DE2549318C3

DE2549318C3 - Kniegelenkprothese

Info

Publication number: DE2549318C3
Application number: DE2549318A
Authority: DE
Inventors: Günther 2801 Heiligenrode Rehder
Original assignee: Dadurian Aram Drmed; IMPLANTAMENT BADE KG 2800 BREMEN DE; Implantament Bade Kg 2800 Bremen
Current assignee: Dadurian Aram Drmed 2800 Bremen De
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1981-10-29
Also published as: DD127245A5; GB1566438A; FR2330375A1; DE2549318B2; DE2549318A1; CH610756A5; FR2330375B1; US4112522A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenkendoprothese mit einem Femurteil und einem Tibiateil, die in den jeweiligen Knochen verankerbar sind, mit einem an dem Tibiateil fest angeordneten und abstehenden Zapfen, der in ein Zwischenstück hineinragt, das über einen etwa horizontalen Beugeachsbolzen schwenkbar mit dem Femurteil verbunden und auf dem Tibiateil drehbar gelagert ist, und dessen Drehbewegung durch Anschläge in der Strecklage begrenzt ist.

Eine derartige Kniegelenkendoprothese ist aus der DE-AS 23 34 265 bekannt. Um eine Rotation des Tibiateils in seinem gestreckten Zustand zu verhindern, ist der an dem Tibiateil angebrachte Zapfen um einen erheblichen Winkel gegenüber der Längsachse des Tibiateils geneigt, und die Femur- und Tibiateile sind mit zusammenwirkenden Anschlägen versehen, die außen am Gelenk sitzen, d. h. dem Gewebe zugekehrt angeordnet sind. Nachteilig ist es dabei, daß die Anschläge eine Rotationsbewegung nur im Bereich der Strecklage verhindern. Nachdem ein gewisser Beugewinkel erreicht ist, ist keine Rotationsbegrenzung, und damit keine Sicherung gegen eine Überdehung der Bänder vorhanden.

Aus der DE-AS 23 10 113 ist eine Kniegelenkendoprothese bekannt, die ebenfalls neben der Beuge- auch eine Rotationsbewegung ermöglicht. Dies geschieht über einen sich in einem zunehmend breiter werdenden Schlitz bewegenden Vierkant, der Bestandteil des verwendeten Kugelgelenks ist. Ein Überdehnen der Bänder wird also verhindert Probleme können jedoch dadurch auftreten, daß die begrenzte Rotationssicherung an einer dem Gewebe zugekehrten Seite der Prothese liegt, so daß eine unerwünschte Beeinflussung ■■> der dort befindlichen Gewebeteile nicht auszuschließen ist. Nachteilig ist darüber hinaus der hohe Kostenaufwand für diese Prothese, der sich durch Notwendigkeit einer exakten Einpassung der Kugelgelenkteile in Verbindung mit einer exakten Passung von Vierkant

ι« und zugeordnetem Schlitz ergibt

Aus der DE-OS 25 43 911 ist ebenfalls eine Kniegelenkendoprothese bekannt, die neben einer Beugebewegung auch eine Rotationsbewegung der Gelenkteile zueinander ermöglicht Der Nachteil dieser bekannten Prothese besteht darin, daß das Ausmaß der Rotationsbewegung nur durch die Bänder begrenzt wird, die also zwingend vorhanden und unbeschädigt sein müssen und selbst in der Strecklage des Gelenks wirksam sein müssen, in der die Bänder eine entspannte Lage

2k) einnehmen.

Aus der DE-AS 21 14 287 ist es bekannt, den Gelenkbereich einer Kniegelenkendoprothese so schmal auszuführen, daß das Gelenk bei der Implantation innerhalb des Kopfes des Oberschenkelknochens

2^r> plaziert werden kann. Hierdurch wird es vermieden, den Kondylus total zu resezieren, und die Implantation in einem ausgeschnittenen Teil des Kondylus gibt außerdem ein» zusätzliche Verdrehsicherung. Nachteilig bei dieser Gelenkkonstruktion ist es, daß die Prothese für

JO die Implantation auseinandergenommen und nach dem Einsetzen der Dorne in die Markhöhlen durch den Scharnier- oder Gelenkbolzen miteinander verbunden werden muß. 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. Aus anatomischen Gründen muß diese Bohrung an einer Stelle des Kondylus angebracht werden, an der auch die Seilenbänder ansetzen, so daß

•40 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.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Kniegelenkendoprothese zu schaffen, die neben der Beugebewegung auch die vom Beugewinkel abhängig begrenzte physiologische Rotation des natürlichen Kniegelenks in einfacher Weise voll nachbildet.

Diese Aufgabe wird bei der Kniegelenkendoprothese der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Zapfen in der Längsachse des Tibiateils (T) verläuft, daß der Beugeachsbolzen verdrehsicher im Femurteil (F) gehalten ist und einen Mittelbereich aufweist, der einen beugewinkelabhängigen Anschlag für die Drehbewegung des Zapfens bildet.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, daß eine Rotationsbewegung zwischen Tibiateil und Femurteil verwirklicht wird, deren Ausmaß vom jeweils eingestellten Beugewinkel abhängig ist. In genauer Nachbildung der Bewegungsfähigkeit des natürlichen Kniegelenks wird also zwischen Femurteil und Tibiateil eine relative Drehbewegung ermöglicht, deren Ausmaß beugewinkelabhängig ist, wobei das Ausmaß der Rotationsbewegung mit zunehmender Beugung zunimmt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeich-

Im folgenden ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert- Es zeigt

F i g. 1 eine Stirnansicht der Kniegelenkendoprothese in ihrer gestreckten Stellung, ϊ

F i g. 2 eine Seitenansicht der Prothese gemäß F i g. 1,

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

Fig.4 einen Schnitt durch die Kniegelenkendoprothese entlang der Linie 4-4 in Fig. 3, jedoch Tiit in m Beugesteüung befindlichem Gelenk.

Die implantierbare Kniegelenk-Endoprothese ist in ein Femurteil F, ein Zwischenstück Zund ein Tibiateil T unterteilt und besitzt einen Beugebewegungsbereich um eine Beugeachse 15 von —5 Grad bis +145 Grad und π außerdem eine einstellbare Rotationsmöglichkeit um die Achse des Tibiateils T in Beugestellung in der Größenordnung von etwa ±20 Grad. Das Beugeachsgelenk ist bereits vorgefertigt zwischen Femurteil Fund Zwischenstück Zangeordnet, während aas Rotationsla- ?ti ger zwischen dem Zwischenstück Zund dem Tibiateil T vorgesehen ist und, im Operationsverlauf zusammengefügt wird.

Das Femurteil F besitzt einen nagelähnlichen Domabschnilt 10 und eine in der Seitenansicht (F i g. 2) 2-> kreissegmentartig die Beugeachse 15 umspannende Gabel 12, die quer zur Beugeachse 15 in der Mitte so ausgefräst ist, daß zwei Schenkel 12a und 126 gebildet werden. Konzentrisch zur Beugeachse 15 ist eine Beugeachsbohrung 14 in die beiden Schenkel 12a und m 12£> eingearbeitet.

Das Zwischenstück Zbesitzt 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 is 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 w 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 Feingeschoben und durch Einsetzen eines Beugeachsbolzens 20 schwenkbar am Femurteil Ffixiert.

Das Auge 20 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 w entsprechende Bohrungen der Gabelschenkel 12a und 12£> eingeschraubter Stiftschrauben 27 gegen Verdrehung und seitliches Herausgleiten gesichert ist. Der Beugeachsbolzen 20 ist in seiner Mitte als exzentrischer Rotationskörper 22 mit einer Mittenachse 23 ausgebildet. Bei der Montage kommt der Stellung des Rotationskörpers 22 bzw. der Lage seiner Mittenachse 23 gegenüber der Beugeachse 15 des Beugeachsbolzens 20 eine besondere Bedeutung zu.

Eine über den Hals 32 des Zwischenstückes Z geschobene Kufe 36 aus Kunststoff ist im gekrümmten Außendurchmesser der Gabel 12 angepaßt und außerdem, wie sich aus F i g. 2 und 3 entnehmen läßt, an beiden Enden abgerundet. Diese abgerundeten Ender, dienen als elastische Anschläge zur Begrenzung der Beugebewegung der Kniegelenkendoprothese um die Beugeachse 15. Durch Verwendung einer anders geformten Kufe 36 läßt sich der mögliche Beugewinkel 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 Γ 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 derTibiaachse 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 15 gelegte, in Fig.3 horizontale Achse unter einem rechten Winkel.

Aus Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß das die Basisbodenfläche 35 des Zwischenstücks Z von der Endplatte 40 des Tibiateils 7 trennende Kunslstoff-Lagerelement 38 einen abgesetzten buchsenförmlgen Fortsatz aufweist, welcher die Außenkonturen des Zapfens 42 und der Basis 43 umschließt und bereits in der Kombination aus Zwischenstück Zund 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 eingesetztes Sicherungselement 46, z. B. eine Schraube. Das Sicherungselement 46 durchsetzt mit dem 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 des Sicherungselements 46 greift in eine in die Basis 43 eingearbeitete Ringnut 44 ein. Nachdem das Femurteil F und das Tibiateil Tin entsprechende Ausnehmungen im Ober- und Unterschenkelknochen eingesetzt und mit Knochenzement ο. dgl. eingebettet worden sind, braucht der Operateur nur noch das Tibiateil Tmit dem Zwischenstück Z zu verbinden, indem er den Zapfen 42 mit Basis 43 in die entsprechende Fortsatz-Ausnehmung des Lagerelementes 38 einschiebt und das Sicherungselement 46 festzieht. Das Sicherungselement 46 ist als Schraube ausgebildet, deren Länge so bemessen ist, 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 Zgewahrt.

Gemäß F i g. 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 F i g. 3 dargestellten Streckzustand der Kniegelenkendoprothese liegt die Aussparung 44 spielfrei an dem entsprechend eingestellten exzentrischen Rotationskörper 22 an; das bedeutet, daß bei gestrecktem Kniegelenk keine Axialverdrehung des Tibiateils Turn die Zapfenachse 50 gegenüber dem Femurteil F möglich ist. Wenn das Kniegelenk jedoch um beispielsweise 90Grad gebeugt ist, wie in Fig.4 dargestellt, dann besteht zwischen Rotationskörper 22 und Aussparung 45 ein Abstand d, welcher ein Verdrehen des gesamten Tibiateils Tnach beiden Seiten erlaubt, bis die Außenkanten der Aussparung 45 jeweils am Rotationskörper 22 zur Anlage kommen. Dieser

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Verdrehwinkel kann durch entsprechende Einstellung der zur Anlage kommenden Metallteile sind der

des Rotationskörpers 22 der Verdrehbarkeit im Rotationskörper 22 und die Oberflächen der Ausspa-

Beugezustand eines normalen Kniegelenkes angepaßt rung 45 des Zapfens 42. Diese Metallteile sind jedoch

werden und liegt in der Größenordnung von etwa vollständig eingekapselt, so daß auch hier etwa

±20Grad. . auftretender Metallabrieb gegen Ausschwemmen gesi-

Bci der Kniegeionk-Endoprothese sind alle Lagerstel- chert ist.

len mit einem geeigneten Kunststoff ausgekleidet, der Die vollständig vorgefertigt implantierbare, aus

Verschleißfreiheit und eine lange Lebensdauer der Femurteil Fund Zwischenstück Zmit dem Beugegelenk

Prothese sicherstellt. Auf diese Weise wird jeglicher bestehende Baugruppe ist im Bereich der Gabel 12

Metallabrieb vermieden und dadurch die Gefahr einer >,> relativ schmal gehalten und läßt sich vollständig in eine

Metallose ausgeschaltet. Die einzigen direkt aufeinan- vorbereitete Aussparung im Kondylus einsetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kniegelenkendoprothese mit einem Femurteil und einem Tibiateil, die in den jeweiligen Knochen verankerbar sind, mit einem an dem Tibiateil fest angeordneten und abstehenden Zapfen, der in ein Zwischenstück hineinragt, das über einen etwa horizontalen Beugeachsbolzen schwenkbar mit dem Femurteil verbunden und auf dem Tibiateil drehbar gelagert ist, und dessen Drehbewegung durch Anschläge in der Strecklage begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (42) in der Längsachse des Tibiateils (T) verläuft, daß der Beugeachsbolzen (20) verdrehsicher im Femurteil (F)gzns\ien ist und einen Mittelbereich aufweist, der einen beugewinkelabhängigen Anschlag für die Drehbewegung des Zapfens (42) bildet.

2. Kr.iegelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beugeabhängige Anschlag im Mittelbereich des Beugeachsbolzens (20) ais exzentrischer Rotationskörper (22) ausgebildet ist, dessen Mittelachse (23) zur Achse (15) des Beugeachsbolzens (20) parallel versetzt ist, und daß der Zapfen (42) am freien Ende eine gegen den Rotationskörper (22) gerichtete Aussparung (45) aufweist.

3. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Beugeachsbolzen (20) mittels Stiftschrauben (27) in dem Femurteil (7ybefestigt ist.

4. Kniegelenkendoprothese nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Zwischenstück (Z) ein Sicherungselement (46) für die axiale Festlegung des Zapfens (42) gegenüber dem Zwischenstück (^angeordnet ist.