DE69104180T2 - Prothetische kniescheibekomponente. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft prosthetische Bestandteile zum Ersatz der femuralen Facette der Kniescheibe.
• Bestandteile oder Komponenten dieser Art befinden sich seit einigen Jahren im routinemäßigen Gebrauch, typischerweise, obwohl nicht ausschließlich, als totaler Kniegelenkersatz in Verbindung mit anderen Bestandteilen, um die Kniescheiben- und Schienbeinfacetten des distalen Oberschenkelbeines und ebenfalls die Oberschenkelfacetten- oder Gleitflächen des proximalen Schienbeines zu ersetzen. Gegenwärtig bestehen jedoch Bedenken wegen der zunehmenden Versagensfälle mit solchen Bestandteilen aufgrund ihrer Abnutzung und weiterer Gründe, und dieses trifft nicht zuletzt auf die Kniescheibenbestandteile zu.
• Der Grund für diese Versagensfälle kann zumindest teilweise durch eine neue Analyse des Kniegelenks erklärt werden, die in einer Schrift mit dem Titel "Kinematics and Mechanics of the Cruciate Ligaments of the Knee" von O'Connor J.J. und Zavatsky A., erläutert wird, welche beim Ersten Weltkongress über Biomechanics, Symposium of Biomechanics of Biarthrodial Joints, San Diego, California, 1990. Dieser Artikel wurde nunmehr als Kapitel 25 in entsprechenden Akten veröffentlicht, Vol. 2, Seiten 197-252, herausgegeben von V.C. Mow, A. Ratcliffe und S.L. -Y. Woo, Springer-Verlag, New York, 1990. In jedem Fall nimmt man von dieser Analyse an, daß sie mit der natürlichen Funktion des Kniegelenkes übereinstimmt, wie es bisher beobachtet und verstanden wird, wobei patellare Bestandteile, die bisher eingesetzt worden sind, unzureichend mit dieser Analyse übereinstimmen und die Versagensfälle, was patellare Bestandteile angeht, als Ergebnis dieser Ungereimtheit erklärt werden können.
• Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen prosthetischen, patellaren Bestandteil vorzusehen, der sich mit der in Frage stehenden Analyse besser verträgt, wobei in dieser Hinsicht ein derartiger Bestandteil folgendes umfaßt: einen Fixierungsteil, der zur Befestigung am Knochen einer Kniescheibe ausgelegt ist, und einen eine Fläche bildenden Gelenkteil, der die Rolle der femuralen Facette der Kniescheibe annimmt, wobei die Teile gengeseitig auf solche Weise in Eingriff bringbar sind, daß zwischen ihnen Rotation möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rotation um eine medio-laterale Achse erfolgt.
• Das DE-U-8325767 offenbart ebenfalls einen prosthetischen, patellaren Bestandteil zweiteiliger Form, in der die beiden Teile relativ zueinander drehbar sind, wobei jedoch eine unterschiedliche Rotationsachse involviert ist. Um die Beschaffenheit des vorgeschlagenen Bestandteils und die Analyse auf der er basiert zu verdeutlichen, wird derselbe im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
• Es zeigt:
• Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen in einer sagittalen Ebene und entsprechend unterschiedliche Positionen der Beugungsstreckung, eines Modells des Kniegelenkes, auf dem die Analyse basiert und
• Fig. 4 und 5 ähnliche Darstellungen entsprechend unterschiedlicher Formen des erfindungsgemäßen Bestandteils.
• In den Fig. 1 bis 3 ist das Gelenkmodell in voller Strekkung bzw. 50º Biegung bzw. 100º Biegung gezeigt.
• Der distale Femur bzw. das Oberschenkelbein ist mit 10 bezeichnet und das proximale Schienbein mit 20. Die Kniescheibe ist mit 30 bezeichnet, anhand eines kreisförmigen Bogens, der die femurale Facette darstellt, wobei dieser Bogen bei S zentriert ist und den Femur bzw. das Oberschenkelbein bei Y berührt. Diese Berührungsstelle ist gerade über dem proximalen Äußeren der Trochlea (rollenartiges unteres Gelenkende des Obeschenkelknochens) bei voller Streckung, wie es in Fig. 1 ersichtlich ist, wobei die Trochlea mit 11 bezeichnet ist, während ein kreisförmiger Bogen bei T zentriert ist, und wobei die Berührung in distaler Weise um die Trochlea herum mit der Biegungsbewegung fortschreitet, wie es aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.
• Die übrigen, strukturellen Elemente von direktem Interesse in den Fig. 1 bis 3 sind die Quadriceps(vierköpfig)-Sehne, die mit 40 bezeichnet ist und mit der Patella (Kniescheibe) bei F verbunden ist, wobei die patellare Sehne, die mit 50 bezeichnet ist, und mit ihren gegenüberliegenden Enden an der Patella bzw. Tibia (Schienbein) bei E bzw. R verbunden ist.
• Gemäß der betrachteten Analyse muß die Festlegung der räumlichen Position der Kniescheibe und ihrer Berührung mit dem Femur/Oberschenkel die geometrischen Bedingungen zufriedenstellen, daß der Punkt E in einer konstanten Entfernung von R bleibt, daß der Punkt Y auf der Linie vom Zentrum S liegt, die senkrecht zum Femur ist, und daß die Quadriceps-Sehne im wesentlichen parallel zum Femur bleibt, über den sie verläuft. Diese Bedingungen sind jedoch nicht ausreichend bestimmend und es ist zusätzlich angemessen, die mechanische Bedingung anzuwenden, daß die Aktionslinien der auf die Kniescheibe wirkenden Kräfte sich schneiden. Zu diesem Zweck sollten sich die Aktionslinien der Kräfte in den beiden Sehnen an der Aktionslinie S-Y der patello-femuralen Kraft schneiden, wobei diese Schnittstelle mit P bezeichnet ist.
• Das Ergebnis dieser Bedingungen im Hinblick auf die Patellaposition ist nicht nur, daß sich der Punkt Y in distaler Richtung und hinter am Femur bewegt, wie es zu erwarten ist, sondern der Punkt Y bewegt sich ebenfalls proximal während des Biegens an der Patella. Die letztere Bewegung involviert die Rotation der Patella um eine medio-laterale Achse, was als Konsequenz der mechanischen Bedingung wesentlich ist. Allgemein gesagt, besitzen vorbekannte Kniescheibenkomponenten eine festgelegte Geometrie, oder zumindest besitzen sie keine eingebaute Rotationsfähigkeit um eine medio-laterale Achse, und können deshalb lediglich auf diese Weise sich gemeinsam mit der übrigen Kniescheibe drehen, an der sie befestigt sind. Dementsprechend besitzen solche Komponenten, ähnlich wie die natürliche Kniescheibe, eine sich verändernde Verbindung zum Femur, und da diese Komponentenberührung in ihrer Art nach in Abwesenheit jeglichen dazwischenliegenden weichen Gewebes direkt ist, besitzt die Berührung eine wirksame Linien- oder Punktform mit einer konsequenten Tendenz der schnellen Abnutzung. In dieser Verbindung dürfte es einleuchten, daß jeglicher Versuch, eine angemessenere Verbindung oder Eingriff zu diesem Zweck durch geeignete Wahl der Oberflächengeometrie vorzusehen, unvermeidbar ungünstig auf die Fähigkeit der Komponente einwirkt, sich in einer angemessenen Weise relativ zum Femur zu gleiten und zu drehen, während sich der Berührungspunkt Y entlang und um ihn herum während der Biegungsstreckung bewegt.
• Die vorliegende Erfindung lindert diese Situation, indem tatsächlich eine Kniescheibenkomponente zweiteiliger Form vorgesehen wird, als Fixierungs- und Gelenkteil mit einer Schnittfläche zwischen den beiden Teilen, die die Rotation oder Drehung um eine medio-laterale Achse ermöglicht. Im Gebrauch einer solchen Komponente kann der Befestigungs- oder Fixierungsteil sich mit der übrigen Kniescheibe drehen, um die mechanische Bedingung zu erfüllen, während die patello-femurale Kraft durch den Gelenkteil ausgeübt wird, ohne daß jedoch der letztere Teil sich zu diesem Zweck drehen muß. Die femurale Facetten- oder Gleitfläche dieses Gelenkteils stimmt deshalb in ihrem Eingriff bzw.ihrer Berührung mit dem Femur besser überein und ist offen gegenüber einer größeren Geometriefreiheit in ihrem Design, um eine erhöhte Übereinstimmung in diesem Eingriff bzw. der Verbindung zu schaffen.
• Die beiden Teile der Komponente/Bestandteil sind vorteilhafterweise in generell konkaver Weise relativ zur Facettenfläche kombiniert, sie können jedoch auch eine konvexe Nahtstelle besitzen, wie es entsprechend in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, um die gewünschte Rotationsfähigkeit vorzusehen. Als Ergebnis dieser Fähigkeit kann die femurale Facette oder Gleitfläche konkav sein, wie es in sagittaler Weise aus diesen Figuren ersichtlich ist, wobei der Fixierungs- und Gelenkteil mit 130 bzw. 230 bezeichnet ist, wobei die Teile durch Hinzufügung a in Fig. 4 und b in Fig. 5 unterschieden sind. Die Teile 130 und 230 bestehen typischerweise aus Metall- bzw. Kunststoffmaterial in Verbindung mit einer femuralen Metallkomponente.
• Ferner kann sich die Bogenlinie der Schnittflächengeometrie lediglich in einer einzigen Dimension erstrecken, sie ist jedoch vorteilhafterweise von einer wirksamen sphärischen Form, die sich in zwei Dimensionen erstreckt. Während eine einfach abgebogene Geometrieschnittfläche ausreichend ist, so erfordert sie die Befestigung der Komponente in einer besonderen Orientierung. Ferner ermöglicht das Vorsehen einer sphärischen Schnittfläche die Rotation nicht nur um eine medio-laterale Achse, wodurch die Komponente besser aufgenommen wird und anderen Rotationen in der Kniegelenkfunktion gerecht wird, die z.B. um die Längsachse des Gelenks durch Femur und Tibia während der Biegungsstreckung auftreten.
• Zusätzlich kann, während es nicht in dem Ausmaß wesentlich ist, daß er zwischen dem Fixierungsteil und Femur im Gebrauch gehalten wird, der Gelenkteil der vorgeschlagenen Komponente mit dem zugehörigen Fixierungsteil gefangen gehalten werden, oder sonstwie in seinem Bewegungsausmaß relativ zu letzterem eingeschränkt sein, um dem Risiko einer Verrenkung oder Verschiebung vorzubeugen oder zu reduzieren. Geeignete Anordnungen für diesen Zweck können denen gleichen, die vorher zur Verwendung in prosthetischen Kniegelenkvorrichtungen vorgeschlagen worden sind, die sog. Miniskuskomponenten umfassen und generell der Patentbeschreibung Nr. GB 1534263/US 4085466 entsprechen.
• Die Umarbeitung der Fixierungsteile zur Befestigung am Knochen kann jeglich geeigneter Form sein.

Claims (4)

1. Prosthetischer patellarer Bestandteil, umfassend einen Fixierungsteil (130a; 130b), der zur Befestigung am Knochen einer Kniescheibe ausgelegt ist, und einen eine Fläche bildenden Gelenkteil (230a; 230b), der die Rolle der femoralen Facette der Kniescheibe annimmt, wobei die Teile gengeseitig auf solche Weise in Eingriff bringbar sind, daß zwischen ihnen Rotation möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rotation um eine medio-laterale Achse erfolgt.
2. 2. Bestandteil nach Anspruch 1, bei dem die Teile über Grenzflächen gegenseitig in Eingriff bringbar sind, die eine relativ zur genannten femoralen Facette konkave Form besitzen.
3. 3. Bestandteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Teile über sphärisch geformte Grenzflächen gegenseitig in Eingriff bringbar sind.
4. 4. Bestandteil nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die femorale Facette ein konkaves Sagittal-Profil aufweist.