DE69715264T2

DE69715264T2 - Knochenprothese

Info

Publication number: DE69715264T2
Application number: DE69715264T
Authority: DE
Inventors: Decarlo, Jr.; Douglas G. Noiles
Original assignee: Joint Medical Products Corp
Current assignee: Joint Medical Products Corp
Priority date: 1996-01-04
Filing date: 1997-01-03
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2017-01-04
Also published as: CA2193913C; EP0782842A2; DE69715264D1; AU7650996A; EP0782842A3; JPH09294755A; CA2193913A1; US6702822B1; JP3986602B2; US6152963A; EP0782842B1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Prothesen, die in einem Knochen implantiert werden, und insbesondere ein verbessertes System zum Vorbereiten einer Vertiefung zum Aufnehmen der Prothese und verbesserte Ausgestaltungen von Prothesen zum Gebrauch bei solchen Vertiefungen.

Hinterrund der Erfindung

Verschiedene Ausgestaltungen von Prothesen wurden vorgeschlagen und zum Implantieren von Prothesen in Knochen benutzt; vgl. z. B. Noiles, US-Patent Nr. 4 219 893 (vgl. Fig. 7 bis 9); Meyer, US-Patent Nr. 4 549 319; Noiles, US-Patent Nr. 4 790 852; Penenberg et al., US-Patent Nr. 4 808 185; Noiles, US-Patent Nr. 4 846 839; Lumen; US-Patent Nr. 5 002 578 und das C-2 Conical CollarTM Hip System der Kirschner Medical Corporation, Timonium, Maryland, 21093.
Im Überblick werden eine oder mehrere Vertiefungen an dem Knochenende zum Aufnehmen der Prothese vorbereitet. Die Prothese wird anschließend in die vorbereitete Vertiefung eingesetzt und durch eine mechanische Passung oder in einigen Fällen durch einen Knochenzement in der Lage gehalten. Die anfängliche Passung zwischen der Prothese und dem Knochen ist hinsichtlich des Langzeiterfolges der Prothese, insbesondere bei einer mechanischen Passung, kritisch.
Zwei grundlegende Kriterien, die für eine Prothese und ihre Vertiefung zutreffen sollten, sind: (1) ein sicherer Kraftübertrag von der Prothese zu dem Knochen (vgl. Meyer, US-Patent Nr. 4 549 319) und (2) eine aufnahmebereite Ausgestaltung der Vertiefung, um eine akkurate Passung mit der Prothese zu erzielen (vgl. Noiles, US-Patent Nr. 4 790 852).
Hinsichtlich des ersten Kriteriums muß die Kraft wirksam von der Prothese auf den kortikalen (festen/stabilen) Knochen übertragen werden und insbesondere auf den kortikalen Knochen an dem äußeren Ende des Knochens, beispielsweise dem proximalen Ende des Femurs in dem Fall einer femoralen Komponente eines Hüftgelenks, dem distalen Ende des Femurs in dem Fall einer femoralen Komponente eines Kniegelenkes und dem proximalen Ende des Schienbeins in dem Fall der Schienbein-Komponente eines Kniegelenks.
In dem Fall von Kniegelenken ist es auch eine übliche Praxis, daß, anstelle einer direkten Kraftübertragung auf den kortikalen Knochen, eine Prothese hauptsächlich an eine Knochenschwammsubstanz angrenzt und die Kraftübertragung von der Knochenschwammsubstanz zu dem kortikalen Knochen erfolgt. In solchen Fällen muß die Knochenschwammsubstanz eine ausreichende strukturelle Festigkeit besitzen, um der daran anliegenden Kraft standzuhalten.
Die Anwendung von Kräften in physiologischen Größenordnungen auf Knochen fördert das Knochenwachstum in dem Bereich, an dem die Kräfte angewandt werden. Die Kraftübertragung auf den kortikalen Knochen an dem Knochenende führt daher zum Knochenwachstum in diesem kritischen Bereich. Wenn das Ende des Knochens nicht belastet ist, kann eine Knochenresorption in diesem Bereich auftreten. Dies führt zu einer verringerten Menge von Knochen, was für sich genommen unerwünscht ist und insbesondere problematisch ist, wenn die Knochenprothese versagen sollte und ersetzt werden muß.
Hinsichtlich des zweiten Kriteriums, muß für einen wiederholbaren Erfolg die Vertiefung für die Prothese in einer präzisen und reproduzierbaren Art und Weise erstellt werden. Der Vorgang der Vorbereitung der Vertiefung wird vorzugsweise den anatomischen Unterschieden zwischen den Patienten angepaßt. Darüber hinaus sind durch den chirurgischen Ort keine komplizierten Verfahren zum Vorbereiten der Vertiefung, um eine Prothese im Knochen zu implantieren, ungünstig.
Frühere Techniken haben diese zwei Kriterien mehr oder weniger erfüllt. Die Belastung an dem äußeren Ende des Knochens war in vielen Fällen keine natürliche Folge der Prothesenausgestaltung. Hinsichtlich der Knochenvorbereitung erfordern viele Prothesen Vertiefungen, deren Ausgestaltung sich nicht für eine präzise spanabhebende Bearbeitung eignen. Die Kriterien zur Belastung und Knochenvorbereitung führten oft zu Kompromissen hinsichtlich anderen wünschenswerten Kriterien. Beispielsweise die Möglichkeit, eine einstückige Prothese vorzusehen, die entweder in dem rechtsseitigen oder linksseitigen Knochen des Patienten benutzt werden kann, war mit Prothesen aus dem Stand der Technik problematisch.
In WO 94/12124 wird eine Prothese gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

In Anbetracht des vorgenannten Standes der Technik ist es ein Ziel der Erfindung, eine Prothese und eine Ausgestaltung der Vertiefung zur Verfügung zu stellen, welche die Belastung des harten Knochens des Patienten an dem äußeren Ende des Knochens, in dem die Prothese implantiert wird, maximiert.
Es ist ein zusätzliches Ziel der Erfindung, eine Vertiefung zur Verfügung zu stellen, deren Geometrie leicht spanabhebend in dem Knochen des Patienten mit einem hohen Grad von Präzision bearbeitet werden kann und welche gleichzeitig eine gute Entsprechung zu der Form des harten Knochens des Patienten an dem Ende des Knochens bildet, wie z. B. eine gute Entsprechung mit der Wandform des Femurs vor dem Calcar für eine femorale Hüftprothese.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine einstückige neutrale (symmetrische) Prothese zur Verfügung zu stellen, die sowohl bei rechtsseitigen als auch linksseitigen Knochen benutzt werden kann. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, dieses Ziel mit der Entfernung eines Minimums von hartem Knochen zu erweichen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Prothese zur Verfügung zu stellen, die entweder in einer antevertierten, neutralen oder retrovertierten Orientierung implantiert werden kann. In Verbindung mit diesen Zielen ist es ein weiteres Ziel, die Knochenentfernung für jede dieser Orientierungen zu minimieren.
Um diese und andere Ziele zu erreichen, stellt die Erfindung eine Prothese zum Implantieren in einem Knochen gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
Die Erfindung stellt außerdem ein System gemäß Anspruch 9 zur Verfügung.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 dargelegt.
Wie nachfolgend im Detail diskutiert wird, erreichen die Prothesen mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die beiden Ziele der hohen Kraftübertragung auf das Ende des Knochens und der präzisen Passung mit der vorbereiteten Vertiefung in dem Knochen leicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Hüft-Femoral-Prothese, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Prothese der Fig. 1. Diese Ansicht entspricht einer Vorderansicht, wenn die Prothese in dem linken Femur eines Patienten implantiert ist.
Fig. 3 ist eine Mittelansicht der Prothese der Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Aufsicht der Prothese der Fig. 2.
Fig. 5 ist eine Ansicht der Prothese der Fig. 2 von unten, teilweise im Schnitt entlang der Linien 5-5 in Fig. 2. Diese Figur zeigt, daß die Summe der Radien R1 und R2 der knochenanliegenden Oberflächen der Körper 18 und 20 größer ist als der Abstand D zwischen den Achsen 22 und 24 für wenigstens einen transversalen Querschnitt durch die Prothese.
Fig. 6 und 7 sind Aufsichten der Prothese der Fig. 1, die in einer typischen Orientierung in dem linken (Fig. 6) und dem rechten (Fig. 7) Femur eines Patienten implantiert ist. Die Ansichten, die in diesen Figuren gezeigt sind, beziehen sich auf einen hinteren Aspekt der femoralen Gelenkfortsätze 10 des Knies.
Fig. 8 und 9 sind Aufsichten eines linken Femur eines Patienten, welcher vorbereitet wurde, um eine Prothese der Fig. 1 aufzunehmen. Fig. 8 entspricht der normalen Vorbereitung des Knochens, um eine Anteversion des Halses der femoralen Prothese gegenüber den femoralen Gelenkfortsätzen 10 zu bilden. Fig. 9 entspricht einer Vorbereitung des Knochens, welche ungefähr 7º einer Retroversion des Halses der femoralen Prothese gegenüber den femorelen Gelenkfortsätzen 10 liefert.
Fig. 10 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Prothese der Erfindung, in der einer der konusartigen, knochenanliegenden Körper der Prothese ein konkaves Profil aufweist.
Fig. 11 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Prothese, die zur Benutzung als Schienbeinkomponente eines Kniegelenkes geeignet ist.
Fig. 12 zeigt ein Instrument zur Benutzung beim Erzeugen einer Vertiefung in einem Knochen eines Patienten, um die Prothese der Fig. 1 aufzunehmen.
Fig. 13 und 14 sind Aufsichten eines linken Femurs eines Patienten. Die Figuren vergleichen die Ausgestaltungen der vorbereiteten Vertiefungen zum Aufnehmen einer Prothese aus dem Stand der Technik (Fig. 13) und der Prothese der Fig. 1 (Fig. 14).
Fig. 15 und 16 sind perspektivische Ansichten der Vertiefungen der Fig. 13 bzw. 14.
Fig. 17 ist eine Aufsicht des linken Femurs eines Patienten, der zur Orientierung einer Prothese aus dem Stand der Technik so vorbereitet ist, daß er einen größeren Grad einer Anteversion besitzt, als dies die normale Orientierung der Prothese gegenüber der Anatomie eine Knochen eines Patienten liefern würde.
Fig. 18 ist eine Ansicht des Femurs der Fig. 17 entlang der Linien 18-18 in Fig. 17 von unten.
Fig. 19 ist eine Aufsicht eines linken Femurs eines Patienten, der für eine Orientierung der Prothese der Fig. 1 so vorbereitet ist, daß er einen größeren Grad einer Anteversion aufweist als dies die normale Orientierung der Prothese gegenüber der Anatomie eines Knochens eines Patienten liefern würde.
Fig. 20 ist eine Ansicht des Femurs der Fig. 19 von unten entlang der gleichen Richtung wie die Linien 18-18 in Fig. 17.
Die vorhergehenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingefügt sind und einen Teil davon bilden, stellen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Grundzüge der Erfindung. Es sollte natürlich verstanden werden, daß sowohl die Zeichnungen als auch die Beschreibung nur erklärend sind und die Erfindung nicht beschränken.
Die in den Figuren benutzten Bezugszeichen entsprechen folgendem:
10 femorale Gelenkfortsätze des Knies
13 femoreale Hüftprothese
14 Hals
16 Schaft
18 erster konusförmiger (konusartiger) Bereich der proximalen knochenanliegenden Oberfläche
20 zweiter konusförmiger (konusartiger) Bereich der proximalen knochenanliegenden Oberfläche
22 Achse des ersten Konus 18
24 Achse des zweiten Konus 20
26 Schnittlinie zwischen dem Konus 18 und dem Konus 20
28 femoraler Knochen
30 Längsachse des femoralen Knochens
32 Instrument zum Schneiden einer Vertiefung 200
34 Grundkörper des Instruments 32
36 Führungsteil des Instruments 32
38 Schaft des Instruments 32
40 konischer Schneider des Instruments 32
42 Anschlag des Instruments 32
44 Calcar-Bereich des Femurknochens 28
46 Linie tangential zu den Gelenkfortsätzen 10
48 Linie durch den Mittelpunkt des Calcar-Bereichs 44
50 Linie parallel zur Linie 46
52 Knochenentfernungsbereich der vorderen Wand des Femurs
54 Knochenentfernungsbereich der hinteren Wand des Femurs
56 Knochenentfernungsbereich der hinteren Wand des Femurs
58 konkaves Profil des konusartigen Körpers
60 konusartiger Körper der Schienbeinprothese
62 konusartiger Körper der Schienbeinprothese
64 konusartiger Körper der Schienbeinprothese
180 konische Vertiefung für den Konus 18
200 konische Vertiefung für den Konus 20

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Obgleich die Erfindung mit verschiedenen Prothesen ausgeführt werden kann, liegt eine bevorzugte Anwendung bei femoralen Hüftprothesen. Daher wird sich die anfängliche Beschreibung der Erfindung auf solche eine Prothese beziehen, wobei jedoch zu verstehen ist, daß diese Beschreibung nicht dafür bestimmt ist, den Umfang der Erfindung zu beschränken.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen die Struktur einer femoralen Hüftprothese 13, die erfindungsgemäß ausgebildet ist. Die Prothese umfaßt einen Hals 14 zum Aufnehmen der Kugel (nicht gezeigt) der Prothese und einen länglichen Schaft 16, der sich in den Schaft des Femurs des Patienten erstreckt, wenn die Prothese implantiert ist. Die Orientierung des Halses 14 gegenüber der Prothese 13 ist vorzugsweise neutral hinsichtlich einer Anteversion/Retroversion. Das heißt, die Prothese ist vorzugsweise symmetrisch gegenüber einer Längsebene durch den Hals. Wie nachfolgend diskutiert wird, ermöglichst dies, daß die Prothese mit verschiedenen Anteversions-/Retroversionswinkeln sowohl bei rechten als auch bei linken Femurs benutzt werden kann, wodurch die Erfordernisse einer Lagerung reduziert werden, d. h. es besteht eine geringere Notwendigkeit zum separaten Herstellen, Versenden und Einlagern von Prothesen für Links, für Rechts und für spezielle Umstände.
Die knochenanliegende Oberfläche der Prothese 13 umfaßt einen ersten konusförmigen (konusartigen) Abschnitt 18 und einen zweiten konusförmigen (konusartigen) Abschnitt 20. Der Einfachheit halber werden diese Abschnitte hier als erster Konus 18 und zweiter Konus 20 bezeichnet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt der erste Konus 18 eine Achse 22, die in diesem Fall der Längsachse der Prothese, wie sie durch den Schaft 16 festgelegt wird, entspricht, und der zweite Konus 20 besitzt eine Achse 24, die parallel zur Achse 22 liegt, jedoch nicht kollinear zu dieser ist. Wenn diese Prothese implantiert ist, liegt die Achse 22 im wesentlichen entlang der Längsachse 30 des Oberschenkelknochens 28 (vgl. Fig. 17).
Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt der Konus 18 einen Konusspitzenwinkel α und der Konus 20 einen Konusspitzenwinkel β. Die Konuswinkel und die Abstände der Achsen 22 und 24 in den Fig. 1 bis 5 liegen so, daß sich die Konen 18 und 20 entlang einer Linie 26 schneiden.
Bei der Ausführung der Erfindung können verschiedene Konuswinkel und Achsenabstände benutzt werden. Im Fall einer Hüft-Femoral-Prothese ist der Konuswinkel α vorzugsweise etwa 6º, der Konuswinkel β liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 60º bis etwa 120º und der Abstand zwischen den Achsen 22 und 24 wird vorzugsweise so gewählt, daß die Spitze des Konus 20 in der Nähe der Oberfläche des Konus 18 liegt.
Wie später vollständig beschrieben wird, liegt einer der Vorteile der Erfindung darin, daß sie eine Flexibilität in der Winkelorientierung der Prothese 13 um die Längsachse des Knochens des Patienten ermöglicht. Der Konuswinkel β ist im Hinblick auf dieses Orientierungsmerkmal ausgewählt.
Insbesondere größere Konuswinkel erzeugen einen flachen Konus 20, der eine größere Flexibilität in der Winkelorientierung ermöglicht, ohne die Integrität des Knochens des Patienten zu beeinträchtigen. Auf der anderen Seite sorgen kleine Konuswinkel für einen größeren Halt in dem Knochenende des Patienten, der für einige Anwendungen erforderlich sein kann. Solche kleineren Konuswinkel bieten eine geringere Flexibilität hinsichtlich der Winkelorientierung.
Die jeweiligen Konuswinkel für irgendeine spezielle Anwendung können durch Fachleute aus der Offenbarung hierin und den speziellen Erfordernissen für eine jeweilige Anwendung der Erfindung ermittelt werden. In den Fig. 1 bis 5 wird der Konus 20 mit einem beispielhaften Konuswinkel von 90º gezeigt, welcher einen beträchtlichen Grad an Flexibilität bei der Winkelorientierung im Vergleich zu Prothesen aus dem Stand der Technik bietet (vgl. nachfolgende Diskussion der Fig. 13 bis 20).
Die Implantion der Prothese 13 in einem Knochen eines Patienten erfordert die Vorbereitung von zwei angrenzenden konischen Vertiefungen 180 und 200 (vgl. Fig. 8 und 16), um die Konen 18 bzw. 20 aufzunehmen. Die Vertiefung 180 liegt entlang der Längsachse 30 des Oberschenkelknochens 28 und wird unter Verwendung einer konventionellen konischen Reibahle vorbereitet (vgl. z. B. Fig. 4 bis 5 des US-Patents Nr. 4 790 852). Die longitudinale Lage der Vertiefung 180 entlang der Achse 30 wird im Hinblick auf die endgültige Lage der Prothese 13, welche die Konen 18 und 20 umfaßt, zu dieser Achse gewählt. Daher umfaßt die konische Reibahle, die zur Vorbereitung der Vertiefung 180 benutzt wird, vorzugsweise Einrichtungen zum Anzeigen der Tiefe der Reibahle gegenüber dem Knochenende des Patienten.
Obgleich die vorhergehende Diskussion im Hinblick auf geometrische Konen beschrieben wurde, sollte verstanden werden, daß die konusartigen Körper 18 und 20 nicht auf solche Formen begrenzt sind. Vielmehr braucht jeder dieser Körper nur allgemein konusförmig zu sein und eine solche Form zu besitzen, so daß die Vertiefung, die den Körper aufnimmt, durch ein Schneidwerkzeug erzeugt werden kann, das sich um eine feste Achse dreht.
Die konusartige Form ist wichtig, da dadurch ermöglicht wird, daß sich die Prothese zu dem harten Knochen in dem Bereich des Knochenendes des Patienten erstreckt. Das heißt, der Prothese wird ein Längsquerschnitt an dem Knochenende gegeben, der ähnlich dem Längsprofil des harten Knochens an diesem Ende ist. Eine sphärische Form des Typs, der in dem US-Patent Nr. 4 808 185 benutzt wird, hat diese Eigenschaft nicht.
Die Möglichkeit, in einer Vertiefung aufgenommen zu werden, die durch ein Schneidwerkzeug erzeugt wird, das sich um eine feste Achse dreht, ist wichtig, da dies bedeutet, daß eine sehr gute Passung zwischen der Prothese und der Vertiefung unter realistischen Bedingungen, wie sie in einem Operationsraum vorliegen, erzielt werden.
Fig. 10 stellt einen Körper 20 dar, der eine solche konusartige Form besitzt. Der Körper 20 dieser Figur besitzt ein konkaves Längsprofil 58, welches in einigen Fällen der Innenfläche des harten Knochens noch genauer entsprechen kann, als ein echter geometrischer Konus. Dies wäre nicht richtig für ein konvexes Längsprofil. Daher besitzen die erfindungsgemäßen Prothesen konusartig geformte Körper oder Bereiche, deren Längsprofile entweder gerade oder konkav sind.
Für den allgemeineren Fall von konusartigen Körpern, im Gegensatz zu Körpern, die echte Konen sind, können die relativen Formen der Körper eher durch ihre gesamten Längsprofile beschrieben werden, als durch ihre Konuswinkel. Allgemein ausgedrückt verringert sich die Größe der Oberfläche und der Durchmesser eines konusartigen Körpers 20 schneller als die der konusartigen Körper 18 in der Richtung weg von dem Ende des Knochens, in dem sie implantiert sind.
In den meisten Fällen werden der transversale Querschnitt der Prothese und der Vertiefung in dem Bereich des Knochenendes zwei sich schneidende runde Abschnitte mit verschobenen Mittelpunkten umfassen.
Die Vertiefung 200 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Instruments 32, das in der Fig. 12 gezeigt ist, vorbereitet. Das Instrument besitzt einen Körper 34, dessen äußere Oberfläche einen konisch geformten Abschnitt umfaßt, der in der konischen Vertiefung 180 sitzt.
Der Körper 34 trägt Führungsbauteile 36. Ein Schaft 38, welcher ein Schneidewerkzeug 40 an seinem distalen Ende trägt, ist in dem Führungsbauteil 36 drehbar und verschiebbar. Der Schaft 38 wird gedreht und in dem Knochen des Patienten durch konventionelle Einrichtungen, wie ein T-Handstück (nicht gezeigt), vorgeschoben. Ein Anschlag 42 ist an dem Schaft 38 befestigt und legt den Endpunkt des Vorschubs des Schneidwerkzeugs 40 fest, so daß die räumlichen Verhältnisse der Vertiefungen 180 und 200 zu denen der Konen 18 und 20 passen.
Das Instrument der Fig. 12 kann benutzt werden, um eine Vertiefung in dem Knochen eines Patienten für verschiedene Orientierungen des Halses 14 der Prothese gegenüber dem verbleibenden Calcar-Bereich 44 des Femurs des Patienten vorzubereiten. Die Fig. 8 bis 9, 14, 16 und 19 bis 20 stellen einige der Möglichkeiten dar.
In jeder dieser Figuren wird der verbleibende Calcar-Bereich 44 mit einem Anteversionsgrad von etwa 7º gegenüber der Linie 46 gezeigt, die tangential zu den Gelenkfortsätzen 10 liegt. Das heißt, die Linie 48, welche durch den Mittelpunkt des Calcar-Bereichs 44 führt und die Längsachsen 30 schneidet, ist um 7º entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber der Linie 50 gedreht, welche parallel zur Linie 46 liegt und ebenfalls die Längsachse 30 schneidet. (Diese geometrische Konstruktion wird nur zum Zweck der Darstellung gegeben, da es, wie im Stand der Technik bekannt ist, eine beträchtliche Variation in Versionswinkeln und der Anatomie von menschlichen Hüften gibt.) Der Einfachheit halber wird auf eine Prothese, deren Hals 14 entlang der Linie 48 liegt, mit einer Anteversion von 7º Bezug genommen.
Die mittlere Anteversion des natürlichen femoralen Kopfes des Femurs ist größer als 7º, da sich der natürliche Hals in einer Richtung nach vorne dreht, wenn er sich aus dem Calcar- Bereich erstreckt. Für viele Patienten liegt die Anteversion des natürlichen femoralen Kopfes in dem Bereich von etwa 12º bis etwa 15º. Daher ist es in der Praxis üblicherweise erwünscht, den Hals 14 der Prothese 13 auf einen größeren Anteversions-Betrag zu orientieren als derjenige des verbleibenden Calcar-Bereich 44, beispielsweise zwischen etwa 12º und etwa 15º entgegengesetzt im Uhrzeigersinn von der Linie 50 für den linken Femur.
Diese allgemein bevorzugte Orientierung des Halses 14 der Prothese 13 ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Insbesondere Fig. 6 zeigt eine Implantation der Prothese 13 in dem linken Femur eines Patienten bei 15º Anteversion und Fig. 7 zeigt eine Implantation in dem rechten Femur wieder bei 15º Anteversion. Fig. 8 zeigt eine Knochenvorbereitung für die Implantation gemäß Fig. 6. Die Knochenvorbereitung für die Implantation gemäß Fig. 7 ist spiegelbildlich zu der von Fig. 8.
Eine Vertiefung, die benutzt wird, um für eine relativ extreme Orientierung des Halses 14 der Prothese 13 zu sorgen, ist in Fig. 9 gezeigt. In diesem Fall ist der Hals der Prothese, wenn sie implantiert ist, um 7º gegenüber der Linie 50 retrovertiert. Obgleich solch eine Orientierung im allgemeinen ungewöhnlich ist, kann sie für einige Patienten benötigt werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß wahrscheinlich während der Vorbereitung des Knochens für diese Orientierung der Prothese etwas der hinteren Wand des Femur entfernt wird (vgl. Bereich 52 in Fig. 9). Aufgrund der geringen Tiefe der konusartigen Vertiefung 200 bietet jedoch der verbleibende Knochen noch einen starken strukturellen Halt für die Prothese.
Eine Vertiefung, die benutzt wird, um für eine andere, relativ extreme Orientierung des Halses 14 der Prothese 13 zu sorgen, ist in Fig. 19 gezeigt. In diesem Fall ist der Hals der Prothese, wenn sie implantiert ist, um mehr als 15º gegenüber der Linie 50 antevertiert. Während der Vorbereitung des Knochens für diese Orientierung der Prothese tritt wahrscheinlich wieder eine Entfernung der Wand des Femurs auf, insbesondere tritt wahrscheinlich eine Entfernung eines kleinen Teils der vorderen Wand auf (vgl. Bereich 54 in den Fig. 19 und 20). Der verbleibende Knochen bietet jedoch wieder einen festen strukturellen Halt für die Prothese, da die Aufweitung des Knochens in dem Bereich 54 in der gleichen Richtung liegt, wie die Aufweitung des Konus 20. Dies ist insbesondere so, weil die Kraft von der Prothese auf den Knochen in dem Calcar-Bereich nach hinten gerichtet ist, wo die äußere Wand des Femurs noch intakt ist. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Orientierung gemäß Fig. 19 häufiger sein wird als die Orientierung gemäß Fig. 9.
Bezeichnenderweise kann eine einzelne neutrale Prothese für alle Orientierungen, die in den Fig. 6 bis 9 und 19 gezeigt sind, sowie für verschiedene Orientierungen innerhalb und jenseits dieser Darstellungen benutzt werden. Wie vorhergehend diskutiert, ist die Prothese 13 vorzugsweise symmetrisch gegenüber dem Hals 14, d. h. die Prothese besitzt eine neutrale Version. Durch die Benutzung eines Konus 20, der relativ flach ist, kann solch eine Prothese mit neutraler Version sowohl für den rechten als auch für den linken Femur, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, und für relativ extreme Orientierungen der Prothese, wie in Fig. 9 und 19 dargestellt, benutzt werden. Insbesondere gestattet der flache Konus 20 Winkelvariationen der Prothesenlage um die Achse 30 in dem Calcar-Bereich des Knochens, ohne bei der strukturellen Festigkeit des Knochens oder der Fixierung der Prothese Kompromisse einzugehen.
Dieser "Flachheits"-Aspekt der Erfindung ist in den Fig. 13 bis 16 dargestellt, die einen Femur zeigen, der zum Aufnehmen der erfindungsgemäßen Prothese vorbereitet ist (Fig. 14 und 16), und einen Femur, der zum Aufnehmen einer Prothese aus dem Stand der Technik vorbereitet ist (Fig. 13 und 15.) Wie in diesen Figuren dargestellt ist, neigt die knochenanliegende Oberfläche der erfindungsgemäßen Prothese in dem Calcar-Bereich dazu, aufgrund der Flachheit des Konus 20 ebenso sehr "auf dem Knochen" wie "in dem Knochen" zu liegen. Diese Geometrie fördert ferner die günstige Knochenbelastung an dem Knochenende.
Auf der anderen Seite liegt bei einer Prothese aus dem Stand der Technik die knochenanliegende Oberfläche der Prothese in dem Calcar-Bereich klar "in dem Knochen". In Folge dessen führt eine Drehung dieses Teils der Prothese aus dem Stand der Technik, um für eine zusätzliche Anteversion zu sorgen, zu der Entfernung einer nicht annehmbaren Menge der vorderen Wand des Femur, wie in der Fig. 18 gezeigt (vgl. 56 in Fig. 18).
Anders ausgedrückt, wenn die Geometrie der Prothese aus dem Stand der Technik bei einer einstückigen, neutralen Prothese benutzt wird und diese Prothese in eine Orientierung mit einer größeren Anteversion ausgerichtet wird als die des Calcar-Bereichs, müßte man mehr Knochen an einem kritischen Ort entfernen als für eine vergleichbare Prothese, die gemäß der Geometrie der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
Die Möglichkeit, eine einzelne, neutrale Prothese für verschiedene Orientierungen zu benutzen, ist ein signifikanter Vorteil der Erfindung, da die Kosten bei der Herstellung, dem Versand und der Lagerung gegenüber der Benutzung von recht- und linksseitigen Prothesen verringert werden. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Prothese eine größere Breite von Orientierungen, im Vergleich zu links- und rechtsseitigen Prothesen mit einer einzigen Orientierung.
Weiterhin stellt die Erfindung den Vorteil dieser Mehrfachorientierung bei einer einstückigen Prothese zur Verfügung, im Gegensatz zu einer modularen Prothese (vgl. US-Patent Nr. 4 790 852). Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Geometrie mit den zwei Konen auch bei modularen Prothesen benutzt werden kann, wenn dies gewünscht ist.
Obgleich es nicht bevorzugt ist, kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit linksseitigen und rechtsseitigen Prothesen mit antevertierten Hälsen benutzt werden, wenn dies gewünscht ist.
Fig. 11 zeigt eine Anwendung der Erfindung bei einer zum Schienbein gehörenden Knieprothese. In diesem Fall umfaßt die Prothese drei konusartige Körper 60, 62 und 64. Wie in dieser Figur gezeigt, besitzen die Körper 62 und 64 die gleiche Form. Wenn es gewünscht ist, können auch verschiedene Formen für diese Körper benutzt werden.
Zusätzlich zu Hüftgelenken und Schienbeinkomponenten von Kniegelenken kann die Erfindung auch für verschiedene andere Gelenke benutzt werden, wie z. B. einer zum Oberarm gehörenden Komponente einer Schultergelenkprothese, der femoralen Komponente einer Knieprothese und dergleichen.
Die Prothese kann aus verschiedenen biokompatiblen, zur Implantation geeigneten Materialien ausgebildet werden, die derzeit bekannt sind oder später entwickelt werden. Beispielsweise kann sie aus einer Kobalt-Chrom-Molybden-Legierung (vgl. ASTM-F75 und ASTM-F799) oder aus einer Titanlegierung, wie Ti-6A1-4V (ASTM-F136), hergestellt werden. Die konusartigen, knochenanliegenden Körper der Prothese können Oberflächentexturen umfassen, wie die Stufen, die in den Figuren gezeigt sind. Diese Oberflächen können auch porös beschichtet, plasmaspritzüberzogen, chemisch modifiziert oder mit Ähnlichem versehen sein, um die Fixierung zu erhöhen. Ähnlich kann die Oberfläche mit knochenwachstumsstimulierenden Materialien, wie Hydroxylapatit, beschichtet werden.
Obgleich bevorzugte und andere Ausführungsformen der Erfindung hier beschrieben wurden, können weitere Ausführungsformen durch Fachleute erkannt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche festgelegt wird, abzuweichen.

Claims

1. Prothese zur Implantation in einen Knochen, welche eine äußere Oberfläche umfaßt, von der wenigstens ein Abschnitt dafür eingerichtet ist, mit dem Knochen in Kontakt zu kommen, wobei der Abschnitt einen ersten Bereich (18), welcher eine konusartige Rotationsfläche um eine erste Achse (22) ist, und einen zweiten Bereich (20), welcher den ersten Bereich schneidet, umfaßt, wobei der erste und der zweite Bereich dafür eingerichtet sind, in einem Ende eines Knochens implantiert zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich eine konusartige Rotationsfläche um eine zweite Achse (24) ist, die parallel und nicht kollinear zu der ersten Achse liegt.

2. Prothese nach Anspruch 1 mit wenigstens einem transversalen Querschnitt, an dem der erste und der zweite Bereich Radien (R&sub1;, R&sub2;) besitzen und die Summe der Radien größer als der Abstand (D) zwischen der ersten und der zweiten Achse ist.

3. Prothese nach Anspruch 1 oder 2 mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dafür eingerichtet ist, eine Gelenkbewegungsfläche zu tragen, wobei der konsusartige erste und zweite Bereich sich in einer Richtung von dem zweiten Ende zum ersten Ende erstrecken.

4. Prothese nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der der Knochen eine Längsachse besitzt und die erste Achse so eingerichtet ist, daß sie im wesentlichen entlang der Längsachse ausgerichtet ist.

5. Prothese nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin eine Einrichtung (14) zum Tragen einer Gelenkbewegungsfläche umfaßt.

6. Prothese nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin eine Gelenkbewegungsfläche umfaßt.

7. Prothese nach einem der vorherigen Ansprüche, welche einen Schaft (16) umfaßt, welcher eine Längsachse besitzt und welcher den ersten konusartigen Bereich umfaßt, dessen Achse im wesentlichen kollinear zu der Längsachse liegt, wobei der zweite konusartige Bereich aus dem ersten konusartigen Bereich hervorragt.

8. Prothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine der konusartigen Rotationsflächen (18) in Längsrichtung länger als die andere Fläche (20) ist.

9. System, welches die Prothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Vorrichtung zum Implantieren der Prothese umfaßt, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung (32) umfaßt, um eine zweite konusartige Vertiefung (200) in einen Knochen (28) eines Patienten zu schneiden, die zu einer ersten konusartigen Vertiefung (180) in dem Knochen versetzt ist, welche eine erste Achse festlegt, wobei die Einrichtung folgendes umfaßt:

(a) eine Führungseinrichtung (34) zum Anlegen an die Fläche der ersten konusartigen Vertiefung,

(b) eine Schneideinrichtung (40) zum Schneiden der zweiten konusartigen Vertiefung, und

(c) Einrichtung (36, 38) zum Führen der Schneideinrichtung entlang einer zweiten Achse, die von der ersten Achse beabstandet ist, wobei die zweite Achse parallel, jedoch nicht kollinear zu der ersten Achse liegt,

wobei die erste und die zweite konusartige Vertiefung Rotationsflächen sind, die dafür angepaßt sind, jeweils die konusartigen Rotationsflächen der Prothese aufzunehmen.