DE2802655C2 - Kniegelenkendoprothese - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kniegelenkendoprothese mit einem Mittel zur Fixation am Femur aufweisenden femoralen Teil mit zwei beabstandeten, nach vorn konvergierenden, kondyloiden Stützabschnitten, die durch einen interkondyloiden Abschnitt und einen patellaren Flansch miteinander verbunden sind und jeweils eine konvex nach unten gekrümmte Gelenkfläche aufweisen, bei der die longitudinale Krümmung unterschiedliche Radien aufweist und d^;e transversale Krümmung kreisbogenförmig ist und zur Innenseite der Gelenkfläche ansteigt, einem Mittel zur Fixation am Tibia aufweisenden tibialen Teil mit zwei

ίο beabstandeten tibialen, eine Gelenkfläche aufweisenden und nach vorn konvergierenden Plateauabschnitten, die durch einen interkondyloiden erhabenen Abschnitt miteinander verbunden sind, wobei die Gelenkfläche longitudinal und transversal eine kreisbogenförmige Krümmung aufweist.

Eins derartige Kniegelenkendoprothese ist bereits bekannt bzw. vorgeschlagen worden (DE-OS 22 26 541 bzw. DE-OS 27 03 059). Femoraler und tibialer Teil sind naturgetreu dem menschlichen Kniegelenk nachgebildet und so geformt, daß durch minimale Resektion die Kondylenflächen bzw. die Plateauflächen wieder hergestellt werden.

Dies beduetet, daß diese Teile schalenförmig ausgebildet sind mit entsprechend geformten Lagerflächen und die kondyloiden Stützabschnitte eine bananenförmige Krümmung transversal und eine spiralförmige Krümmung longitudinal erhalten. Medialer und lateraler kondyloider Stützabschnitt weisen einen Konvergenzwinkel von etwa 10 bis 15° auf.

Die beschriebene Kniegelenkendoprothese kann im wesentlichen nur dann eingesetzt werden, wenn noch sehr viel gesunde Knochensubstanz im Gelenkabschnitt vorhanden ist. Gleichwohl kann die Fixierung derartiger Prothesenteile am Femur bzw. am Tibia Probleme bereiten, wenn die tragende Knochensubstanz nicht mehr ausreichende Festigkeit besitzt. Schließlich sind die bekannten Prothesenteile wegen ihrer komplizierten Form verhältnismäßig schwierig herzustellen.
Es ist ferner eine Kniegelenkendoprothese bekannt, bei der die longitudinale Krümmung der kondyloiden Abschnitte zur Annäherung an die anatomischen Bedingungen des menschlichen Knies derart unterschiedlich ist, daß der Radius im vorderen Bereich größer ist als im hinteren Bereich (DE-OS 23 04 988).

Für beide kondyloiden Stülzabschnitte der bekannten Knieprothese ist die Krümmung sowohl in transversaler als auch in longitudinaler Richtung identisch. Dies entspricht nicht den tatsächlichen anatomischen Bedingungen des menschlichen Knies, so daß die bekannte Kniegelenkprothese die Bewegungsmöglichkeit des Unterschenkels nur begrenzt herstellt.

Bei anderen bekannten Schlittenknieprothesen, welche eine minimale Resektion des Knochens erforderlich machen und die Kreuz- und Colaleralbänder funktionsfähig erhält, sind die kondyloiden Stützabschnitte sowohl transversal als auch longitudinal kreisbogenförmig gekrümmt. Die Gelenkflächen der Plateauabschnitte des tibialen Teils sind mit dem gleichen Radius gekrümmt wir die entsprechenden zugeordneten Teile der kondyloiden Stützabschnitte. Lateraler und medialer Stützabschnitt sind identisch ausgebildet. Eine derartige Schlittenknieprothese nähert sich jedoch noch weniger den anatomischen Bedingungen des natürlichen menschlichen Knies an als die oben beschriebene.

Bei der zuletzt erwähnten Knieprothese sind sowohl die kondyloiden Sfützabschnitte des femoralen Teils als auch die Plateauabschnitte des tibialen Teils durch einen festen Verbindungssteg miteinander verbunden (DE-OS

22 28 853 und DE-OS 25 19 888).

Bei einer Schlittenknieprothese, ähnlich der zuletzt beschriebenen Art, sind die Gelenkflächen der Plateauabschnitte von getrennten, lösbar mit den Plateauelementen verbundenen Teilen gebildet Die Krümmung longitudinal und transversal sowohl für die Gelenkflächen des tibialen Teils als auch für die kondyloiden Stützabschnitte ist wiederum kreisförmig und identisch (DE-OS 25 50 704).

Es wurde weiter oben bereits erwähnt, daß Schiittenknieproüiesen, welche die Möglichkeit zulassen. Kreuz- und Colateralbänder zu belassen, als vorteilhaft angesehen werden. Knieprothesen, bei welchen der femorale Teil als durchgehende Kapsel geformt ist, schließen diese Möglichkeit aus (DE-OS 26 08 628). Der femorale Teil besitzt eine identische Krümmung für die mediale und laterale Gelenkfläche, und die Gelenkfläche des tibialen Plateauabschnitts ist eine durchgehende nur longitudinal gekrümmte Fläche, welche eine Rotation des Unterschenkels ausschließt.

Zur Erhaltung der natürlichen Konstruktion des Kniegelenks ist es bereits bekannt, einzelne Einsätze mit dem medialen und lateralen Kondylus des Femurs zu verbinden. Entsprechend sind die Plateauelemente getrennte Teile (DE-AS 19 64 781 oder DE-OS 24 21 045). Für alle Fälle, in denen nicht mehr genügend Knochensubstanz zur Verfügung steht, beispielsweise bei einer Trümmerfraktur, reicht die bekannte Prothese nicht aus. Darüberhinaus ist es ein Problem, einzelne, verhältnismäßig kleine Elemente wirksam in den zugeordneten Knochenpartien zu verankern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniegelenkendoprothese in Form einer Schlittenknieprothese zu schaffen, mit der es mit Hilfe mechanisch stabiler und einfach zu formender und herzustellender Bauteile möglich ist, eine um alle Achsen gelenkte der natürlichen Bewegung des Kniegelenks angenäherte Bewegungsmöglichkeit zu verschaffen und die gleichzeitig Raum läßt für die kollateralen und Kreuzbänder des Kniegelenks.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Längsachse des medialen Stützabschnitts zur Längsachse des femoralen Teils einen Winke! von 3 bis 7° aufweist und die Längsachse des lateralen Stützabschnitts parallel zur Längsachse des femoralen Teils verläuft, die Gelenkflächen der Stützabschnkte longitudinal drei unterschiedliche Kurven aufweisen, wobei der Radius der hinteren Kurvenabschnitte kleiner als der der anderen Kurvenabschnitte ist und der Radius des mittleren Kurvenabschnitts des lateralen Stützab-Schnitts größer als der des mittleren Kurvenabschnitts des medialen Stützabschnitts ist, die Längsachsen der tibialen Gelenkflächen einen Winkel von 3 bis 7° zur Längsachse des tibialen Teils aufweisen, die tibialen Gelenkflächen transversal an der Innenseite eine kreisbogenförmige Krümmung in Form eines Viertelkreises aufweisen, die in einen geraden Bereich übergeht, und der Radius der longitudinalen Krümmung der tibialen Gelenkflächen mindestens so groß ist wie der größte Radius des zugeordneten Stützabschnitts ist.

Die erfindungsgemäße Kniegelenkendoprothese nähert sich der Gestalt des menschlichen Kniegelenks so weit an, wie nötig ist, um während der Biegung und Streckung eine ausreichende Innen- und Außenrotation des Unterschenkels zu gewährleisten und damit eine weitgehende Annäherung an die natürlichen anatomischen Bewegungen zu erhalten. Andererseits sind die Gelenkflächen am femoralen und tibialen Teil so gehalten, daß sie verhältnismäßig einfach zusammen mit dem Trägerbauteil verhältnismäßig einfach gefertigt werden können. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Gelenkendoprothese eine erhebliche Stabilität der Prothesenteile gewährleistet. Die erfindungsgemäße Gelenkendoprothese ist daher insbesondere für Patienten vorteilhaft geeignet, deren Gelenkflächen mehr oder weniger erheblich abgenutzt sind, bei denen jedoch sowohl die colateralen als auch die Kreuzbänder intakt sind und ihre musculoskleretale Funktion bewahrt haben.

Ferner sichert die erfindungsgemäße Kniegelenkendoprothese eine sinnreiche Bewegungsbegrenzung mit Hilfe der in spezieller Weise ausgebildeten tibialen Plateauabschnitte. Sie verhindern eine transversale Verschiebung. Durch die konkave Formung der Gelenkflächen der Plateauabschnitte, die mindestens so breit, vorzugsweise jedoch breiter sind als die entsprechenden kondyloiden Stützabschnitte wird außerdem eine gute Gewichtsverteilung ermöglicht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer vollständigen Knieprothese, wie sie sich nach der Implantation im menschlichen Knie darstellt.

Fig.2 ist eine Vorderansicht der Prothese nach Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht von hinten auf die Prothesenach Fig. 1.

F i g. 4 zeigt den femuralen Teil von oben.

F i g. 5 und 6 sind zw ei Seitenansichten des femuralen Teils.

F i g. 7 zeigt eine Draufsicht des tibialen Teils.

F i g. 8 zeigt eine Druntersicht des tibialen Teils.

F i g. 9 ist eine Seitenansicht des tibialen Teils.

Fig. 10 ist ein Schnitt durch den lateralen kondyloiden Abschnitt des femoralen Teils.

Im einzelnen zeigt in Fig. 1 die Nummer 10 eine vollständige, in das linke Knie implantierte, Kniegelenkprothese mit einem femoralen Teil 12 und einem tihialen Teil 13, und zwar nach chirurgischer Freisetzung des Kniegelenks und geeigneter Präparierung und Osteotomisierung der Oberschenkel- und Schienbeinflächen. Verschiedene Ligamente und Sehnen, welche die Knochen miteinander verbinden und die Gelenkbewegung des Kniegelenks regulieren und bestimmen, sind nicht dargestellt, jedoch wird der allgemeine Umriß des unteren Endes des Oberschenkels und des oberen Endes des Schienbeins gezeigt. Die Bezugsnummern 14 und 16 bedeuten jeweils ein Paar beabstandet angeordneter kondyloider Stützabschnitte, wobei der laterale Sliitzabschnitt mit 14 und der mediale Stützabschnitt mit 16 bezeichnet ist. Die Stützabschnitte sind miteinander durch einen interkondyloiden Abschnitt 18 und einen unsymmetrischen patellaren Flansch 20 verbunden, um die Stabilität zu gewährleisten und die korrekte Ausrichtung der Stützabschnitte 14,16 aufrechtzuerhalten, auch wenn es nach langzeitigem Gebrauch zu einem Wegdriften des Knochens kommt. Die Form jeder Gelenkfläche ist longitudinal durch eine Kurve definiert. Die Kurven der Stützabschnitte 14 und 16 sind nicht identisch, was im einzelnen unter Bezugnahme auf die F i g. 5 und 6 beschrieben wird.

Der femorale Teil umfaßt auch einen Zapfen 22, der sich von einer Innenfläche 24 des lateralen Stützabschnitts 14, sowie einen Zapfen 26, der sich von einer Innenfläche 28 des medialen Stützabschnitts 16 nach

oben erstreckt, um den femoralen Teil 12 im Femur zu verankern. Die innere inferiore Seile des patellaren Flansches 20 ist zu diesem Zweck mit einer Verzahnung 30 ausgestattet, welche ihr ein gewaffeltes Aussehen verleiht.

Die longitudinal verlaufenden Kurven der kondyloiden Stülzabschnitte 14 und 16 sind in besonderer Weise ausgebildet, da jede dieser Kurven verschiedene Krümmungsradien besitzt. Wie in den Fig.5 und 6 gezeigt, hat jede Kurve mindestens drei unterschiedliche Abschnitte. Die Kurve des medialen Stützabschnitts 16 wird in einen vorderen Endabschnitt 32, einen mittleren Abschnitt 34 und einen hinteren Endabschnitt 36 eingeteilt. In gleicher Weise ist die Kurve des lateralen Stützabschnitts 14 in einen vorderen Endabschnitt 38, einen mittleren Abschnitt 40 und einen hinteren Endabschnitl 42 eingeteilt. Jeder Abschnitt kann einen oder mehrere Radien aufweisen, wobei die gleichen Radien für die Endabschnitte 32 und 38 verwendet werden. In ähnlicher Weise haben die Endabschnitte 36 und 42 vorzugsweise identische Radien. Die Krümmungsradien der hinteren Endabschnitte 36 und 42 sind jedoch kleiner als die Krümmungsradien der mittleren und der vorderen Endabschnitte. Wie in Fig.6 gezeigt, ist der Krümmungsradius des mittleren Abschnitts 40 des lateralen Stülzabschnitts 14 bzw. der durchschnittliche Krümmungsradius größer als der Krümmungsradius bzw. der durchschnittliche Krümmungsradius des mittleren Abschnitts 34 des medialen Stützabschnitts 16. Die verschiedenen Abmessungen der lateralen und medialen kondyloiden Kurven, die sich durch einen größeren Krümmungsradius für die laterale kondyloide Kurve als fur die mediale kondyioide Kurve ergeben, fördern die gewünschte Drehbewegung bei Biegung und Streckung.

Während die longitudinal Krümmung der Stützabschnitte 14 und 16 verschieden ist, sind die transversalen Krümmungen der beiden Gelenkflächen identisch. Wie in F i g. 4 gezeigt, besitzt jeder kondyloide Stützabschnitt eine Innenseite 44 und 44' und eine Außenseite 46 und 46'. und das Querschnittsprofil jedes Stützabschnitts 14 und 16 ist durch einen Kreisbogenabschnitt begrenzt, der sich vorwiegend in einer Richtung nach oben und nach innen zur Innenseite 44 in den Bereich erstreckt, der den Kreuzbändern am nächsten liegt.

Wenn die Stützabschnitte 14 und 16 vorne durch einen patellaren Flansch 20 miteinander verbunden sind, bildet sich eine interkondyloide Auskehlung 48, die durch das Zusammenlaufen der nach oben gekrümmten transversalen Abschnitte der Kondylii gebildet wird. Diese Auskehlung ermöglicht ein gesteuertes Zusammenwirken mit dem interkondyiciden erhabenen Abschnitt 19 des tibialen Teils 13, um eine adäquate Gelenkbewegung zu ermöglichen, wobei eine vordere Verschiebung bei der Bewegung des Knies verhindert und ein Weggleiten oder Verändern der Lage des femoralen Teils auf ein Mindestmaß verringert wird.

Der von vorn gesehen, unsymmetrische patellare Flansch 20 vermehrt die Stabilität der Prothese und weist eine konkave Lagerfläche 50 zur Aufnahme der natürlichen Patella oder einer Ersatzpatella auf.

Die zur Simulierung der anatomischen Bewegungscharakteristika des natürlichen Kniegelenks durchgeführte Drehbewegung wird durch Schrägstellung des medialen Stützabschnitts 16 verbessert. Wie in Fig.4 gezeigt, ist der mediale Stützabschnitt 16 in einem nach vorn konvergierenden Winkel von etwa 3 bis 7° angeordnet, bezogen auf die Längsachse A des femoralen Teils 12, wobei der laterale Stülzabschnitt 14 im wesentlichen parallel zur Längsachse A verläuft.
Der tibiale Teil 13 hat eine obere Plateaufläche, die

ίο aus zwei konkaven Gelenkflächen 15 und 17 besteht, wie in Fig. 1 und 7 gezeigt. Wie in Fig.9 dargestellt, besitzt jede der konkaven Flächen 15, 17 eine Kreisbogenkrümmung, deren Radius größer oder gleich ist dem größten Krümmungsradius des entsprechenden kondyloiden Stützabschnitts.

Die Piateauabschniite sind vorn durch einen interkondyloiden erhabenen Abschnitt 19 verbunden, der wesentlich über die Plateauabschnitle hinausragt. Wie in den F i g. 7 und 8 gezeigt, verbindet der interkondyloide Abschnitt 19 die Plateauabschnitte nur am vorderen Teil des Tibia, wodurch eine Öffnung in dem rückwärtigen Bereich zur Aufnahme der Kreuzbänder geschaffen wird. Jeder der Plateauabschnitte ist in einem nach vorn konvergierenden Winkel von 3 bis 7°, bezogen auf die Längsachse B des tibialen Teils 13, angeordnet. Der Konvergenzwinkel sowohl des medialen als auch des lateralen Plateauabschnitts ist im wesentlichen gleich dem Konvergenzwinkel des medialen Stützabschnitts 16. Das transversale Querschnittsprofil der Plateauabschnitte 15 und 17 ist durch einen Viertelkreis 25 begrenzt, der glatt in einen Abschnitt 27 übergeht, der eine horizontale Tangente zum Viertelkreis 25 ist. Der Krümmungsradius des Viertelkreises ist gleich dem entsprechenden transversalen Krümmungsradius der kondyloiden Stützabschnitte 14 und 16. Der Viertelkreis 25 erstreckt sich an den Innenseiten 21 und 2Γ nach oben, wobei innere kondyloide Führungswände 29 und 31 gebildet werden. Die Führungswände 29 und 31 erstrecken sich rundum und längs eines Teils des hinteren Endes jeder Gelenkfläche 15,17.

Zur Implantierung des tibialen Teils 13 in die Tibia ist eine nach unten gerichtete Fixationsflosse 33 vorgesehen, die unter dem interkondyloiden Abschnitt 19 angeordnet ist. um den Tibiateil 13 vorn in der Tibia zu verankern. Darüber hinaus weist der tibiale Teil, wie in den Fig. 3 und 8 gezeigt, ein Paar beabstandet angeordneter Fixationsflossen 37 und 35 auf, die von der Unterseite jedes Plateauabschnitts ausgehen, um den tibialen Teil in einem resezierten Bereich der Tibia weiter zu verankern. Wie im Fall des patellaren Flansches 20 ist der vordere Teil der Unterseite des tibialen Teils 13 mit Verzahnungen 39 und 39' ausgestattet, welche eine feste Verankerung mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels im oberen Ende der Tibia ermöglichen, nachdem die letztere chirurgisch entsprechend vorbereitet worden ist

Die Beschreibung und Zeichnung stellen auf eine Prothese für das linke Knie ab. Eine Prothese für das rechte Knie weist in gleicher Weise einen spiegelbildlich konstruierten femoralen Teil 12 und einen identischen tibialen Teil 13 auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kniegelenkendoprothese mit einem Mittel zur Fixation am Femur aufweisender femoraler. Teil mit zwei beabstandeten, nach vorn konvergierenden, kondyloiden Stützabschnitten, die durch einen interkondyloiden Abschnitt und einen patellaren Flansch miteinander verbunden sind und jeweils eine konvex nach unten gekrümmte Gelenkfläche aufweisen, bei der die longitudinale Krümmung unterschiedliche Radien aufweist und die transversale Krümmung kreisbogenförmig ist und zur Innenseite der Gelenkfläche ansteigt, einem Mittel zur Fixation am Tibia aufweisenden tibialen Teil mit zwei beabstandeten tibialen, eine Gelenkfläche aufweisenden und nach vorn konvergierenden Plateauabschnitten, die durch einen interkondyloiden erhabenen Abschnitt miteinander verbunden sind, wobei die Gelenkfläche longitudinal und transversal eine kreisbogenförmige Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des medialen Stützabschnitts (16) zur Längsachse des femoralen Teils (12) einen Winkel von 3 bis 7° aufweist und die Längsachse des lateralen Stützabschnitts (14) parallel zur Längsachse (A) des femoralen Teils (12) verläuft, die Gelenkflächen der Stützabschnitte (14,16) longitudinal drei unterschiedliche Kurvenabschnitte (32, 34, 36; 38, 40, 42) aufweisen, wobei der Radius der hinteren Kurvenabschnitte (36, 42) kleiner als der der anderen Kurvenabschnitte (32,34; 38,40) ist und der Radius des mittleren Kurvenabschnitts (40) des lateralen Stützabschnitts (14) größer als der des mittleren Kurvenabschnitts (34) des medialen Stützabschnitts (16) ist, die Längsachsen der tibialen Gelenkflächen (15,17) einen Winkel von 3 bis 7° zur Längsachse des tibialen Teiles (13) aufweisen, die tibialen Gelenkflächen (15, 17) transversal an der Innenseite eine kreisbogenförmige Krümmung in Form eines Viertelkreises aufweisen, die in einen geraden Bereich (27) übergeht, und der Radius der longitudinalen Krümmung der tibialen Gelenkflächen mindestens so groß wie der größte Radius des zugeordneten Stützabschnitts (14,16) ist.

2. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Viertelkreiskrümmung (25) der tibialen Gelenkflächen (15, 17) größer sind als die entsprechenden transversalen Radien der kondyloiden Stützabschnitte (14, 16) des femoralen Teils (12).

3. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützabschnitte (14,16) durch einen, von vorn gesehen, unsymmetrischen patellaren Flansch miteinander verbunden sind.

4. Kniegelenkendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Viertelkreiskrümmung (25) gebildete Führungswand (29,31) en der Innenseite (21,21') der tibialen Gelenkflächen (15, 17) kontinuierlich gekrümmt ist.