DE112012004223T5

DE112012004223T5 - Patientenspezifische Führungen und andere Instrumente für Knieteilprothesen

Info

Publication number: DE112012004223T5
Application number: DE112012004223.9T
Authority: DE
Inventors: Joshua B. Catanzarite; Thomas J. Mauch
Original assignee: Biomet Manufacturing LLC
Current assignee: Biomet Manufacturing LLC
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2014-06-26
Also published as: US9743940B2; GB2509656A; GB201407094D0; US20170325828A1; WO2014036148A1; GB201601317D0; US8956364B2; US20150157341A1; WO2013055617A1; GB2531215B; GB2509656B; US20120323246A1; GB2531215A

Abstract

Eine patientenspezifische unikompartimentelle Tibiaführung weist einen patientenspezifischen Körper mit einer Innenfläche auf. Die Innenfläche wird präoperativ so konfiguriert, dass sie sich in nur einer Position eng anschmiegt und an einen vorderen Abschnitt und einen proximalen Abschnitt eines Tibiaknochens eines jeweiligen Patienten anpasst. Die Tibiaführung weist einen vertikalen Resektionskanal mit variabler Breite auf, der präoperativ zur Führung einer vertikalen Resektion durch den proximalen Abschnitt des Tibiaknochens konfiguriert wurde.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität von US-Patentanmeldung Nr. 13/597.478, eingereicht am 29. August 2012, die eine teilweise Fortsetzung der US-Patentanmeldung Nr. 13/097.145, eingereicht am 29. April 2011, darstellt. Diese Anmeldung beansprucht auch den Nutzen der vorläufigen Anmeldung Nr. 61/542.277 eingereicht am 10. Oktober 2011. Die Offenbarungen der obigen Anmeldungen werden hiermit bezugnehmend aufgenommen.
EINLEITUNG
Die vorliegenden Lehren stellen verschiedene patientenspezifische Führungen und andere Instrumente für die partielle oder unikompartimentelle Kniearthroplastik bereit. Es werden verschiedene patientenspezifische Führungen und relevante Instrumente für Femur- und Tibia-Knieteilprothesen bereitgestellt. Die patientenspezifischen Führungen werden präoperativ auf Basis von dreidimensionalen digitalen Aufnahmen des Kniegelenks und/oder anderer Gelenke des Patienten entworfen und konstruiert. Die digitalen Gelenkaufnahmen des Patienten können aus medizinischen Aufnahmen des Patienten unter Verwendung von handelsüblicher CAD-(Computer Aided Design) und/oder anderer Bildgebungssoftware rekonstruiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt bietet eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
Die vorliegenden Lehren stellen verschiedene patientenspezifische chirurgische Ausrüstungen für die unikompartimentelle oder partielle Kniearthroplastik bereit. Die chirurgische Ausrüstung kann eine patientenspezifische unikompartimentelle Tibiaführung umfassen, die einen patientenspezifischen Körper mit einer Innenfläche aufweist. Die Innenfläche wird präoperativ so konfiguriert, dass sie sich in nur einer Position eng anschmiegt und an einen vorderen Abschnitt und einen proximalen Abschnitt eines Tibiaknochens eines jeweiligen Patienten anpasst. Die Tibiaführung weist einen vertikalen Resektionskanal mit variabler Breite auf, der präoperativ zur Führung einer vertikalen Resektion durch den proximalen Abschnitt des Tibiaknochens konfiguriert wurde. In einigen Ausführungsformen variiert die variable Breite in einer koronalen Ebene bezüglich des Patienten oder in einer axialen Ebene oder sowohl in der koronalen als auch in der axialen Ebene.
In einigen Ausführungsformen umfasst die chirurgische Ausrüstung eine patientenspezifische unikompartimentelle Tibiaführung mit einem vertikalen Resektionskanal, der eine erste Breite aufweist, die zwischen ersten und zweiten Flanschen der Tibiaführung geformt ist. Die chirurgische Ausrüstung weist zumindest eine Schneidplatte mit einer ersten Platte auf, die in dem vertikalen Resektionskanal aufgenommen werden kann und die erste Breite des Resektionskanals in eine zweite Breite verändert, die kleiner als die erste Breite ist. Die chirurgische Ausrüstung kann eine Vielzahl von Schneidplatten mit unterschiedlichen Breiten aufweisen.
Die vorliegenden Lehren stellen auch verschiedene Methoden für die unikompartimentelle Kniearthroplastik bereit. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Befestigung einer patientenspezifischen Tibiaführung an einem Tibiaknochen und die eng anschmiegende Anpassung und Registrierung einer patientenspezifischen Innenfläche der Tibiaführung auf einer entsprechenden anterioren Fläche des Tibiaknochens und einer entsprechenden proximalen Fläche eines proximalen Plateaus des Tibiaknochens. Eine vertikale Tibiaresektion des proximalen Plateaus kann durch einen vertikalen Resektionskanal der Tibiaführung erfolgen. Der vertikale Resektionskanal weist eine variable Breite entlang einer anatomischen Ebene des Patienten auf.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die Befestigung einer patientenspezifischen Tibiaführung an einem Tibiaknochen und die Auswahl einer Schneidplatte aus einer Vielzahl von Schneidplatten mit unterschiedlichen Breiten. Eine sich von der Schneidplatte erstreckende Platte wird in einen vertikalen Resektionskanal eingeführt und verändert die Breite des vertikalen Resektionskanals zu einer reduzierten Breite. Eine vertikale Tibiaresektion des proximalen Plateaus kann durch die reduzierte Breite erfolgen.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die Befestigung einer patientenspezifischen Femurführung an einem Femurknochen und die Verbindung einer Tibiaschablone an einer distalen Öffnung einer Führungsformation der Femurführung. Der Tibiaspalt wird mit der Tibiaschablone gemessen und ein Tibia-Resektionsblock wird mit der Tibiaschablone verbunden. Eine vertikale Resektion der Tibia erfolgt in einem Abstand, der mit der Tibiaschablone bestimmt wird.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der Beschreibung hierin ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung von ausgewählten Ausführungsformen und nicht aller möglichen Umsetzungen, und sie sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer patientenspezifischen Tibiaführung nach den vorliegenden Lehren, die eine koronale Ansicht einer Schnittführung zeigt;
1A eine perspektivische Ansicht einer anderen patientenspezifischen Tibiaführung nach den vorliegenden Lehren, die eine koronale Ansicht einer Schnittführung zeigt;
2 eine perspektivische axiale Ansicht einer anderen patientenspezifischen Tibiaführung nach den vorliegenden Lehren, die eine axiale Ansicht einer Schnittführung zeigt;
2A ein Detail einer vertikalen Resektionsführungsfläche einer patientenspezifischen Tibiaführung nach den vorliegenden Lehren;
3 eine perspektivische Umgebungsansicht der patientenspezifischen Tibiaführung aus 1;
4 eine perspektivische Ansicht einer patientenspezifischen Tibiaführung nach den vorliegenden Lehren;
5–7 verschiedene perspektivische Ansichten einer patientenspezifischen Femurführung im Gebrauch mit einer Tibiaschablone nach den vorliegenden Lehren;
8 eine Umgebungsansicht der patientenspezifischen Femurführung und Tibiaschablone aus 7 im Gebrauch mit einem Tibiablock;
9 eine perspektivische Ansicht einer Instrumentenanordnung, welche die Ankopplung der Tibiaschablone an den Tibiablock aus 8 zeigt;
10 eine perspektivische Ansicht der patientenspezifischen Femurführung aus 5 mit einer Femur-Bohrschablone; und
11 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften unikompartimentellen Kniegelenksersatz-Implantatanordnung.
Entsprechende Bezugsziffern weisen auf entsprechende Teile in jeder der mehreren Ansichten der Zeichnungen hin.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden nun ausführlicher mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung umfassend ist und dem Fachmann auf dem Gebiet den Umfang vollständig übermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie etwa Beispiele von bestimmten Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, damit die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung genau verstanden werden. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist es ersichtlich, dass bestimmte Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein können und dass keines davon so auszulegen ist, als ob es den Umfang der Offenbarung einschränken würde. In einigen beispielhaften Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Konstruktionen von Vorrichtungen und wohlbekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die vorliegenden Lehren stellen verschiedene patientenspezifische Führungen und relevante Instrumente für die partielle oder unikompartimentelle Kniearthroplastik bereit. Verschiedene patientenspezifische Femur- und Tibia-Ausrichtungsführungen, Bohrschablonen, Schneidplatten und relevante Instrument werden bereitgestellt. Die patientenspezifischen Führungen werden präoperativ auf Basis von dreidimensionalen digitalen Aufnahmen des Kniegelenks und/oder anderer Gelenke des Patienten entworfen und konstruiert. Die digitalen Gelenkaufnahmen des Patienten können aus medizinischen Aufnahmen des Patienten unter Verwendung von handelsüblicher CAD- und/oder anderer Bildgebungssoftware rekonstruiert werden.
Im Zusammenhang mit den vorliegenden Lehren sind patientenspezifische Führungen, einschließlich Ausrichtungs- und/oder Resektionsführungen, allgemein so konfiguriert, dass sie sich an die Anatomie eines bestimmten Patienten in einer Beziehung oder in mehreren Beziehungen anpassen. Jede patientenspezifische Führung weist eine patientenspezifische in die Anatomie eingreifende Oberfläche auf, die als spiegelbildliche oder negative oder komplementäre Fläche ausgelegt ist, die sich an eine entsprechende Knochenoberfläche (mit oder ohne Knorpel oder Weichteile) des Patienten anschmiegen und anpassen kann.
In dieser Hinsicht kann sich die patientenspezifische Führung in nur einer Position an die entsprechende Gelenkfläche (mit oder ohne Gelenkknorpel) eng anschmiegend anpassen und registrieren, wodurch zumindest ein Teil der Gelenkoberfläche komplementär nachgebildet wird. Eine patientenspezifische Ausrichtungsführung kann nach Maß angefertigte (patientenspezifische) Führungsformationen aufweisen, wie beispielsweise Führungslöcher für Nähte oder K-Drähte oder zur Einführung von Stiften oder anderen Befestigungsmitteln in Konfigurationen, die durch einen vom Chirurgen genehmigten präoperativen Plan festgelegt werden. In einigen Ausführungsformen können patientenspezifische Ausrichtungsführungen auch als patientenspezifische Resektionsführungen ausgelegt sein und umfassen patientenspezifische Schnittführungen, wie beispielsweise Schnittschlitze, Kanten oder andere Führungsformationen zur Führung eines Schneidewerkzeugs zur Durchführung von präoperativ geplanten Resektionen des Gelenks.
Die patientenspezifischen Führungen können präoperativ mit computergestützten Bildgebungsmethoden auf Basis von dreidimensionalen Aufnahmen der Knieanatomie des Patienten entworfen werden, die aus MRT-, CT-, Ultraschall-, Röntgen- oder anderen drei- oder zweidimensionalen medizinischen Aufnahmen der Anatomie des Patienten rekonstruiert wurden, und in einigen Fällen ergänzt durch digitale fotografische Methoden und/oder anthropometrische Datenbanken. Für die dreidimensionale Bildrekonstruktion können verschiedene CAD-Programme und/oder -Software verwendet werden, wie beispielsweise handelsübliche Software beispielsweise von Materialise US, Plymouth, Michigan.
Im präoperativen Planungsstadium für die Arthroplastik können Bilddaten der relevanten Anatomie eines Patienten in einer medizinischen Einrichtung oder Arztpraxis unter Verwendung von einer oder mehreren der oben beschriebenen Bildgebungsmethoden erhalten werden. Die Bilddaten können verschiedene medizinische Aufnahmen eines relevanten Teils der Anatomie des Patienten, die für die Gelenkmodellierung benötigt werden, umfassen. Für eine Kniegelenksarthroplastik können Aufnahmen des gesamten Kniegelenks und fakultativ Aufnahmen des Femurkopfes oder Hüftgelenks und Fußgelenks zur Bestimmung der mechanischen Achse angefertigt werden. Ein anfänglicher präoperativer Plan kann für den Patienten im Bildraum erstellt werden und die Planung und Festlegung für Gelenkresektionen, maßgefertigtes Implantatdesign oder nicht maßgefertigte Implantatauswahl, Größenbestimmung und Anpassung und Entwurf von patientenspezifischen Ausrichtungs- und/oder Resektionsführungen und anderen Instrumenten zur Führung der Gelenkresektionen, Bohrlöcher zur Anordnung von Stiften oder anderen Befestigungsmitteln und für andere Führungshilfen während des chirurgischen Eingriffs umfassen.
Verschiedene patientenspezifische Instrumente und präoperative Planungsverfahren sind offenbart in der allgemein gültigen und gleichzeitig abhängigen US-Patentanmeldung Nr. 11/756057, eingereicht am 31. Mai 2007, jetzt US-Offenlegungsschrift Nr. 2007/0288030 ; US-Patentanmeldung Nr. 12/211407, eingereicht am 16. September 2008, jetzt US-Offenlegungsschrift Nr. 2009/0024131 ; US-Patentanmeldung Nr. 11/971390, eingereicht am 9. Januar 2008, jetzt US-Offenlegungsschrift Nr. 2008/0312659 ; US-Patentanmeldung Nr. 11/363548, eingereicht am 27. Februar 2006, jetzt US-Patent Nr. 7,780,672 ; US-Patentanmeldung Nr. 12/025414, eingereicht am 4. Februar 2008, jetzt US-Offenlegungsschrift Nr. 2008/0114370 ; US-Patentanmeldung Nr. 12/571969, eingereicht am 1. Oktober 2009, jetzt US-Offenlegungsschrift Nr. 2010/0087829 und US-Patentanmeldung Nr. 12/955361, eingereicht am 29. November 2010, jetzt US-Offenlegungsschrift Nr. 2011/0071533 . Die Offenbarungen der obigen Anmeldungen werden hierin bezugnehmend aufgenommen.
Die patientenspezifischen Führungen der vorliegenden Lehren können aus jedem beliebigen biokompatiblen Material bestehen, einschließlich Metall oder Plastik. Allgemein können die patientenspezifischen Ausrichtungs- und/oder Resektionsführungen Einweginstrumente zur einmaligen Verwendung aus leichten Werkstoffen, einschließlich Polymeren, sein. Die patientenspezifischen Führungen können durch maschinelle Bearbeitung oder durch verschiedene Stereolithographie-Methoden, selektives Lasersintern, FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) oder andere Rapid-Prototyping-Methoden hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen können Computeranweisungen für Werkzeugwege für die maschinelle Bearbeitung der patientenspezifischen Führungen erstellt und in einer Werkzeugweg-Datei abgespeichert werden. Die Werkzeugwegdaten können als Eingabe für eine CNC-Fräse oder ein anderes automatisiertes maschinelles Bearbeitungssystem bereitgestellt werden.
Kurz gesagt sind verschiedene Ausführungsformen von patientenspezifischen Tibiaführungen 100 für die unikompartimentelle (unilaterale oder partielle) Kniearthroplastik für das linke oder rechte Knie in 1–3 zu sehen. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer patientenspezifischen Tibiaführung 100, die in Kombination mit einer Schneidplatte 200 verwendet wird. 5–9 zeigen eine patientenspezifische Femur-Ausrichtungsführung 300 und relevante Instrumente zur Verwendung bei der Kniearthroplastik, einschließlich einer Tibiaschablone 400) und einer Tibiaklammer oder eines Tibiaverbindungselements 600 zur Verbindung der Tibiaschablone 400 mit einem Tibia-Resektionsblock oder Block 700 (8 und 9). Eine Femur-Bohrschablone 350 zur Verwendung mit der patientenspezifischen Femur-Ausrichtungsführung 300 ist in 10 zu sehen. 11 zeigt eine Implantatanordnung 500 für die partielle Kniearthroplastik. Es ist anzumerken, dass eine unikompartimentelle Kniearthroplastik mit den Vorrichtungen der vorliegenden Lehren zwar an den lateralen und medialen Kompartimenten des Knies durchgeführt werden kann, dass die aktuelle chirurgische Praxis aber auf das mediale Kompartiment des Knies beschränkt sein kann.
Bezugnehmend auf 1–4 sind verschiedene Tibiaführungen 100 für die partielle Kniearthroplastik gezeigt. Die Tibiaführung 100 weist einen patientenspezifischen Körper 102 mit einer patientenspezifischen Unterseite oder Innenfläche 104 auf, die bei der präoperativen Planung so entworfen wurde, dass sie sich unilateral an die proximalen und anterioren Abschnitte eines Tibiaknochens 70 (entweder mit oder ohne Gelenkknorpel) des Patienten in nur einer Position anpasst, wie in 3 zu sehen ist. Der patientenspezifische Körper 102 weist einen proximalen Abschnitt 106, der mit einer Oberfläche eines proximalen Plateaus 72 des Tibiaknochens 70 in Eingriff gebracht werden kann, und einen vorderen Abschnitt 108, der mit einer anterioren Fläche 74 des Tibiaknochens 70 in Eingriff gebracht werden kann, auf. Der patientenspezifische Körper 102 kann ein Fenster 103 in Form eines langgestreckten Schlitzes aufweisen. Die Tibiaführung 100 ist auf einer medialen Seite des rechten Knies in der Ausführungsform aus 3 gezeigt.
Weiterhin bezugnehmend auf 1–4 weist die Tibiaführung 100 einen Bohr/Resektionsblock 110 auf, der mit dem patientenspezifischen Körper 102 verbunden ist und einen Bohrführungsabschnitt 120 und einen Resektionsführungsabschnitt 130 aufweist. Der Bohrführungsabschnitt 120 kann unitär (monolithisch) an dem patientenspezifischen Körper 102 befestigt und einstückig geformt sein. Der Bohrführungsabschnitt 120 kann erste und zweite Registrierungsformationen in Form von verjüngten oder zylindrischen Bohrlöchern 124 zur Registrierung mit einem Tibia-Bohreinsatz aufweisen (nicht gezeigt, aber in der vorläufigen Anmeldung Nr. 61/496177, eingereicht am 13. Juni 2011, die hierin bezugnehmend aufgenommen wird, beschrieben). Der Bohrführungsabschnitt 120 kann auch ein zylindrisches Abstandsloch oder Loch 126 aufweisen, das zur Aufnahme und Bereitstellung von Spielraum für einen entsprechenden zylindrischen röhrenförmigen Teil einer Tibia-Bohrschablone ausgelegt ist.
Weiterhin bezugnehmend auf 1–4 weist der Resektionsführungsabschnitt 130 der Tibiaführung 100 einen vertikalen Resektionskanal 136 zur direkten oder indirekten Führung einer vertikalen Resektion auf, d. h. einer Resektion parallel zur Richtung der Schwerkraft, wenn die Tibiaführung 100 an dem Tibiaknochen des Patienten befestigt ist. Die vertikale Resektion kann an einer sagittalen Ebene erfolgen. Der vertikale Resektionskanal 136 kann an einem Sicherheitsloch 138 enden, das einen Sicherheitsanschlag für die vertikale Resektion bereitstellt. Insbesondere kann ein (nicht gezeigter) Anschlagstift in das Sicherheitsloch 138 eingeführt werden, um die Tiefe der vertikalen Resektion zu begrenzen und eine übermäßige Resektion durch den vertikalen Resektionskanal 136 zu verhindern.
Verschiedene Arten von Führungsformationen für die vertikale Resektion sind in 1–4 gezeigt, entsprechend den unterschiedlichen Ausführungsformen der Führung, die der vertikale Resektionskanal 136 bereitstellt. Bezugnehmend auf 1 kann beispielsweise der vertikale Resektionskanal 136 zwischen ersten und zweiten Flanschen 132, 134 geformt werden, die sich von dem Resektionsführungsabschnitt 130 der partiellen Tibiaführung 100 aus erstrecken. Die ersten und zweiten Flanschen 132, 134 weisen gegenüberliegende Innenflächen 142, 144 auf die gebogen sind und eine variable koronale Breite „w” für den vertikalen Resektionskanal 136 bereitstellen, gesehen in einer koronalen Ebene. Wie in 1 zu sehen ist, sind die Innenflächen 142, 144 zueinander konkav, so dass der vertikale Resektionskanal 136 eine koronale Breite w (gesehen in einer koronalen Ebene) aufweist, die von dem Eingang 131 des vertikalen Resektionskanals 136 zu dem Sicherheitsloch 138 hin abnimmt. In einigen Ausführungsformen kann die Breite w ein Minimum erreichen und dann etwas zunehmen, bevor sie in das Sicherheitsloch 138 mündet. In dieser Hinsicht kann ein Schneidewerkzeug, wie beispielsweise eine Klinge oder Säge, einfach durch den breiteren Eingang 131 eingeführt und zwischen den schmaler werdenden konvexen Flächen 142, 144 des vertikalen Resektionskanals 136 geführt werden. Ein Seitenfenster 105, das mit dem vertikalen Resektionskanal 136 in Verbindung steht, kann ebenfalls auf dem Resektionsführungsabschnitt 130 zur Visualisierung und/oder Beseitigung von Gewebe/Trümmern vorgesehen werden.
Bezugnehmend auf 1A kann in einer anderen Ausführungsform der vertikale Resektionskanal 136 zwischen einer Vielzahl von gegenüberliegenden konvexen Flächen 145, 147, gesehen in einer koronalen Ebene, geformt werden. In dieser Hinsicht kann die koronale Breite w des vertikalen Resektionskanals 136 wiederholt abwechselnd von dem Eingang 131 bis zu dem Sicherheitsloch 138 zu- und abnehmen. Folglich kann die zum Resektionskanal weisende Oberfläche jedes Flansches 132, 134 stückweise konvex sein.
Bezugnehmend auf 2 kann in einer anderen Ausführungsform der vertikale Resektionskanal 136 zwischen einer Vielzahl von gegenüberliegenden konvexen Flächen 149, gesehen in einer axialen Ebene, geformt werden. In dieser Hinsicht kann die axiale Breite w' des vertikalen Resektionskanals 136 wiederholt abwechselnd in der sagittalen Richtung, gesehen in einer axialen Ebene, zu- und abnehmen. In einigen Ausführungsformen kann die abwechselnd (auf abwechselnde Weise) variable Breite w' aus 2 mit der abwechselnd variablen koronalen Breite w in 1A integriert sein, wodurch eine Vielzahl von gebogenen Flächen 141 entstehen, die als Zellen einer zweidimensionalen Reihe angeordnet sind, wie in 2A zu sehen ist.
Die abwechselnd variablen koronalen und/oder axialen Breiten w, w' können dem Chirurgen während der vertikalen Resektion der Tibia eine taktile Rückmeldung bieten, Festlaufen des Schneidewerkzeugs verringern und die Wärmeerzeugung beim Schneiden reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen die abwechselnd variablen koronalen und/oder axialen Breiten w, w' engere Toleranzen zur Führung des Schneidewerkzeugs.
Bezugnehmend auf 4 kann der vertikale Resektionskanal 136 in einer anderen Ausführungsform eine konstante Breite „D” in der koronalen und axialen Ebene aufweisen, die zwischen ersten und zweiten gegenüberliegenden ebenen Flächen 152, 154 der entsprechenden ersten und zweiten Flansche 132, 134 geformt ist. Die Breite D kann selektiv in eine andere und reduzierte (kleinere) Breite „d” verändert werden, indem eine oder mehrere entfernbare Schneidplatten 200 verwendet werden. Jede Schneidplatte 200 kann eine U-Form aufweisen und einen offenen Kanal 206 aufweisen, der zwischen ersten und zweiten Platten 210, 212 der Schneidplatte 200 geformt ist. Die erste Platte 210 kann eine geringere Dicke oder Breite als die zweite Platte 212 aufweisen, um den Raumbedarf bei Platzierung außerhalb des vertikalen Resektionskanals 136 der patientenspezifischen Tibiaführung 100 zu verringern. Der offene Kanal 206 kann zumindest einen Teil des ersten oder des zweiten Flansches 132, 134 aufnehmen und darauf gestützt werden. In der beispielhaften Darstellung in 4 ist die gezeigte Schneidplatte 200 auf dem ersten Flansch 132 befestigt. Jede Schneidplatte 200 kann eine unterschiedliche Dicke „t” zwischen ersten und zweiten äußeren ebenen Flächen 202, 204 aufweisen. Der Abstand zwischen der zweiten Fläche 204 der Schneidplatte 200 und der ebenen Fläche 154 des zweiten Flansches 134 legt die reduzierte Breite d des vertikalen Resektionskanals 136 fest. Ähnliche Überlegungen gelten, wenn die Schneidplatte 200 auf dem zweiten Flansch 134 befestigt ist. In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Schneidplatten 200 mit unterschiedlichen Dicken in einer patientenspezifischen Ausrüstung bereitgestellt werden, die auch die patientenspezifische Tibiaführung 100 aufweist. Der Chirurg kann eine bestimmte Schneidplatte 200, die eine vom Chirurgen gewählte Breite b liefern kann, zur Führung der vertikalen Resektion in Kombination mit der patientenspezifischen Tibiaführung 100 intraoperativ ausprobieren und wählen. Die Schneidplatten 200 können aus beliebigen biokompatiblen Werkstoffen bestehen, einschließlich Kunststoff und Metalle. Schneidplatten 200 aus Metall können für zusätzliche Steifheit gewählt werden.
Bezugnehmend auf 5–8 und 10 ist eine beispielhafte partielle Femur-Ausrichtungsführung 300 mit einer Tibiaschablone 400 zur Führung einer minimalinvasiven partiellen Kniearthroplastie (PKA) und zur Bestimmung des Tibiaspalts nach den vorliegenden Lehren integriert. Die partielle Femur-Ausrichtungsführung 300 ist patientenspezifisch und weist einen Körper 302 mit einer dreidimensionalen patientenspezifischen Unterseite oder Innenfläche 304 auf, die bei der präoperativen Planung so entworfen wird, dass sie sich unilateral, d. h. nur an eine der medialen und lateralen Flächen/Femurkondylus 82, 84 des Femurknochens 80 (entweder mit oder ohne Gelenkknorpel) des Patienten in nur einer Position anpasst, wie in 5 zu sehen ist. Der Körper 302 und die Innenfläche 304 können sich von einem distalen Abschnitt 312 über einen der lateralen oder medialen Femurkondylen bis zu einem anterioren Abschnitt 314 erstrecken. Die Femur-Ausrichtungsführung 300 kann auch ein langgestrecktes Sichtfenster 318 aufweisen.
Weiterhin bezugnehmend auf 5–10 kann sich eine langgestreckte Führungsformation 308 allgemein von dem distalen Abschnitt 312 des Körpers 302 erstrecken. Die Führungsformation 308 definiert einen langgestreckten Schlitz 306 mit einer verjüngten inneren peripheren Wand 310 zur Registrierung eines Femur-Bohreinsatzes oder einer Schablone 350, wie in 10 zu sehen ist. Die Femur-Bohrschablone 350 kann die Form eines Einsatzes mit einer äußeren verjüngten peripheren Wand 322 aufweisen, die mit der inneren verjüngten peripheren Wand 310 des langgestreckten Schlitzes 306 zur Registrierung mit der partiellen Femur-Ausrichtungsführung 300 zusammenpassen kann. Die Femur-Bohrschablone 350 kann eine Reihe von Führungslöchern 354 mit unterschiedlichen Größen (Durchmessern) und Abständen an einer patientenspezifischen Stelle und Konfiguration bezüglich der Femur-Ausrichtungsführung 300 aufweisen. Eine Vielzahl von Femur-Bohrschablonen 350 mit Führungsschlitzen 354 mit unterschiedlichen Größen und Abständen kann bereitgestellt werden, wie in der vorläufigen Anmeldung Nr. 61/496177, eingereicht am 13. Juni 2011, die hierin bezugnehmend aufgenommen wird, beschrieben ist. Je nach Verfahren kann der Chirurg intraoperativ festlegen, welche Femur-Bohrschablone 350 verwendet werden soll und wo entsprechende Löcher zur Platzierung und Unterstützung eines Femur-Resektionsblocks gebohrt werden müssen.
Bezugnehmend auf 10 kann die Femur-Bohrschablone 350 einen Blockabschnitt 356 mit einem Eingriffsmerkmal, wie beispielsweise ein oder zwei äußere Schlitze 328 auf gegenüberliegenden Seiten des Blockabschnitts 356, zur Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Instrument zur Überprüfung der Femurausrichtung aufweisen. Intraoperativ kann der Chirurg die partielle Femur-Ausrichtungsführung 300 an dem vorgegebenen Knie und Kondylus des Patienten in einer einzigartigen Position auf Basis des präoperativ erstellten Plans für den Patienten befestigen. Die Femur-Bohrschablone 350 kann über dem langgestreckten Schlitz 306 angebracht werden und Löcher für Führungsstifte können in den Femurknochen 80 gebohrt werden. Ein Resektionsblock kann zur Durchführung von verschiedenen Femurresektionen über den Stiften angeordnet werden. Die Operationstechnik kann dann den Standardverfahren folgen, wie beispielsweise der Operationstechnik im Zusammenhang mit dem Oxford^® Teilknie von Biomet Manufacturing Corp., Warsaw, Indiana, das im Handel erhältlich ist.
Bezugnehmend auf 5–9 kann die Führungsformation 308 ein Profil eines offenen Kanals oder einer U-Form mit einer distalen Öffnung 320 durch die Wand 310 aufweisen. Die distale Öffnung 320 ist zur Aufnahme und zum Eingriff mit einer Verlängerung 410 der Tibiaschablone 400 ausgelegt. Die Tibiaschablone 400 weist einen gebogenen Abschnitt 402 mit einer Femurkondylus-Eingriffsfläche 404 und einem langgestreckten Abschnitt 406 auf, der an einen Tibia-Resektionsblock 700 angekoppelt werden kann, während er mit der Femur-Ausrichtungsführung 300 verbunden ist, wie in 8 und 9 zu sehen ist. Eine Vielzahl von Tibiaschablonen 400 mit gebogenen Abschnitten 402 unterschiedlicher Dicken zur Bestimmung des Tibiaspaltes kann bereitgestellt werden. Eine Tibiaschablone 400 mit einer Dicke von beispielsweise 1 mm kann zuerst in die Femur-Ausrichtungsführung 300 eingeführt werden, nacheinander gefolgt von Tibiaschablonen 400 mit einer Dicke von 2 mm und 3 mm, wenn die Gewebe und Bänder des Kniegelenks zu locker sind. In einigen Ausführungsformen kann die Femurkondylus-Eingriffsfläche 404 patientenspezifisch sein und während der präoperativen Planung des Patienten so entworfen werden, dass sie sich als spiegelbildliche oder negative Fläche des Femurkondylus des Patienten anpasst.
Bezugnehmend auf 8 und 9 wird nach Wahl einer bestimmten Tibiaschablone 400, damit die Kniegewebe unter einer angemessenen Spannung gehalten werden, die Tibiaschablone 400 mit der Femur-Ausrichtungsführung 300 und einem Tibia-Resektionsblock 700 unter Verwendung einer Klammer oder eines anderen Verbindungselements 600 verbunden. Das Verbindungselement 600 weist ein Blockelement 610 und eine Nockenvorrichtung 620 mit einem Griff 630 auf. Die Tibiaschablone 400 ist mit dem Verbindungselement 600 unter Verwendung einer Feststellschraube oder eines anderen Arretierungselements 614 verbunden, das durch eine Endöffnung 709 geführt und entlang eines langgestreckten Schlitzes 408 des langgestreckten Abschnitts 406 der Tibiaschablone 400 bewegt werden kann. Das Arretierungselement 614 fixiert die Tibiaschablone 400 gegen das Blockelement 610 des Verbindungselements 600. Das Blockelement 610 weist eine U-förmige Öffnung 612 auf, die einen ersten Arm 622 der Nockenvorrichtung 620 des Verbindungselements 600 aufnimmt. Der Tibia-Resektionsblock 700 kann in einer Öffnung 626 aufgenommen werden, die zwischen einer Fläche 618 des Blockelements 610 und einem zweiten Arm 624 der Nockenvorrichtung 620 geformt und so angeordnet ist, dass ein Schaft 710 des Tibia-Resektionsblocks 700 parallel zur Längsachse der Tibia 70 verläuft. Der Tibia-Resektionsblock 700 kann mit einem oder mehreren Stiften oder Befestigungselementen 711 fixiert werden die durch entsprechende Öffnungen 703 des Tibia-Resektionsblocks 700 verlaufen.
Weiterhin bezugnehmend auf 8 und 9 kann nach Fixierung des Tibia-Resektionsblocks 700 an der Tibia 70 ein vertikaler Tibiaschnitt mit dem Tibia-Resektionsblock 700 an einer Stelle angebracht werden, die durch die Position der Tibiaschablone 400 im Verhältnis zu der Femur-Ausrichtungsführung 300 festgelegt wird. In einigen Ausführungsformen kann der vertikale Tibiaschnitt durch eine vertikale Fläche 611 des Blockelements 610 geführt werden. Die Position der vertikalen Fläche 611 kann vorbestimmt werden, indem die Verbindung der Tibiaschablone 400 mit dem Blockelement 610 so konfiguriert wird, dass sich die vertikale Fläche 611 an einer präoperativ bestimmten Stelle auf dem Kniegelenk für den jeweiligen Patienten befindet, wenn die Tibiaschablone an der Femur-Ausrichtungsführung 300 befestigt wird. In anderen Ausführungsformen kann ein Indikator vorbestimmter Länge an der Tibiaschablone 400 befestigt werden. Der Indikator kann zur Führung einer Schneideklinge oder alternativ zur Markierung der Lokalisation des vertikalen Schnitts auf dem Tibia-Resektionsblock 700 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Indikator ein fokussierter Lichtstrahl oder ein Laser sein, der eine Führungslichtlinie auf die Tibia und/oder auf den Tibia-Resektionsblock 700 projizieren kann.
Das Verbindungselement 600 und die Tibiaschablone 400 können nach Anbringen des vertikalen Tibiaschnitts entfernt werden. Die Femur-Bohrschablone 350 kann dann in den langgestreckten Schlitz 306 der Femur-Ausrichtungsführung 300 eingeführt werden und Lokalisationslöcher können durch die Führungslöcher 354 der Femur-Bohrschablone 400 in den Femurknochen 80 gebohrt werden. Die Femur-Ausrichtungsführung 300 und die Femur-Bohrschablone 350 können dann entfernt werden. Eine horizontale Tibiaplateau-Resektion kann unter Verwendung des Tibia-Resektionsblocks 700 durchgeführt werden und der Tibia-Resektionsblock kann entfernt werden. Ein Femur-Resektionsblock kann dann unter Verwendung der Lokalisationslöcher, die durch die Femur-Bohrschablone gebohrt wurden, auf dem Femurknochen 80 befestigt werden, wie es in US-Patentanmeldung Nr. 13/097,145, eingereicht am 29. April 2011, die hierin bezugnehmend aufgenommen wird, beschrieben ist.
Zusammenfassend stellen die vorliegenden Lehren verschiedene patientenspezifische unikompartimentelle Ausrichtungs- und Resektionsführungen, Bohrschablonen, Bohreinsätze und andere Instrumente für partielle Kniearthroplastiken, einschließlich Femur- und Tibiaknochen, bereit. Ferner können die bereitgestellten Instrumente zur Durchführung zunächst einer vertikalen Resektion des proximalen medialen Tibiaplateaus, gefolgt von einer horizontalen Resektion zur Entfernung des proximalen medialen Tibiaplateaus als Vorbereitung für ein unikompartimentelles Tibiaimplantat verwendet werden. Chirurgische Ausrüstungen mit verschiedenen Kombinationen von patientenspezifischen unikompartimentellen Ausrichtungs- und Resektionsführungen, Femur-Bohrschablonen, Tibiaschablonen, nicht maßgefertigten Resektionsblöcken und entsprechenden maßgefertigten und nicht maßgefertigten Implantaten können für einen bestimmten Patienten und Chirurgen vorbereitet werden. Nicht maßgefertigte unikompartimentelle oder partielle Knieimplantate von Biomet Manufacturing Corp., Warsaw, Indiana, sind beispielsweise im Handel erhältlich. Eine beispielhafte unikompartimentelle Implantatanordnung 500 ist in 11 zu sehen. Die unikompartimentelle Implantatanordnung 500 weist eine Femurkomponente 510, eine Tibiakomponente 520 und ein Meniskuslager 530 mit entsprechenden Artikulationsflächen 516, 522 und 532 auf. Das Femurimplantat 510 kann Fixierungsschäfte oder Stifte 512, 524 aufweisen. Analog kann das Tibiaimplantat einen Fixierungskiel 524 aufweisen.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung nicht einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf die jeweilige bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind wo zutreffend austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben wurde. Dies kann auch auf vielerlei Arten variiert werden. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung anzusehen und alle solche Modifikationen sind im Umfang der Offenbarung enthalten.

Claims

Chirurgische Ausrüstung für eine unikompartimentelle Kniearthroplastik, umfassend: eine patientenspezifische unikompartimentelle Tibiaführung mit einem patientenspezifischen Körper mit einer Innenfläche, die präoperativ so konfiguriert wurde, dass sie sich in nur einer Position an einen anterioren Abschnitt und einen proximalen Abschnitt eines Tibiaknochens eines bestimmten Patienten eng anschmiegt und anpasst, wobei die Tibiaführung einen vertikalen Resektionskanal mit einer variablen Breite aufweist, die präoperativ zur Führung einer vertikalen Resektion durch den proximalen Abschnitt des Tibiaknochens konfiguriert wurde.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, worin die variable Breite in einer koronalen Ebene im Verhältnis zum Patienten variiert.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, worin die variable Breite in einer axialen Ebene im Verhältnis zum Patienten variiert.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, worin die variable Breite in einer koronalen Ebene und in einer axialen Ebene im Verhältnis zum Patienten variiert.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, worin der vertikale Resektionskanal zwischen ersten und zweiten gebogenen Flächen entsprechender erster und zweiter Flansche der Tibiaführung geformt ist.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 5, worin die ersten und zweiten gebogenen Flächen konvex zueinander sind.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 6, worin die ersten und zweiten gebogenen Flächen stückweise konvex in einer koronalen Ebene im Verhältnis zum Patienten sind.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 6, worin die ersten und zweiten gebogenen Flächen stückweise konvex in einer axialen Ebene im Verhältnis zum Patienten sind.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 6, worin die ersten und zweiten gebogenen Flächen stückweise konvex in koronalen und axialen Ebenen im Verhältnis zum Patienten sind.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, worin die Tibiaführung einen Bohrführungsabschnitt aufweist, der präoperativ zum Bohren von ersten und zweiten anterioren Löchern in dem Tibiaknochen zur Führung einer horizontalen Tibiaresektion konfiguriert wurde.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 10, worin der Bohrführungsabschnitt unitär an dem patientenspezifischen Körper befestigt ist.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, worin der vertikale Resektionskanal in einem Sicherheitsloch endet, das zwischen ersten und zweiten Resektionsflanschen geformt ist, wobei das Sicherheitsloch zur Aufnahme eines Anschlagstiftes, der eine Tiefe der vertikalen Resektion begrenzt, ausgelegt ist.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine unitäre patientenspezifische unikompartimentelle Femurführung mit einem patientenspezifischen Körper mit einer Innenfläche, die präoperativ so konfiguriert wurde, dass sie sich in nur einer Position eng an einen anterioren Abschnitt und einen distalen Abschnitt eines distalen Femurknochens eines bestimmten Patienten anschmiegt und anpasst, wobei die Femurführung einen langgestreckten Schlitz mit einer verjüngten Innenwand aufweist.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Femur-Bohrschablone mit einem verjüngten Außenabschnitt zur Aufnahme in dem langgestreckten Schlitz und ersten und zweiten Führungslöchern zum Bohren von Löchern in dem Femurknochen zur Unterstützung eines Resektionsblocks.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 1 ferner umfassend eine Knieimplantatanordnung für eine partielle Kniearthroplastik.
Chirurgische Ausrüstung für eine unikompartimentelle Kniearthroplastik, umfassend: eine patientenspezifische unikompartimentelle Tibiaführung mit einem patientenspezifischen Körper mit einer Innenfläche, die präoperativ so konfiguriert wurde, dass sie sich in nur einer Position an einen anterioren Abschnitt und einen proximalen Abschnitt eines Tibiaknochens eines bestimmten Patienten eng anschmiegt und anpasst, wobei die Tibiaführung einen vertikalen Resektionskanal mit einer ersten Breite aufweist, die zwischen ersten und zweiten Flanschen der Tibiaführung geformt ist; und eine Schneidplatte mit einer ersten Platte, die in dem vertikalen Resektionskanal aufgenommen werden kann und die erste Breite des Resektionskanals in eine zweite Breite verändert, die kleiner als die erste Breite ist.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 17, worin die Schneidplatte einen offenen Kanal aufweist, der zwischen der ersten Platte und einer zweiten Platte geformt ist.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 17, worin die ersten und zweiten Platten unterschiedliche Dicken aufweisen.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 16, ferner umfassend zusätzliche Schneidplatten, die zur Veränderung der ersten Breite des Resektionskanals in entsprechende und unterschiedliche Breiten ausgelegt sind.
Chirurgische Ausrüstung nach Anspruch 16, worin die Tibiaführung einen Bohrführungsabschnitt aufweist, der präoperativ zum Bohren von ersten und zweiten anterioren Löchern in dem Tibiaknochen zur Führung einer horizontalen Tibiaresektion konfiguriert wurde.
Verfahren für eine unikompartimentelle Kniearthroplastik, umfassend: Positionierung einer patientenspezifischen Tibiaführung auf einem Tibiaknochen; eng anschmiegende Anpassung und Registrierung einer patientenspezifischen Innenfläche der Tibiaführung auf einer entsprechenden anterioren Fläche des Tibiaknochens und einer entsprechenden proximalen Fläche eines proximalen Plateaus des Tibiaknochens; und Identifizierung einer vertikalen Tibiaresektion des proximalen Plateaus durch einen vertikalen Resektionskanal der Tibiaführung, wobei der vertikale Resektionskanal eine variable Breite entlang einer anatomischen Ebene des Patienten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, worin die anatomische Ebene eine koronale Ebene ist.
Verfahren nach Anspruch 21, worin die anatomische Ebene eine axiale Ebene ist.
Verfahren für eine unikompartimentelle Kniearthroplastik, umfassend: Positionierung einer patientenspezifischen Tibiaführung auf einem Tibiaknochen; eng anschmiegende Anpassung und Registrierung einer patientenspezifischen Innenfläche der Tibiaführung auf einer entsprechenden anterioren Fläche des Tibiaknochens und einer entsprechenden proximalen Fläche eines proximalen Plateaus des Tibiaknochens; Auswahl einer Schneidplatte aus einer Vielzahl von Schneidplatten unterschiedlicher Breiten; Einführung einer Platte, die sich von der ausgewählten Schneidplatte in einen vertikalen Resektionskanal der Tibiaführung erstreckt; Veränderung der Breite des vertikalen Resektionskanals in eine reduzierte Breite; und Identifizierung einer vertikalen Tibiaresektion des proximalen Plateaus durch die reduzierte Breite.
Verfahren für eine unikompartimentelle Kniearthroplastik, umfassend: Positionierung einer patientenspezifischen Femurführung auf einem Femurknochen; eng anschmiegende Anpassung und Registrierung einer patientenspezifischen Innenfläche der Femurführung auf einer entsprechenden anterioren Fläche und einer entsprechenden distalen Fläche des Femurknochens; Ankopplung einer Tibiaschablone an eine distale Öffnung einer Führungsformation der Femurführung; Messung eines Tibiaspalts; Ankopplung eines Tibia-Resektionsblocks an die Tibiaschablone; und Bestimmung einer vertikalen Resektion der Tibia in einem Abstand, der mit der Tibiaschablone bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Entfernung der Tibiaschablone; Einführung einer Femur-Bohrschablone in die Führungsformation der Femurführung; und Anordnung von Bohrlöchern in dem Femurknochen durch die Femur-Bohrführung.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend: Bestimmung einer horizontalen Resektion der Tibia unter Verwendung des Tibia-Resektionsblocks.