the advantage that a particularly slippery and especially suitable for contact with the fibrotic fabric material 99 material may be selected for the projection 39, without it on the mechanical strength as a reinforcing element, as they are for the selection of the material for the hoop 3 of Meaning, arrives.
Es sei abschließend angemerkt, dass die erfindungsgemäßeIt should finally be noted that the inventive
Ausgestaltung eines Spannreifs mit einem Vorsprung 39 nicht auf Sprunggelenk-Endoprothesen beschränkt ist.
Design of a hoop with a projection 39 is not limited to ankle endoprostheses.