WO2001030277A1

WO2001030277A1 - Kniegelenk-endoprothese mit kugelförmigen gleitflächen

Info

Publication number: WO2001030277A1
Application number: PCT/EP2000/010220
Authority: WO
Inventors: Manek Buttermilch; Stefan Leyen; Hans-Georg Pfaff; Dietrich Stock
Original assignee: Ceramtec Ag
Priority date: 1999-10-23
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2001-05-03
Also published as: DE10051445A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die an dem distalen Ende (2) des Femurknochens (3) verankerte Komponente (4) eine Gleitfläche (9) aufweist, die, sowohl für Teil- als auch für Vollprothesen geltend, durch eine einzige Kugeloberfläche definiert ist und daß die an dem proximalen Ende (13) des Tibiaknochens (14) verankerte Komponente (11) eine Gleichfläche (12) aufweist, die als Innenfläche einer Hohlkugel mit der Gleitfläche (9) der femoralen Komponente (4) kongruent ist.

Description

Kniegelenk-Endoprothese mit kugelförmigen Gleitflächen

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Endoprothese entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Weil sich die natürliche Bewegungen eines Kniegelenks nicht auf eine einfache Kiappbewegung des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel um eine starre Achse beschränkt, ist die Gestaltung einer Voll- oder Teilprothese des Kniegelenks schwierig. Bei der bisherigen Gestaltung der Kniegelenke wurde versucht, den natürlichen Bewegungsablauf weitestgehend nachzuahmen. Das führte dazu, daß in der Regel bei der Flexion des Unterschenkels zunächst eine Abrollbewegung der femoralen Prothesenkomponente auf dem tibialen Partner erfolgte und etwa im Bereich der letzten möglichen Winkelgrade der Beugebewegung eine Gleitbewegung.

In dem Fachaufsatz „The design of guide surfaces for fixed-bearing and mobile- bearing knee replacements" von Peter S. Walker, Shivani Sathasivam in Journal of Biomechanics, 32, 1999, Seiten 27 bis 34, werden die mechanischen Vorgänge bei der Bewegung in einem Kniegelenk beschrieben und in mathematische Formeln gefaßt.

Nach der bisherigen Auffassung liegt der Kniegelenkskinematik eine Roll- Gleitbewegung zugrunde. Diese Auffassung ist revisionsbedürftig. Es stimmt, daß die knöchernen Strukturen des Kniegelenks polyzentrisch gestaltet sind. Das betrifft aber nicht den Teil des Kniegelenks, der beim Beugen und Strecken statische Last überträgt, nämlich den dorsalwärtigen Anteil der Femurkondylen und die damit artikulierenden Strukturen des Tibiakopfes. Die Menisci bilden als Artikulationsfläche napfförmige Gebilde, die medial und lateral die dazugehörigen monoradiären Femurkondylenanteile stabil führen. Die Menisci sind an ihrer Basis capsulär/periostal mit der Tibia verwachsen. Lediglich aus der gewebeeigenen Elastizität besteht die Möglichkeit zu einer Relativbewegung, um die Kondylen bei einem dorsomediaien Gleiten von etwa 2 mm elastisch zu führen. Diese Bewegungsmöglichkeit reduziert sich auf Null, wenn die Elastizität der Menisci, wie beispielsweise bei alten Patienten, reduziert ist. Findet auf dem Tibia-Plateau keine Stabilisierung durch die Menisci statt, wird die Haltefunktion ausschließlich durch den Bandapparat aufrechterhalten, woraus sich dann durchaus Gleitbewegungen von bis zu 2 cm ergeben können. Diese Bewegungsmöglichkeit entspricht aber nicht einer Bewegung in einem anatomisch gesunden Knie.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kniegelenk- Endoprothese vorzustellen, durch deren Gestaltung die unphysiologischen Belastungen auf ein Minimum reduziert werden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüche beansprucht.

Für den die statische Last übertragenden Teil des Hauptgelenks wird erfindungsgemäß eine Gleitfläche gewählt, die durch eine einzige Kugeloberfläche definiert ist. Die an dem distalen Ende des Femurknochens verankerte Komponente weist eine Gleitfläche auf, die, sowohl für Teil- als auch für Vollprothesen geltend, wie eine einzige Kugeloberfläche definiert ist. Die an dem proximaien Ende des Tibiaknochens verankerte Komponente weist ebenfalls eine Gleitfläche auf, die als Innenfläche einer Hohlkugel mit der Gleitfläche der femoralen Komponente kongruent ist. Beide Gleitflächen liegen aufeinander auf. Die erfindungsgemäße Kniegelenk- Endoprothese ermöglicht einen physiologischen Bewegungsablauf und Selbstzentrierung und Stabilisierung bei vollständig erhaltenem Bandapparat und bei noch funktionsfähigen lateralen Bändern. Außerdem wird der Punkt- und Strichkontak der Prothesenkomponenten vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Durchmesser der Gleitfläche der femoralen Prothesenkomponente im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen der distalen Femurkondylen und der Durchmesser der Gleitfläche der tibialen Prothesenkomponente entspricht im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen des proximaien Tibiaplateaus. Durch die Beachtung der anatomischen Gegebenheiten wird vermieden, daß sich bei der Prothese die Gelenkgeometrie verändert und eine gegenüber dem Bewegungsablauf eines gesunden Knies verfälschte Bewegung auftritt. Außerdem wird der Verlust des Knochengewebes auf das notwendigste beschränkt.

Der Durchmesser der femoralen und der distalen Gleitflächen kann vorteilhaft auf die Statur und das Alter der Patienten abgestimmt werden und liegt in einem Bereich von etwa 40 mm bis etwa 100 mm.

Im Belastungsfall, das heißt, bei einem mit gestrecktem Bein stehenden Patienten, soll die Achse, um die die Flexion und Extension des Unterschenkels erfolgt, im wesentlichen senkrecht zur mechanischen Beinachse, der Traglinie, durch das Kniegelenk stehen. Die Achse geht durch den Mittelpunkt der femoralen kugelförmigen Prothesenkomponente. Wenn die Drehachse außerdem durch den Mittelpunkt der kongruenten Gleitfläche, der Gleitfläche der auf dem Tibiaknochen verankerten Prothesenkomponente, geht, liegen die beiden Gleitflächen vollständig aufeinander auf und eine gleichmäßige Flächenpressung ist gewährleistet. Im entlasteten Zustand des Gelenks sollen sich die beiden Gleitflächen höchstens um den natürlichen Gelenkspalt zwischen den beiden Gleitflächen voneinander beabstanden. Dadurch ist es möglich, daß Körperflüssigkeit zwischen die beiden Gleitflächen tritt, die eine Schmierfunktion übernehmen kann.

Um insbesondere bei einem Gelenk, dessen Bänder nur noch bedingt funktionsfähig sind oder überhaupt keine Haltefunktion mehr ausüben können, während einer Belastung die Bewegung zu stabilisieren, können in Weiterbildung der Erfindung auf den Gleitflächen der auf dem Tibiaknochen und auf dem Femurknochen verankerten Prothesenkomponenten die Bewegung der Komponenten gegeneinander stabilisierende, ineinandergreifende geometrische Formen angeordnet sein. Dadurch wird vorteilhaft ein seitliches Wegknicken des Unterschenkels verhindert.

In Anlehnung an die natürlichen Konturen der Knochen kann die als Kugel ausgebildete Prothesenkomponente, die auf dem Femurknochen verankert ist, eine die mechanische Beinachse in dorsaler Richtung schneidende Vertiefung aufweisen, deren Querschnitt dem Querschnitt einer Erhebung auf der Oberfläche der Tibia- Prothese angepaßt ist.

Ist die Patella noch erhalten und wird sie auch noch von Bändern geführt, kann die in der kugelförmigen femoralen Prothesenkomponente verlaufende Vertiefung gleichzeitig als Führung und Gleitfläche der dorsalen Patella-Kontur dienen. Diese Vertiefung kann aber auch so geformt sein, daß sie einer auf der dorsalen Patella- Kontur angeordneten künstlichen Führung als Führung und Gleitfläche dient.

Hat die femorale Prothesenkomponente als Gleitfläche eine ununterbrochene Kugeloberfläche, kann zur Stabilisierung der Achse für die Flexion und Extension jeweils in den Ebenen, die durch die Enden der Drehachse parallel zur mechanischen Beinachse verlaufen, an der femoralen und an der tibialen Prothesenkomponente Konturen angeordnet sein, die bei der Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung des Unterschenkels eine Stütz- und Führfunktion ausüben. Diese Konturen können beispielsweise aus biokompatiblen Metallen bestehen.

Die die femorale Prothesen-Komponente betreffende Kontur verläuft jeweils in den Ebenen, die durch die Enden der Achse parallel zur mechanischen Beinachse liegen.

In weiter Ausgestaltung der Erfindung können sowohl die Bewegung der

Komponenten gegeneinander stabilisierende, ineinandergreifenden geometrischen

Formen mit den in den Ebenen durch die Enden der Achse liegenden Konturen ergänzt werden. Eine solche Kombination kann beispielsweise dann von Vorteil sein, - o -

wenn der Bandapparat nicht mehr oder nur noch ungenügend zur Stabilisierung des Gelenks beitragen kann.

Um den Bewegungsablauf der Prothesenkomponenten dem natürlichen Bewegungsablauf anzupassen, ist es erforderlich, daß die Beuge-, Streck- und Rotationsbewegungen durch Anschläge zur Begrenzung der Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung des Unterschenkels ausgestattet sind. Damit wird eine über die natürliche Stellung des Unterschenkels hinausgehende Extension, insbesondere im belasteten Zustand, vermieden.

In weitergehender Ausgestaltung der Erfindung können die Prothesenkomponenten wiederum jeweils aus funktionsbezogenen Bauteilen zusammengesetzt sein. So kann beispielsweise die an dem proximaien Ende des Tibiaknochens verankerte Komponente eine Gleitfläche aus einem anderen Werkstoff aufweisen als der die Gleitfläche auf dem Tibiaplateau verankernde Teil. Die Gleitfläche kann beispielsweise aus einem Polyethylen-Kunststoff oder aus einem Keramik-Werkstoff bestehen, während das verankernde Bauteil aus einem biokompatiblen Metall besteht. Ebenso kann bei der femoralen Prothesenkomponente die Gleitfläche aus einem anderen Werkstoff bestehen als der Werkstoff des Bauteils, mit dem sie auf dem Oberschenkel verankert ist.

Insbesondere in Bezug auf die optimale Gleitpaarung der Werkstoffe der Gleitflächen kann es von Vorteil sein, wenn die Gleitflächen der femoralen sowie der tibialen Prothesenkomponenten aus Keramik bestehen. Gleitflächen aus Keramik haben sich bereits bei Totalprothesen des Hüftgelenks bewährt. Bei der Gleitpaarung von Keramik auf Keramik, insbesondere bei Keramik-Werkstoffen aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Mischoxid-Keramiken sowie Siliciumnitrid sind die anfallenden Abriebpartikel biologisch unbedenklich und führen im Gegensatz zu den Abrieben der ultrahochmolekularen Polyethylen-Werkstoffe (UHMW-PE) zu keine Osteolyse bewirkenden Abriebpartikel. Die erfindungsgemäße Kniegelenk-Endoprothese eignet sich nicht nur als Totalprothese, sondern kann auch als unikondyläre Prothese vorgesehen sein. Dabei sind die Prothesenkomponenten zum Einsatz entweder auf der medialen oder auf der lateralen Seite auszubilden. Auch bei unikondylären Prothesen sind die jeweiligen Gleitflächen der femoralen Prothesenkomponente so gestaltet, daß sie Teil einer beide distalen Femurkondylen umfassenden Kugeloberfläche sind.

Der Einsatz einer unikondylären Prothese ermöglicht den Ersatz eines Teilbereichs des Kniegelenks bei weitestgehendem Erhalt des übrigen Gelenkbereichs und der Möglichkeit, bei weitergehender Degeneration des Gelenks eine Totalprothese vorzusehen. Ferner kann eine unikondyläre Prothese minimalinvasiv implantiert werden, was eine frühere Entlassung des Patienten aus der Klinik ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Kniegelenk-Endoprothese eignet sich auch insbesondere als Interim-Prothese mit der Funktion eines Abstandhalters zwischen Oberschenkel- und Unterschenkelknochen bei einer Operation, bei der aufgrund einer Infektion oder Entzündung des Gelenkbereichs eine sofortige Implantation einer Gelenk-Prothese nicht möglich ist. Für einen solchen Anwendungsfall, bei einer Übergangsprothese, brauchen die die Bewegung stabilisierenden, ineinandergreifenden geometrischen Formen auf den Gleitflächen oder die eine Stütz- und Führfunktion ausübenden Konturen nicht vorgesehen werden.

Die nachfolgenden Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kniegelenk-Endoprothese, an denen die Erfindung näher erläutert wird.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Kniegelenk-Endoprothese, Figur 2 eine Ansicht der Kniegelenk-Endoprothese nach Figur 1 , von der Seite der hier nicht dargestellten Patella,

Figur 3 eine Kniegelenk-Endoprothese mit die Bewegung der Komponenten gegeneinander stabilisierende, ineinandergreifende geometrische Formen, in einer Seitenansicht,

Figur 4 hier eine Kniegelenk-Endoprothese nach Figur 3, eine Aufsicht auf die

Patella-Gleitbahn,

Figur 5 eine räumliche Darstellung der Tibia-Prothesenkomponente mit einer bewegungsstabilisierenden Erhebung auf der Gleitfläche der Tibia- Prothesenkomponente,

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Kniegelenk-Endoprothese, die zur

Stabilisierung der Drehachse für die Flexion und Tension mit Stütz- und Führfunktion ausübenden Konturen ausgestattet ist, in einer Seitenansicht,

Figur 7 das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 als Frontansicht, entsprechend dem in Figur 6 eingetragenen Schnittverlauf geschnitten,

Figur 8 einen sattelförmigen Einsatz in die femorale Prothesenkomponente mit die Stütz- und Führfunktion ausübenden Konturen,

Figur 9 ein Ausführungsbeispiel für eine unikondyläre Prothese auf der lateralen Knieseite des linken Beins, im tibialen Bereich teilweise geschnitten,

Figur 10 die femorale Prothesenkomponente und Figur 11 die tibiale Prothesenkomponente.

In Figur 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Kniegelenk-Endoprothese bezeichnet. Sie besteht aus einer an dem distalen Ende 2 des Femurknochens 3 verankerten Komponente 4, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Keramikkugel, beispielsweise aus Aluminiumoxid, besteht. Die Kugel besitzt einen bis über ihren Mittelpunkt 5 hinausgehenden Ausschnitt 6, in den die um ihre Gleitflächen verkürzten Femurkondylen 7 und 8 (Figur 2) eingesetzt und mit der Prothesenkomponente 4 durch Kleben, Einzementieren oder über eine Passung (zementfrei) verbunden sind.

Die Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 4 ist durch eine einzige Kugeloberfläche definiert. Die Radien 10 der kugelförmigen Gleitfläche 9 sind so gewählt, daß die Abmessungen der Kugel 4 im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen der distalen Femurkondylen 7 und 8 entsprechen.

Die tibiale Prothesenkomponente 11 ist napfförmig und ihre Gleitfläche 12 ist die Innenfläche einer Hohlkugel, die mit der Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 4 kongruent ist. Die tibiale Prothesenkomponente 11 ist auf dem proximaien Ende 13 des Tibia-Knochens 14 auf dem dafür vorbereiteten Tibia- Plateau 15 verankert.

Wie das Schnittbild des Tibia-Knochens 14 und der Prothesenkomponente 11 zeigt, entspricht der Durchmesser der Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 11 im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen des proximaien Tibia- Plateaus 15. Die Verankerung der tibialen Prothesenkomponente 11 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein in den Tibia-Knochen reichenden Dorn 16, der aus demselben Werkstoff wie die Gleitfläche 12 sein kann. Möglich ist beispielsweise auch die Verankerung im Tibia-Knochen 14 durch eine Schraube oder einen Dorn aus einem anderen Werkstoff, wobei auch eine Durchführung durch die Gleitfläche denkbar ist. Die Gleitfläche 11 kann auch in einem Napf mit einem Dorn aus einem anderen Werkstoff gelagert sein, der auf dem Tibia-Plateau 15 aufliegt, beispielsweise Polyethylen in einem Napf aus einem biokompatiblen Metall. Ein Ausführungsbeispiel ist in Figur 7 gezeigt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Mittelpunkt 5 der femoralen Prothesenkomponente 4 auf der mechanischen Beinachse 17, der Traglinie, durch das Kniegelenk. Zur optimalen Einleitung der Last in den Tibia-Knochen 14 verläuft auch der Verankerungsdom 16 in Richtung der mechanischen Beinachse 17. Die Achse 18, um die die Flexion und Extension des Unterschenkels, des Tibia-Knochens 14, erfolgt, wie durch den Doppelpfeil 19 angedeutet, steht im wesentlichen senkrecht zur mechanischen Beinachse 17 (Figur 2).

Die Figur 2 zeigt die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Kniegelenk-Endoprothese 1 , wobei die Patella weggelassen wurde. Wie aus der Figur 2 ersichtlich, werden die durch die zwei Femurkondylen 7 und 8 im natürlichen Zustand vorgegebenen zwei Gleitflächen durch eine einzige Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 4 ersetzt. Auf der Gegenseite werden die Gleitflächen auf den beiden Menisci durch die Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 11 ersetzt.

In den Figuren 1 und 2 wird die Kniegelenk-Endoprothese 1 im belasteten Zustand dargestellt. Das heißt, daß die Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 4 auf der Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 11 aufliegt. Im unbelasteten Zustand können die beiden Gleitflächen 9 und 12 um den natürlichen Gelenkspalt 20 voneinander beabstandet sein, so daß Körperflüssigkeit zwischen die beiden Gleitf lachen, der Gleitfläche 9 und der von ihr beabstandeten, in der Position 12' befindlichen Gleitfläche der tibialen Prothesenkomponente 11 , eindringen kann. Die Körperflüssigkeit kann die Funktion eines Schmiermittels übernehmen. Im entlasteten Zustand fallen die Mittelpunkte 5 der Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 4 sowie der Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 11 nicht mehr zusammen sondern sind, wie in der Position 5' angedeutet, im wesentlichen um die Größe des natürlichen Gelenkspalts 20 voneinander beabstandet. Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch, daß auf den Gleitflächen der auf dem Tibia-Knochen und auf dem Femurknochen verankerten Prothesenkomponenten die Bewegung der Komponenten gegeneinander stabilisierende, ineinandergreifende geometrische Formen angeordnet sind. Die mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Merkmale sind mit den selben Bezugsziffern bezeichnet.

Die Figur 3 zeigt, wie in der Figur 1 , eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kniegelenk-Endoprothese 1. Im Gegensatz zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist die femoralen Prothesenkomponente 104 eine die mechanische Beinachse 17 in dorsaler Richtung schneidende Vertiefung 21 auf. Die Vertiefung entspricht einer äquatorial verlaufenden Nut in der Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 104. Die Nut 21 in der Oberfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 104 kann auch zur Führung der dorsalen Patella-Kontur dienen.

In die Nut 21 greift eine wulstförmige Erhebung 22 auf der Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 111 ein. Sie erstreckt sich ebenfalls dorsal, die mechanische Beinachse 17 schneidend. Die in die Vertiefung 21 eingreifende Kontur 22 stabilisiert insbesondere die Flexion und Extension des Unterschenkels entsprechend dem Doppelpfeil 19 und verhindert Wegknicken des Unterschenkels bei statischer und dynamischer Belastung.

In Figur 5 ist eine räumliche Darstellung der tibialen Prothesenkomponente 111 abgebildet. Zu sehen ist die Gleitfläche 12 mit der darin dorsal verlaufenden wulstförmigen Erhebung 22.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kniegelenk-Endoprothese. Dabei sind zur Stabilisierung der Drehachse 18 für die Flexion und Extension des Unterschenkels jeweils in den ^{WO 01/30277} _ _{π 1} _ PCT/EP00/10220

Ebenen 23 und 24, die durch die Enden der Drehachse 18 parallel zur mechanischen Beinachse 17 verlaufen, an der femoralen Prothesenkomponente 204 und an der tibialen Prothesenkomponente 211 Konturen 25 bzw. 26 angeordnet, die bei der Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung des Unterschenkels eine Stütz- und Führfunktion ausüben. Mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmende Merkmale sind mit den selben Bezugsziffern bezeichnet.

Das Ausführungsbeispiel bezüglich der femoralen Prothesenkomponente 204 entspricht dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 mit dem Unterschied, daß zwischen den Femurknochen 3 und der femoralen Prothesenkomponente 204 in den Ausschnitt 6 ein sattelförmiger Einsatz 27 eingesetzt ist, der die Drehachse 18 stabilisierende Konturen 25 aufweist. Aufgrund der Formgebung der femoralen Prothesenkomponente 4, insbesondere mit dem Ausschnitt 6, bietet sich dieser Einsatz 27 als ein den Bereich der Bewegungen vorgebbares Hilfsmittel an. Es kann aus Metall oder aus Kunststoff sein, wobei auf eine geeignete Werkstoff paarung der Konturen 25 und 26 geachtet werden muß, um einen vorzeitigen Verschleiß einer der beiden Komponenten zu verhindern. Der sattelförmige Einsatz 27 läßt sich leicht in den Ausschnitt 6 der femoralen Prothesenkomponente 204 einsetzen. Er hat eine Schlaufe 28, die die Kugel 204 umschlingt und damit dem Einsatz 27 eine zusätzliche Lagestabilität verleiht. Am Ansatz der Schlaufe 28 sind Anschläge 29 zur Begrenzung der Beuge-, Streck- und Rotationsbewegungen des Unterschenkels angeordnet. Die Sattelfläche kann, wie hier nicht dargestellt, Hilfsmittel, beispielsweise Dorne, zur Verankerung im Knochengewebe aufweisen.

Die tibiale Prothesenkomponente 211 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Figur 1 dadurch, daß das die Gleitfläche 12 umfassende Bauteil 30 in einem Napf 31 eingesetzt ist. Das ist in Figur 7 dargestellt, die einen Schnitt durch das Kniegelenk entsprechend dem in Figur 6 angegebenen Verlauf A-A, in dorsaler Richtung gesehen, zeigt. Der Napf 31 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem biokompatiblen Metall und besitzt einen Dorn 32, mit der er in den Tibiaknochen 14 verankert ist. Er sitzt vollständig auf dem Tibiaplateau 15 auf und, wie aus der Figur 6 ersichtlich, so gestaltet, daß eine ungestörte Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung des Unterschenkels erfolgen kann. Der Napf verhindert, daß bei der Belastung der Kontur 26 durch die Konturen 25 des Einsatzes 27 der Werkstoff des Einsatzes 30 durch eine zu starke Belastung des Randbereichs abplatzt.

Sowohl die femorale Prothesenkomponente 204 als auch der Werkstoff der Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 211 bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Keramikwerkstoff, beispielsweise aus Aluminiumoxid. Die Kontur 25 des sattelförmigen Einsatzes 27 stützt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die Kontur 26 des keramischen Einsatzes 30 in den Napf 31 ab. Der Napf 31 besitzt außerdem ebenfalls Anschläge 33 mit denen die Begrenzung der Bewegung des Unterschenkels im Zusammenspiel mit den Anschlägen 29 des sattelförmigen Einsatzes 27 erfolgen.

Möglich ist auch, wie hier nicht dargestellt, daß sich die Kontur 25 des Einsatzes 27 auf einer Kontur abstützt, die nicht durch die Oberfläche des Einsatzes 30 in dem Napf 31 gebildet wird, sondern durch die Wand des Napfes 31 selbst. Weiterhin ist es möglich, daß bei einer entsprechenden Werkstoffpaarung der beiden Prothesenkomponenten der Napf sowie die Konturen einstückig sind vollständig aus einem biokompatiblen Metall bestehen.

In der Figur 9 ist ein Ausführungsbeispiel für eine unikondyläre Prothese auf der lateralen Knieseite des linken Beins in dorsaler Ansicht dargestellt. Merkmale, die mit denen der Figuren 1 und 2 übereinstimmen, sind zum besseren Verständnis mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel laterale Femurkondyle 7 des Femurknochens 3 ist um ihre Gleitfläche verkürzt und durch eine Prothesenkomponente 304 ersetzt worden. Die mediale Femurkondyle 8 dagegen ist noch im natürlichen Zustand und stützt sich auf den Meniscus 34, der seinerseits auf dem natürlichen Tibia-Plateau 315 des Tibia-Knochens 14 liegt. Die Prothesenkomponente 304 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form einer Halbkugel mit abgeschnittener Kugelkappe und kann beispielsweise aus biokompatiblen Keramikwerkstoffen oder Metallen bestehen. Die Prothesenkomponente 304 ist an der lateralen Femurkondyle 7 verankert, die in eine

5 Ausnehmung 35 eingesetzt ist. Die Verankerung als solche ist hier nicht dargestellt. Sie kann durch die bekannten Methoden, beispielsweise durch Verschrauben, zementieren oder durch einen Paßsitz erfolgen. Die Gleitfläche 9 der unikondylären femoralen Prothesenkomponente 304 ist durch eine Kugeloberfläche definiert, deren Radien 10 so gewählt sind, daß die Abmessungen einer gedachten Vollkugel, durch

10 die gestrichelte Linie 36 angedeutet, im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen der Femurkondylen 7 und 8 entsprechen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiei weist die femorale Prothesenkomponente 304 ventral eine Kontur 37 auf, die der natürlichen Kontur 38 zur Führung der dorsalen Patellakontur, auf der medialen Femurkondyle 8 erhalten, angeglichen ist.

15 Die tibiale Prothesenkomponente 311 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Napf 39, der einen Einsatz 40 mit der Gleitfläche 12 trägt. Die Gleitfläche 12 hat die Form einer Halbkugelschale und ist mit der Gleitfläche 9 der femoralen Prothesenkomponente 304 kongruent. Um die Kontur des Napfes 39 der natürlichen Kontur 42 des Knochens im Bereich der Menisci - von denen hier noch der mediale,

20 315, vorhanden ist - anzugleichen, weist die Wand des Napfes in diesem Bereich eine geringfügige, wallförmige Erhöhung 43 auf. Der Napf 39 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Dorn 41 auf der lateralen Seite des vorbereiteten Tibia-Plateaus in dem Tibia-Knochen 14 verankert. Die Verankerung kann auch durch jede andere bekannte Maßnahme erfolgen, beispielsweise Verschrauben oder

25 Kleben.

Die Kombination Napf 39 mit einem die Gleitfläche 12 tragenden Einsatz 40 ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die Prothesenkomponente 304 aus Keramik oder Metall besteht und die Gleitfläche 12 der tibialen Prothesenkomponente 311 ebenfalls aus Keramik beziehungsweise aus einem Kunststoff. Der Einsatz 40 läßt sich dann einfacher und leichter herstellen und auf dem Tibia-Plateau verankern. Ein komplettes Implantat 311 aus Keramik oder Metall ist ebenfalls möglich.

Die Figur 10 zeigt eine distale Aufsicht auf die femorale Prothesenkomponente 304. Das Knochengewebe der lateralen Femurkondyle 7 ist weggelassen, so daß die Oberflächenstruktur der Prothesenkomponente im Bereich der Verankerung mit dem Knochen sichtbar wird. Der angrenzende Knochen der medialen Femurkondyle 8 ist im Schnitt dargestellt.

In der Figur 11 ist die tibiale Prothesenkomponente 311 als Einzelheit dargestellt. Die Aufsicht in distaler Richtung zeigt die hohlkugelförmige Gleitfläche 12 des Einsatzes 40.

Claims

Patentansprüche

1. Kniegelenk-Endoprothese, bestehend aus einer an dem distalen Ende des Femurknochens verankerten Komponente mit einer die Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung des Unterschenkels ermöglichenden Gleitfläche und einer an dem proximaien Ende des Tibiaknochens verankerten Komponente mit einer

Gleitfläche, die auf der Gleitfläche der femoralen Komponente aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem distalen Ende (2) des Femurknochens (3) verankerte Komponente (4, 104, 204, 304) eine Gleitfläche (9) aufweist, die, sowohl für Teil- als auch für Vollprothesen geltend, durch eine einzige Kugeloberfläche definiert ist und daß die an dem proximaien Ende (13) des

Tibia-Knochens (14) verankerte Komponente (11, 111 , 211, 311) eine Gleichfläche (12) aufweist, die als Innenfläche einer Hohlkugel mit der Gleitfläche (9) der femoralen Komponente (4, 104, 204, 304) kongruent ist.

2. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Gleitfläche (9) der femoralen Prothesenkomponente (4, 104,

204, 304) im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen der distalen Femurkondylen (7, 8) entspricht und daß der Durchmesser der Gleitfläche (12) der tibialen Prothesenkomponente (1 1 , 11 1 , 21 1 , 311 ) im wesentlichen den anatomischen Gesamtabmessungen des proximaien Tibia-Plateaus (15; 315) entspricht.

3. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (10) der femoralen (9) und der distalen (12) Gleitflächen von etwa 20 mm bis etwa 50 mm reicht.

4. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (18) der an dem Femurknochen (3) verankerten kugelförmigen Prothesenkomponente (4, 104, 204, 304), um die die Flexion und Extension des Unterschenkels (14) erfolgt, im wesentlichen senkrecht zur mechanischen Beinachse (17), der Traglinie, durch das Kniegelenk steht und daß der Mittelpunkt (5) der kongruenten Gleitfläche (12) auf der an dem Tibiaknochen (14) verankerten Prothesenkomponente (11 , 111 , 211 , 311 ) auf der mechanischen Beinachse (17) liegt und daß dieser Mittelpunkt (5) und der

Schnittpunkt (5) der Achse (18) mit der mechanischen Beinachse (17) im belasteten Zustand des Gelenks zusammenfallen und im entlasteten Zustand des Gelenks höchstens um den natürlichen Gelenkspalt (20) zwischen den beiden Gleitflächen (9, 12) voneinander beabstandet sind.

5. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gleitflächen (9, 12) der auf dem Femurknochen (3) verankerten Prothesenkomponenten (104) und auf dem Tibia-Knochen (14) verankerten Prothesenkomponenten (111) die Bewegung der Komponenten gegeneinander stabilisierende, ineinandergreifende geometrische Formen (21 , 22) angeordnet sind.

6. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Femurknochen (3) verankerte Prothesenkomponente (104), die als Kugel ausgebildet ist, eine die mechanische Beinachse (17) in dorsaler Richtung schneidende Vertiefung (21 ) aufweist, deren Querschnitt dem Querschnitt einer Erhebung (22) auf der Oberfläche (12) der tibialen Prothesenkomponente (111 ) angepaßt ist.

7. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (21) in der kugelförmigen femoralen Prothesenkomponente (104) gleichzeitig als Führung und Gleitfläche der dorsalen Patella-Kontur dient.

8. Kniegelenk-Endoprothese nach einer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Achse (18) für die Flexion und Extension um die an dem Femurknochen (3) verankerten kugelförmigen Prothesenkomponente (204) jeweils in den Ebenen (23, 24), die durch die Enden der Achse (18) parallel zur mechanischen Beinachse (17) verlaufen, an der femoralen (204) und an der tibialen (211) Prothesenkomponente Konturen (25, 26) angeordnet sind, die bei der Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung des 5 Unterschenkels (14) eine Stütz- und Führfunktion ausüben.

9. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 5 bis 7 in Verbindung mit dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothesenkomponenten (104, 204; 111 , 211 ) bei der Beuge-, Streck- und Rotationsbewegung eine Führung sowohl mittels der geometrischen Formen (21 , 22) auf den Gleitflächen

10 (9, 12) der Prothesenkomponenten als auch durch die Konturen (25, 26) an den

Prothesenkomponenten aufweisen.

10. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Beuge-, Streck- und Rotationsbewegungen stabilisierenden Führungen (25, 26) der Prothesenkomponenten (204, 211)

15 Anschläge (29, 33) zur Begrenzung der Beuge-, Strecken- und

Rotationsbewegungen des Unterschenkels (14) aufweisen.

11. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothesenkomponenten (204; 211 ) jeweils aus funktionsbezogenen Bauteilen (4, 27; 30, 31 ) zusammengesetzt sind.

20 12. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (12) der Prothesenkomponenten (211) aus einem anderen Werkstoff (30) bestehen als die Bauteile (31), auf denen sie angeordnet sind.

13. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (9, 12) aus Keramik bestehen.

14. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothese (1) als unicondyläre Prothese vorgesehen ist und daß die Prothesenkomponenten (304, 311) zum Einsatz auf der medialen oder auf der lateralen Seite im Kniegelenk ausgebildet sind.

15. Kniegelenk-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenk-Endoprothese (1 ) bei einer Operation zur Substitution einer Prothese als Interims-Prothese mit der vorgesehenen Funktion eines Abstandhalters zwischen Oberschenkel- und Unterschenkelknochen einsetzbar ist.