DE2549318A1

DE2549318A1 - Kniegelenkprothese

Info

Publication number: DE2549318A1
Application number: DE19752549318
Authority: DE
Inventors: Aram Dr Med Dadurian; Guenther Rehder
Original assignee: IMPLANTAMED BADE KG
Current assignee: Dadurian Aram Drmed 2800 Bremen De
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1977-05-05
Also published as: US4112522A; FR2330375A1; DE2549318C3; DD127245A5; GB1566438A; DE2549318B2; CH610756A5; FR2330375B1

Description

Dr. med. Aram Dadurian, 28 Bremen, Knochenhauer Str. 15 Firma implantamed Bade KG, 28 Bremen, Auf den Häfen 3

Kniegelenkprothese

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenkprothese mit einem Femurteil und einem Tibiateil, die mittels je eines Dornabschnittes in den Markhöhlen von Ober- bzw. Unterschenkelknochen verankerbar und um einen Beugeachsbolzen, durch Anschläge begrenzt, zueinander verschwenkbar sind.

.Wenn es im Falle einer durch Unfall oder Krankheit bedingten Beschädigung eines Kniegelenkes notwendig ist, dieses Kniegelenk durch eine Prothese zu ersetzen, wird der Arzt einerseits bestrebt sein, mit einer möglichst kleinen Knochenresektion auszukommen und andererseits eine Prothese zu wählen, die ein Optimum an Dauerhaftigkeit in Aussicht stellt, um eine Wiederholung der Operation bzw. eine Versteifung des Gelenkes zu vermeiden.

Bei Totalprothesen war es früher notwendig, die verbreiterten Köpfe vom Ober- und Unterschenkelknochen zu resezieren,

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worauf die an der scharnierartigen Prothese befindlichen Dorne in die Markhöhle des jeweiligen Knochens eingeführt und dort durch Knochenzement verankert wurden. Das Ausmaß der notwendigen Resektion war hierbei hoch und die Dauerhaftigkeit begrenzt, weil die Verdreh-Sicherung der Prothese innerhalb der Knochen allein durch den Knochenzement gewährleistet wurde. Stoßartig auf das Gelenk einwirkende Drehmomentbelastungen führten deshalb gelegentlich dazu, daß sich die Prothese lockern konnte. Abgesehen von can hierdurch entstehenden Schmerzen machte eine solche Lockerung eine neue Operation erforderlich.

Zur Vermeidung dieser Probleme ist aus ^r1;r DT-PS 2 114 der Vorschlag bekannt, den Gelenkbereich der Prothese so schmal auszuführen, daß das Gelenk bei der Implantation innerhalb des Kopfes des Oberschenkelknochens plaziert werden kann. Hierdurch werden die genannten Schwierigkeiten tatsächlich vermieden, denn es ist nun nicht mehr notwendig, den Kondylus total zu resezieren. Die Implantation in einem ausgeschnittenen Teil des Kondylus gibt außerdem eine zusätzliche Verdreh-Sicherung. Bei der bekannten Gelenkkonstruktion muß aber zweierlei in Kauf genommen werden. Die Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß die Prothese für die Implantation auseinandergenommen und nach dem Einsetzen der Dorne in die Markhöhlen durch den Scharnier- oder Gelenkbolzen miteinander verbunden werden. Das bedeutet, daß für diesen Gelenkbolzen eine den Kondylus medial durchsetzende Bohrung oder Ausfräsung vorgesehen werden muß. Hierdurch wird der von der Resektion nicht betroffene Teil des Kondylus geschwächt. Zu diesem Nachteil kommt hinzu, daß die Bohrung aus anatomischen Gründen an einer Stelle des Kondylus angebracht werden muß, an der auch die Seitenbänder ansetzen,

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so daß die Seitenbänder auch dann entfernt werden müssen, wenn sie unbeschädigt sind. Die Entfernung der Seitenbänder bedeutet aber, daß diese für die Dämpfung von Kräften und für die zusätzliche Führung des Gelenkes ausfallen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Gelenkprothesen der bekannten Art dahingehend zu vervollkommnen, daß bei der Implantation die Seitenbänder unangetastet bleiben, diese also ihre Funktionen auch nach dem Ersatz des natürlichen durch das künstliche Gelenk weiter ausüben können.

Bei einer Kniegelenkprothese der eingangs geschilderten Art wird diese Aufgabe gelöst durch einen am Tibia- oder Femurteil fest angeordneten Zapfen, der in der Längsachse des Tibiateils verläuft und das mit ihm verbundene Teil in Richtung auf das jeweils andere Teil verlängert und durch eine im Femur- oder Tibiateil angeordnete, der Aufnahme des Zapfens dienende Bohrung sowie ein an diesem Teil angeordnetes, den Zapfen in der Bohrung festlegendes Sicherungselement.

Mit besonderem Vorteil kann diese Prothese dadurch weitergebildet werden, daß das Femurteil über den Beugeachsbolzen schwenkbar mit einem Zwischenstück verbunden ist, welches die Bohrung zur Aufnahme des Zapfens aufweist und über diesen Zapfen, durch Beugewinkel abhängige Anschläge begrenzt, dreh- und lösbar mit dem Tibiateil verbunden ist. Hiermit wird erreicht, daß die Beweglichkeit des Kniegelenkes - im Gegensatz zum Stand der Technik- nicht nur um die horizontale Baugeachse gewährleistet, sondern zusätzlich um eine im allgemeinen vertikale Schwenkachse ermöglicht wird, so daß sich eine vollständige Nachbildung des natürlichen Gelenkes er-

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gibt, das neben der Beugebewegung auch eine Drehbewegung des Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel dann zuläßt, wenn der Unterschenkel aus seiner Streckstellung in die gebeugte Stellung übergeführt wird. Das Ausmaß der möglichen Schwenkbewegung hängt bei dem natürlichen Gelenk ebenso wie bei der erfindungsgemäßen weitergebildeten Prothese vom Winkel zwischen Ober- und Unterschenkel ab.

In der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Rotationskörper ein mit dem Beugeachsbolzen verbundener und einstellbarer Exzenter ist und daß dor Beugeachsbolzen gegenüber dem Femurteil und dem Zwischenstück sowie letzteres gegenüber dem Drehzapfen nebst dessen Unterteil und einer Auflagefläche des Tibiateils mittels mindestens je eines Lagerelementes aus Kunststoff gelagert ist, wobei die Kunststoff-Lagerelemente auswechselbar sein können.

Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Exzenter sowie der in dessen Bereich liegende Teil des Drehzapfens staubdicht gekapselt sind und daß das Sxcherungselement aus einer Schraube besteht, die - vorzugsweise seIbsthemmend ausgebildet - in einen Ansatz des Zwischenstücks eingeschraubt ist und mit ihrem freien Ende in eine Ringnut eingreift, welche sich im Drehzapfen bzw. dessen Unterteil befindet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeipiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

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Fig. 1 eine Stirnansicht der Kniegelenkprothese in ihrer gestreckten Stellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Prothese gemäß Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Gelenkprothese entlang der Linie 4-4 in Fig. 3, jedoch mit in Beugestellung befindlichem Gelenk.

Die nachstehend beschriebene implantierbare Kniegelenk- Endoprothese ist in ein Femurteil F, ein Zwischenstück Z und ein Tibiateil T unterteilt und besitzt einen Scharnierbewegungsbereich um eine Beugeachse 15 von -5 Grad bis +145 Grad und außerdem eine einstellbare Rotationsmöglichkeit um die Tibiaachse in Beugestellung in der Größenordnung von etwa -20 Grad. Das Beugeachsgelenk ist bereits vorgefertigt zwischen Femurteil F und Zwischenstück Z angeordnet, während das Rotationslager zwischen dem Zwischenstück Z und dem Tibiateil T vorgesehen ist und, wie aus der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar

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ist, im Operationsverlauf zusammengefügt wird.

Das Femurteil F besitzt einen nagelähnlichen Dornabschnitt 10 und eine in der Seitenansicht (Fig. 2) kreissegmentartig die Beugeachse 15 umspannende Gabel 12, die quer zur Beugeachse 15 in der Mitte so ausgefräst ist, daß zwei Schenkel 12a und 12b gebildet werden. Konzentrisch zur Beugeachse 15 ist eine Beugeachsbohrung 14 in die beiden Schenkel 12a und 12b eingearbeitet.

Das Zwischenstück Z besitzt ein in die Ausfräsung der Gabel 12 einsetzbares Auge 30, dessen Außenumfang mit dem gleichen Radius um die Beugeachse 15 abgerundet ist wie die Gabel 12. Eine koaxial zur Beugeachse 15 verlaufende und das Auge 30 durchsetzende Zentralbohrung ist gegenüber der Beugeachsbohrung 14 im Durchmesser so erweitert, daß diese Durchmesser-Differenz einem Kunststoff-Lagerelement Platz bietet, welches in zwei Lagerschalen 17 und 18 unterteilt ist (siehe Fig. 4). Bei der Montage werden diese beiden Lagerschalen 17 und 18 in die Zentralbohrung des Auges 30 eingeschoben. Jede dieser Lagerschalen besitzt einen Seitenflansch. Dann wird das Zwischenstück Z mit seinem Auge 30 in die Ausfräsung der Gabel 12 des Femurteils F eingeschoben und durch Einsetzen eines Beugeachsbolzens 20 verdrehbar fixiert.

Das Auge 30 des Zwischenstückes Z ist über einen relativ engen Hals 32 mit einer kreisrunden Basis 34 verbunden, deren Unterseite als. die im späteren Betrieb auftretenden Vertikalkräfte aufnehmende Basisbodenfläche 35 ausgebildet ist.

Aus Fig· 3 und 4 läßt sich entnehmen, daß der eingesetzte Beugeachsbolzen 20 mittels zweier in entsprechende Boh-

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- 40.

rungen der Gabelschenkel 12a und 12b eingeschraubter Stiftschrauben 27 gegen Verdrehung und seitliches Herausgleiten gesichert ist. Der Beugeachsbolzen 20 ist in seiner Mitte als Exzenter 22 mit einer Exzenterachse 23 ausgebildet. Bei der Montage kommt der Stellung des Exzenters 22 bzw. der Lage seiner Exzenterachse 23 gegenüber der Beugeachse 15 eine besondere Bedeutung zu, wie weiter unten noch erläutert wird.

Eine über den Hals 3 2 des Zwischenstückes Z geschobene Kufe 36 aus Kunststoff ist im gekrümmten Außendurchmesser der Gabel 12 angepaßt und außerdem, wie sich aus Fig. 2 und 3 entnehmen läßt, an beiden Enden abgerundet. Diese abgerundeten Enden dienen als elastische Anschläge zur Begrenzung der Scharnierbewegung der Kniegelenk—Prothese um die Beugeachse 15,"die, wie eingangs erwähnt, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich zwischen -5 Grad bis +145 Grad möglich ist. Durch Verwendung einer anders geformten Kufe 36 läßt sich dieser Scharnierschwenkbereich leicht ändern.

Die Basisbodenfläche 35 ist über ein Lagerelement 38 aus Kunststoff drehbar gegenüber einer entsprechend geformten Endplatte 40 des Tibiateils T drehbar abgestützt. Der Zentrierung des gegenüber dem Tibiateil T begrenzt verdrehbaren Zwischenstückes Z dient eine aus der Mitte der Endplatte 40 herausragende kreisrunde Basis 43 mit aufgesetztem rundem Zapfen 42. Endplatte 40, Basis 43 und Zapfen 42 sind konzentrisch zu einer der Tibiaachse entsprechenden Zapfenachse 50 angeordnet, die gemäß Fig. 3 und 4 ein Stück gegenüber der Beugeachse 15 versetzt ist; die Zapfenachse 50 schneidet eine durch die Beugeachse gelegte, in Fig.3 horizontale Achse unter einem rechten Winkel.

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Aus Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß das die Basisbodenfläche 35 des Zwischenstücks Z von der Endplatte 40 des Tibiateils T trennende Kunststoff-Lagerelement 38 einen abgesetzten buchsenförmigen Fortsatz aufweist, 'welcher die Außenkonturen des Zapfens 42 und der Basis 43 umschließt und bereits in der Kombination aus Zwischenstück Z und Femurteil F vormontiert ist. Dieser Fortsatz ist in eine entsprechende Ausdrehung des Zwischenstückes Z eingesetzt und wird gehalten durch eine in eine Gewindebohrung in einem Ansatz 33 des Halses 32 eingesetzte Schraube 46. Diese Schraube durchsetzt mit ihrem freien Ende eine seitliche Bohrung des Lagerelementes 38 und dient in erster Linie als lösbares Verbindungselement zwischen dem Zwischenstück Z und dem Tibiateil T. Das freie Ende der Schraube 4G greift in eine in die Basis 4 eingearbeitete Ringnut 44 ein. Nachdem das Femurteil F und das Tibiateil T in entsprechende Ausnehmungen im Ober- und Unterschenkelknochen eingesetzt und mit Knochenzement o. dgl. eingebettet worden sind, braucht der Operateur nur noch das Tibiateil T mit dem Zwischenstück Z zu verbinden, indem er den Zapfen 42 mit Basis 43 in die entsprechende Fortsatz-Ausnehmung des Lagerelemente.:- 38 einschiebt und die Schraube 46 festzieht. Diese ist in ihrer Länge so bemessen, daß bei an der Außenfläche des Ansatzes 33 anliegendem Kopf das freie Schraubenende in die Ringnut 44 eingreift, ohne deren Boden zu berühren. Dadurch bleibt die Verdrehbarkeit des Tibiateils T gegenüber dem Zwischenstück Z gewahrt.

Gemäß Fig. 3 und 4 ist das obere Ende des Zapfens 42 mit einer einseitigen Aussparung 45 versehen, welche im montierten Zustand dem Exzenter 22 des Beugeachsbolzens 20 zugekehrt ist. In dem in Fig. 3 dargestellten Streckzustand der Kniegelenk-Prothese liegt die Aussparung 44 spielfrei an dem entsprechend eingestellten Exzenter 22 an; das

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bedeutet, daß bei gestrecktem Kniegelenk keine Axialverdrehung des Tibiateils T um die Zapfenachse 50 gegenüber dem Femurteil F möglich ist. Wenn das Kniegelenk jedoch um beispielsweise 90 Grad abgewinkelt ist, wie in Fig. 4 dargestellt, dann besteht zwischen Exzenter 22 und Aussparung 45 ein Abstand d, welcher ein Verdrehen des gesamten Tibiateils T nach beiden Seiten erlaubt, bis die Außenkanten der Aussparung 45 jeweils am Exzenter zur Anlage kommen. Dieser Verdrehwinkel kann durch entsprechende Einstellung des Exzenters 22 der Verdrehbarkeit im Beugezustand eines normalen Kniegelenkes angepaßt werden und liegt in der Größenordnung von etwa - 20 Grad.

Bei der zuvor beschriebenen Kniegelenk- Endoprothese sind alle Lagerstellen mit einem geeigneten Kunststoff ausgekleidet, der Verschleißfreiheit und eine lange Lebensdauer der Prothese sicherstellt. Auf diese Weise wird jeglicher Metallabrieb vermieden und dadurch die Gefahr einer Metallose ausgeschaltet. Die einzigen direkt aufeinander zur Anlage kommenden Metallteile sind der Exzenter 22 und die Oberflächen der Aussparung 45 des Zapfens 42. Diese Metallteile sind jedoch vollständig eingekapselt, so daß auch hier etwa auftretender Metallabrieb gegen Ausschwemmen gesichert ist.

Die vollständig vorgefertigt implantierbare, aus Femurteil F und Zwischenstück Z mit dem Beugegelenk bestehende Baugruppe ist im Bereich der Gabel 12 relativ schmal gehalten und läßt sich vollständig in eine vorbereitete Aussparung im Kondylus einsetzen.

Je nach entsprechender Bemessung der Einzelteile der Gelenk-, prothese kann diese in vorteilhafter Weise auch als Ellbogengelenk Verwendung finden. Die am Beispiel einer Kniegelenkprothese vorgenommene Beschreibung ist deshalb nur als Beispiel zu verstehen.

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Leerseife

Claims

Ansprüche

My Knxegelenkprothese mit einem Femurteil und einem Tibiateil, die mittels je eines Dornabschnittes in den Markhöhlen von Ober- bzw. Unterschenkelknochen verankerbar und um einen Beugeachsbolzen, durch Anschläge begrenzt, zueinander verschwenkbar sind, gekennzeichnet durch einen am Tibia- oder Femurteil (T oder F) fest angeordneten Zapfen (42) , der in der Längsachse dv.; Tibiateils (T) verläuft und das mit ihm verbundene Teil in Richtung auf das jeweils andere Teil verlängert und durch eine im Femur- oder Tibiateil (F oder T) angeordnete, der Aufnahme des Zapfens (42) dienende Bohrung sowie ein an diesem Teil angeordnetes, den Zapfen in der Bohrung festlegendes Sicherungselement (46).
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Femurteil (F) über den Beugeachsbolzen (20) schwenkbar mit einem Zwischenstück (Z) verbunden ist, welches die Bohrung zur Aufnahme des Zapfens (42) aufweist und über diesen Zapfen, durch Beugewinkel abhängige Anschläge (22, 45) begrenzt, dreh- und lösbar mit dem Tibiateil (T) verbunden ist.
3. Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge einerseits von einem zur Beugeachse (15) parallelen Rotationskörper (22) und andererseits von einer am äußeren Ende des Drehzapfens (42) befindlichen Aussparung (45) o. dgl. gebildet sind, daß die Längsachse des Rotationskörpers (22) parallel versetzt zur Beugeachse (15) verläuft und daß die Tiefe der Aussparung (45) im Zapfen (42)

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ORIGINAL INSPECTED

so bemessen ist, daß der Rotationskörper (22) die Aussparung (45) in der gestreckten Stellung der Prothese voll und in der Beugestellung der Prothese nur teilweise berührt.
4. Prothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper ein mit dem Beugeachsbolzen (20) verbundener und einstellbarer Exzenter (22) ist.
5. Prothese nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (22) mittels Stiftschrauben (27)

o. dgl. in Gabeln (12a, 12b) des Femurteils (F) verschiebe- und verdrehsicher gehalten ist.
6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beugeachsbolzen (20) gegenüber dem Femurteil (F) und dem Zwischenstück (Z) sowie letzteres gegenüber dem Drehzapfen (42) nebst dessen Unterteil (43) und einer Auflagefläche des Tibiateils (T) mittels mindestens je eines Lagerelementes (17, 18; 38) aus Kunststoff gelagert ist.
7. Prothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Lagerelemente auswechselbar sind.
8. Prothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement für den Beugeachsbolzen (2 0) eine aus zwei Hälften (17, 18) zusammengesetzte Flanschbuchse ist.
9. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anschläge für Beugeachsgelenk von einer Kufe (36) aus Kunststoff gebildet sind.

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10. Prothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (22) sowie der in dessen Bereich liegende Teil des Drehzapfens (42)
staubdicht gekapselt sind.
11. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (46) aus einer Schraube besteht, die - vorzugsweise selbsthemmend ausgebildet in einen Ansatz (33) des Zwischenstücks (Z) eingeschraubt ist und mit ihrem freien inneren Ende in eine Ringnut (44) eingreift, welche sich im Drehzapfen (42) bzw. dessen Unterteil (43) befindet.
12. Verwendung der Prothese nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 als Ellbogenprothese.

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