DE9102682U1 - Schienbeinkomponente für eine Knieprothese - Google Patents

Description

Beschreibung Schienbeinkomponente für eine Knieprothese

Die Erfindung betrifft die Schienbeinkomponente einer Kniepro these sowie eine gesamte, eine solche Schienbeinkomponente enthaltende, Knieprothese.

Die Verwendung von Stoßdämpfern innerhalb einer vollständigen Gelenkprothese ist beispielsweise aus der EP-A 0466 926 welche Stoßdämpfer aus der Schienbeinkomponente verwendet, bekannt. Die Anordnung der Stoßdämpfer auf der Schienbeinkomponente ergibt eine Dämpfung sowohl für das mediale als auch für das laterale Trageteil.

Bekannt ist auch die Verwendung von Gelenkscheiben, also von beweglichen Kunststoffbauteilen zwischen einem metallenen Schienbeineinsatz und einem metallenen Oberschenkelknochenbauteil, welche nicht wie normale Kunststoffschienbeingelenkkapseln räumlich fixiert sind. Einige Beispiele dazu sind die US-A 4586 933, US-A 4085 466, US-A 4 340 978, GB-A 2 061 730 GB-B 1534 263 und EP-A 0 121 421. In all diesen Konstruktionen ist sowohl das mediale als auch das laterale Gelenkkapseltragebauteil als bewegliche Gelenkscheibe ausgebildet.

Eine vom Anmelder durchgeführte Untersuchung wiederentfernter Kniebauteile (die Entfernung erfolgte beispielsweise wegen Schmerzen, Lockerung oder Bruch) hat gezeigt, daß das mediale Bauteil der Schienbeinträgerfläche wesentlich mehr beschädigt wird als das laterale. Auch biomedizienischen Untersuchungen zufolge ist die Belastung der medialen Gelenkkapsel viel höher als die der lateralen Gelenkkapsel. Die Analyse wiederentfernter Knieimplantate und biomechanische Studien zeigen auch, daß bei Rotation des Schienbeins das längsseitige Gleiten in größerem Außmaß beim lateralen Bauteil als beim medialen auftritt.

Es stellt sich die Aufgabe, die Knieprothese so zu verbessern, daß sie den genannten Untersuchungsergebnissen und den biomechanischen Studien gerecht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schienbeinkomponente mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie eine mit einer solchen Schienbeinkomponente ausgestattete Knieprothese sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die vorliegende Neuerung hat verschiedene Vorteile. Erstens gleitet und rollt bei normaler Bewegung der Oberschenkelknochen bezüglich des Schienbeins. Um jedoch eine Bewegung mit einer Prothese zu erreichen, muß, die Kontaktfläche zwischen der metallenen Oberschenkelknochenhülle und der Schienbeinträgerfläche aus Kunststoff sehr klein werden. Die Gelenkkapseln des Oberschenkelknochens und des Schienbeins können sich also nicht eng ineinander fügen, weil sonst kein längsseitiges Gleiten stattfinden könnte ohne daß die Oberschenkelknochenträgerfläche sich über den Rand des Kunststoffs bewegen würde. Wenn allerdings nur eine Punktverbindung zwischen den beiden Teilen besteht, ist der Verschleiß groß und das Kunststoffteil kann leicht brechen.

Zweitens können, wenn die längsseitige Bewegung bei einander angepaßten Bauteilen stattfindet, die längsseitigen Scherkräfte auf die Schienbeinkomponente sehr groß werden, was zu deren Lockerung innerhalb des Knochens führt. Die Einführung prothetischer Gelenkscheiben erlaubt daher eine enge Formanpassung zwischen der Oberschenkelknochenkomponente und der entsprechenden Kunststoffoberfläche, wobei das Plastikbauteil frei auf der Schienbeinfixierungsfläche gleiten kann, welche daher keinen großen horizontalen Kräften ausgesetzt ist. Diese Horizontalkräfte werden daher von Knochen zu Knochen nicht über die Prothese, sondern über die verbindenden Liga-

mente übertragen.

Bei Verwendung von zwei frei beweglichen Gelenkscheiben, wie in den zitierten Schriften beschrieben, entfällt auf die Ligamente eine größere Belastung als im normalen anatomischen Gelenk. Außerdem besteht die Gefahr der Dislokation des Implantats, wenn eine der beiden Gelenkscheiben herausspringt. Neuerungsgemäß wird vorgeschlagen, die mediale Gelenkkapsel zu fixieren und die laterale Gelenkkapsel beweglich zu belassen. Dadurch ist die völlige Bewegungsfreiheit eines Gelenks mit zwei Gelenkscheiben eingeschränkt. Weil auf dem medialen Bauteil nur geringfügiges längsseitiges Gleiten stattfindet, kann die Oberflächenanpassung der Prothese (bis zur Grenze Halbkugel in Halbkugel) verbessert werden. Auch das laterale Bauteil kann eine sich stark anpassende Oberfläche aufweisen. Ein Teil der horizontalen Scherkräfte kann durch mediale fixierte Gelenkkapsel übertragen werden. Die so gestaltete Knieprothese sollte sich weniger leicht lockern und die Ligamente weniger belasten als ein Implantat mit zwei beweglichen Plastikgelenkscheiben.

Wenn gewünscht kann auch mediale oder laterale Bewegungsfreiheit sowie Rotation bezüglich des Schienbeineinsatzes erlaubt werden. Dies hat den Vorteil, daß geringere Anforderungen an die Artikulation gestellt werden, die Belastung auf den Schienbeineinsatz und schließlich auf die Knochenbefestigungsfläche geringer wird und die Lagerung die optimale Stellung mit der maximalen Berührungsfläche zur Gelenkkapsel des Oberschenkelknochenbauteils einnehmen kann.

Die Neuerung kann in verschiedener Weise realisiert werden und einige Ausführungsformen sollen im folgenden unter Bezugnahme der Zeichnungen beschrieben werden. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Expressionsdarstellung einer Schienbeinkomponente

gemäß der vorliegenden Neuerung mit einem beweglichen lateralen Gelenkscheibentragebauteil;

Figur 2 einen teilweisen Querschnitt durch die mediale Seite des Schienbeineinsatzes;

Figur 3 eine Ansicht ähnlich der in Figur 1, jedoch in einer alternativen Ausführungsform mit Stoßdämpfer; Figur 4 eine alternative Form eines Stoßdämpfers, der ein Versteifungselement beinhaltet;

Figuren 5, 6, 7 und 8 Querschnitte durch weitere Stoßdämpferkonstruktionen und

Figur 9 eine Ansicht ähnlich der Figur 1 einer Konstruktion mit fixierten lateralen und medialen Gelenkkapseltragebauteilen und einem Stoßdämpfer.

Wie in Figur 1 dargestellt, enthält die Schienbeinkomponente einer Knieprothese einen Schienbeineinsatz 1 mit einem optionalen Fixierungsstift ( gestrichelte Linie 2) zur Verbindung mit einem entsprechend vorbereiteten Schienbeinknochen. Der Einsatz 1 trägt ein festes mediales Gelenkkapseltragebauteil 3 und ein bewegliches laterales Gelenkkapseltragebauteil 4 welches bezüglich des Einsatzes 1 nach vorne und hinten gleiten kann sowie Bewegungsfreiheit für mediale und laterale Bewegung und für Rotation in der Ebene der Oberfläche des Einsatzes 1 haben kann. Der durch das Tragebauteil 4 gebildete Meniskus gleitet vollständig auf der Oberfläche 5 des Einsatzes 1, wogegen das mediale Tragebauteil 3 durch einen vor- und rückwärtigen Schlitz 3 der in eine Schiene 7 auf dem Einsatz 1 eingreift, in Position gehalten wird. Die andere Seite des Tragebauteils 3 ist mit einer Rille 8 versehen, welche unter eine Arretierung 9 auf dem Einsatz 1 eingeschnappt werden kann. Das Tragebauteil wird also zunächst an die Schiene 7 angepaßt und dann auf der anderen Seite eingerastet.

Die obere Fläche 5 des Schienbeineinsatzes 1 ist poliert

und mit einer Rückhaltewand 10 ausgestattet.

Die Tragefläche auf dem Tragebauteil 4 paßt sich genau der distalen Oberfläche des Oberschenkelknochenbauteils an. Dies kann sphärische, torroidale oder eine andere Form aufweisen, welche erzeugt wird indem die Querschnittsfläche um den Sagitalebenenteil der Oberschenkelknochenform gedreht wird. Die Trageoberfläche des festen Bauteils kann auch torroidal oder sphärisch sein oder eine Form aufweisen, welche äquivalent ist zu der distalen Form des Oberschenkelknochenbauteils, welches so modifiziert ist, daß die Anpassung nicht perfekt ist, um den Bauteilen ein Gleiten bei Rotation zu ermöglichen und damit die physiologische Kinematik des Knies nachzubilden.

Die Tragebauteile sind aus ultrahochmolekularem Polyäthylen.

Die Konstruktion in Figur 3 ähnelt derjenigen aus Figur 1. Für gleiche Bauteile wurden die gleichen Bezugszahlen verwendet, der Fixierungsstift 2 ist nicht dargestellt. Das fixierte mediale Tragebauteil 3 weist vergleichsweise geringere Dicke auf, um einen Stoßdämpfer 11 unterzubringen, der im Wesentlichen die gleiche Flächenform aufweist wie das Bau-Teil 3, aber aus einem geeigneten nachgiebigen Material, beispielsweise Gummi oder ein geschäumtes Elastomer, besteht. Die Einfügung eines solchen nachgiebigen Bauteils ergibt einen Stoßdämpfereffekt für das mediale Tragebauteil 3.

Figur 4 zeigt eine modifizierte Konstruktion eines Stoßdämpfers 12. In diese Konstruktion ist ein Versteifungselement 13 auf der oberen Oberfläche vorgesehen. Dieses Versteifungselement weist die Form eines Metalleinsatzes auf welche, in zusammengebauten Zustand zwischen der stoßdämpfenden elastomeren Schicht und dem ultrahochmolekularen Polyäthylen des Trägers 3 eingefügt ist. Der Vorteil dieses Bauteils ist der Schutz des Kunststofftrageteils vor ungleichmäßiger Belastung und

zu starker Deformation während der Artikulation, was sich in einer vorzeitigen Materialermüdung und Verschleiß des Bauteils auswirken würde. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Metalleinsatz des Versteifungselements 13 den Zusammenbau der stoßdämpfenden und tragenden Bauteile während der Operation durch den Chirurgen ermöglicht.

Einige alternative Ausführungsformen für Stoßdämpfer, welche ein Versteifungselement 13 enthalten, sind in den Figuren 5, 6, 7 und 8 dargestellt. In Figur 5 ist das Versteifungselement 13 aufgeklebt oder in eine Vertiefung 14 der oberen Fläche des Elements eingepreßt. Figur 6 zeigt eine Konstruktion, in der sich das Versteifungselement 13 auch in einer Vertiefung 14 befindet, deren Seitenkanten 15 aber schräg unterschnitten sind. Die Zeichnung stellt außerdem Löcher im elastomeren Material dar.

Figur 7 zeigt eine ähnliche Konstruktion wie Figur 6, der Stoßdämpfer ist hier aber aus geschäumten Elastomere.

Figur 8 zeigt einen verbesserten Verriegelungsmechanismus zwischen dem metallenen Versteifungselement 13 und dem Elastomer durch angesenkte Löcher 18 oder Schlitze.

In den Konstruktionen der Figuren 3 bis 8 ist ein Stoßdämpfer nur unter dem festen medialen Tragebauteil 3 vorgesehen. Wenn es gewünscht wird, kann ein ähnlicher Stoßdämpfer auch unter dem Gelenkscheibentragebautei1 4 verwendet werden. So kann eine Konstruktion mit Stoßdämpfern sowohl im medialen Teil als auch im lateralen Teil verwirklicht werden und falls der Chirurg keine laterale Gelenkscheibe verwenden will, kann er einen medialen Stoßdämpfer verwenden und ein laterales Teil ohne Gleiten und Stoßdämpfer.

Wie oben angeführt kann das Material des Stoßdämpfers Löcher, Aufschäumungen oder andere Eigenschaften wie eine Scherkraftverteilung oder andere isovolometrische Deformationsmechanismen enthalten, um die Elastizität dieser Zwischenschicht einzustellen.

In Figur 9, wo auch wieder die gleichen Bezugszahlen verwendet werden, ist das laterale Tragebauteil 20 von ähnlicher Konstruktion wie das mediale fixierte Tragebauteil 3. Das Tragebauteil 20 wird hier auch fest in den Einsatz 1 eingepaßt und weist demzufolge auch einen Schlitz 6 und eine Nut 8 auf. Der Einsatz 1 hat eine zusätzliche Arretierung 9 und Schiene 7, um das fixierte laterale Tragebauteil 20 auf ähnliche Weise wie das mediale Tragebauteil 3 einschnappen zu lasse. Das Tragebauteil 20 ist dicker als das Tragebauteil 3, weil es keinen Stoßdämpfer 11 unter sich hat.

Die Konstruktion des Stoßdämpfers entspricht der bei den Figuren 4 bis 8 beschriebenen.

Claims (9)

Ansprüche

1. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese, gekennzeichnet durch einen Schienbeineinsatz (1) zur Verbindung mit dem Schienbein, wobei dieser Schienbeineinsatz (1) fixierte mediale und laterale Gelenkkapseltragebauteile (3,20) trägt und das mediale Bauteil (3) unter sich einen Stoßdämpfer (11) aufweist.

2. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Versteifungselement (13) zwischen dem Stoßdämpfer (11) und dem fixierten medialen Tragebauteil (3).

3. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese, gekennzeichnet durch einen Schienbeineinsatz (1) zur Verbindung mit dem Schienbein, wobei dieser Einsatz (1) ein fixiertes mediales Gelenkkapseltragebauteil (3) und ein bewegliches laterales Gelenkscheibentragebauteil (4) trägt, und dieses laterale Bauteil (4) bezüglich des Einsatzes (1) nach vorn und hinten gleiten kann.

4. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes bewegliches laterales Tragebauteil (4) in ebener Rotation bezüglich besagten Einsatzes (1) mediale oder laterale Bewegungsfreiheit aufweist.

5. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das besagtes fixiertes mediales Tragebauteil (3) unter sich einen Stoßdämpfer (11) aufweist.

6. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteifungselement (13)

zwischen dem Stoßdämpfer (11) und dem medialen Tragebauteil (3) vorgesehen ist.

7. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes bewegliches laterales Gelenkscheibentragebautei1 (4) unter sich einen Stoßdämpfer (11) aufweist.

8. Schienbeinkomponente für eine Knieprothese gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteifungselement (13) zwischen dem Stoßdämpfer und dem beweglichen lateralen Gelenkscheibentragebautei 1 (4) vorgesehen ist.

9. Knieprothese zum chirurgischen Ersatz eines Kniegelenks, gekennzeichnet durch eine Schienbeinkomponente gemäß einem der voranstehenden Ansprüche.