DE69532047T2

DE69532047T2 - Stabilisiertes, bewegliches knielager

Info

Publication number: DE69532047T2
Application number: DE69532047T
Authority: DE
Inventors: College London Lond University
Original assignee: University College London
Current assignee: University College London
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: GB9415180D0; EP0957834A1; WO1996003097A1; AU3118995A; US5906643A; DE69532047D1; ES2210304T3; EP0957834B1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Prothese zum Ersatz des gesamten Knies. Prothesen zum Ersatz des gesamten Knies schließen das chirurgische Entfernen der gesamten natürlichen Knielagerflächen und ihren Ersatz durch künstliche femorale und tibiale Komponenten ein. Die femorale Komponente schließt kondyläre Lagerflächen ein, die in einem gewissen Maß die Form der natürlichen Kondylen nachahmen.
Die vorliegende Erfindung betrifft Prothesen zum Ersatz des gesamten Knies (TKR – total knee replacement) der Dreikomponentenart, bei der eine schwebende Meniskuskomponente zwischen der femoralen und der tibialen Komponente angeordnet wird. Die Verwendung einer Meniskuskomponente erweitert den Bereich der Bewegungen, die aufgenommen werden können, einschließlich des Gewährleistens eines größeren Lockerheitsbereichs sowohl der gleitenden als auch der Drehbewegung.
Es gibt jedoch ernste Probleme beim Gestalten einer vollständig zufriedenstellenden TKR. Eines davon ist es, einen hohen Flexionsgrad zu gewährleisten, da sonst der präoperative Flexionsbereich nicht erreicht wird und die Beweglichkeit verringert wird. Ein hoher Flexionsgrad kann dadurch erreicht werden, daß für ein Zurückrollen bei der maximalen Flexion gesorgt wird. Jedoch wird dies oft unter der Gefahr einer verringerten Stabilität erreicht. Es ist ebenfalls wichtig, eine Stabilität in der Streckung, z. B., wenn der Patient steht, zu erreichen. Es ist schwierig, diese Anforderungen bei einer Dreikomponenten-TKR zu erreichen.
Das Dokument EP-A-381 352 legt eine Prothese zum Ersatz des gesamten Knies offen, die eine femorale Komponente mit einem Paar von kondylären Lagerflächen und eine tibiale Komponente umfaßt, die eine tibiale Plattform mit einer nach oben stehenden Stütze hat, die zwischen den kondylären Lagerflächen angeordnet wird, wobei die femorale Komponente eine interkondyläre Vorsprungsfläche hat, die dafür ausgebildet wird, mit der nach oben stehenden Stütze bei hohen Flexionsgraden in Kontakt zu treten.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Prothese zum Ersatz des gesamten Knies bereitgestellt, die folgendes umfaßt:

(a) eine femorale Komponente mit einem Paar von kondylären Lagerflächen,
(b) eine tibiale Komponente, die eine tibiale Plattform mit einer nach oben stehenden Stütze hat, die zwischen den kondylären Lagerflächen angeordnet wird, wird
(c) eine Meniskuskomponente, die zwischen der kondylären Lagerfläche und der tibialen Plattform zur gleitenden Bewegung in der Anterior-Posterior-Richtung angeordnet wird, wobei die femorale Komponente eine interkondyläre Vorsprungsfläche hat, die dafür ausgebildet wird, mit der nach oben stehenden Stütze bei hohen Flexionsgraden in Kontakt zu treten, um so die gleitende Bewegung der Meniskuskomponente in einer posterioren Richtung zu beeinflussen.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Stütze ein Pfosten sein, der durch eine Öffnung in der Meniskuskomponente nach oben verläuft und der eine Oberfläche hat, die dafür geeignet ist, mit der interkondylären Vorsprungsfläche an einem Punkt in ihrer Flexion ineinanderzugreifen.
Der nach oben stehende Pfosten oder die Stütze kann ebenfalls dazu dienen, die Kunststoff-Meniskuskomponente in der A-P-Richtung zu führen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Pfosten durch eine Öffnung oder einen Raum zwischen den kondylären Oberflächen verlaufen und mit dem interkondylären Vorsprung nur bei hohen Flexionsgaden, z. B. bei Flexionsgraden von wenigstens 60 oder 70°, ineinandergreifen. Der Pfosten oder die Stütze kann ebenfalls in der Streckung mit Oberflächen auf der femoralen Komponente ineinandergreifen, um so die Stabilität in der Streckung zu steigern, aber bei Flexionsgraden zwischen der Streckung und hohen Flexionsgraden nicht mit Oberflächen auf der femoralen Komponente ineinandergreifen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die femorale Komponente eine wesentlich durchgehende Oberfläche haben, welche die interkondyläre Fläche darstellt, z. B. in der Form eines Gehäuses. Eine solche durchgehende Fläche kann die Form einer Aussparung haben, welche die kondylären Lagerflächen teilt, und der nach oben stehende Pfosten kann in einer solchen Aussparung aufgenommen werden. Wieder werden jedoch der Pfosten und die interkondyläre Fläche vorzugsweise so geformt und nebeneinander angeordnet, daß der Pfosten mit der interkondylären Fläche nur bei hohen Flexionsgraden und wahlweise ebenfalls in der Streckung in Kontakt kommt. Der Grund dafür ist, eine Situation zu vermeiden, in der das Gelenk in Gefahr ist, auf Grund eines durchgehenden Kontakts zwischen mehreren Oberflächen zu „blockieren". Der Anmelder hat festgestellt, daß eine zusätzliche Stabilität wesentlich nur erforderlich ist, wenn sich das Gelenk in einer hohen Flexion befindet, insbesondere, wenn die Prothese eine hochgradig angepaßte, kongruente kondyläre Komponente und eine ebensolche Meniskuskomponente einschließt.
Der interkondyläre Vorsprung oder die interkondyläre Fläche kann zwischen den Kondylen verlaufen und eine Oberfläche haben, die zusammen mit der Oberfläche des Pfostens eine Nockenwirkung hat, welche die Bewegung der Meniskuskomponente in posteriorer Richtung bei hohen Flexionsgraden beeinflußt.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht der femoralen Komponente zeigt,
2 eine ähnliche perspektivische Ansicht der Meniskuskomponente ist, der Einfachheit halber rechteckig gezeichnet, und die den Führungspfosten zeigt, der von der tibialen Grundplatte (nicht gezeigt) durch die Meniskuskomponente verläuft,
2A ein Seitenriß der zusammengebauten TKR ist, wobei die tibiale Grundplatte an einem resezienen Schienbein befestigt wird,
2B ein Aufriß der femoralen Komponente ist, die gerade in Kontakt mit der Meniskuskomponente gebracht wird,
2C eine Draufsicht der Meniskuskomponente ist,
3, 4, 5, 6 und 7 Aufrisse im Schnitt sind, welche die femorale Komponente bei verschiedenen angezeigten Flexionswinkeln zeigen,
9 eine Seitenansicht der femoralen Komponente ist,
10 eine ähnliche Seitenansicht, teilweise im Schnitt, ist, welche die Patellalagerflächen und die interkondyläre Führungsfläche zeigt,
11 eine anteriore Ansicht der femoralen Komponente und der Meniskuskomponente ist, aber nicht den Pfosten oder die Stütze zeigt,
12 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, der tibialen Grundplatte ist, die den Führungspfosten im Detail zeigt,
13 und 14 Draufsichten sind, welche die gleitende Bewegung der Meniskuskomponente auf der tibialen Grundplatte zeigen,
15 und 16 perspektivische Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung sind,
17 eine seitliche Querschnittsansicht der zusammengebauten, in 15 und 16 gezeigten, Prothese ist und
18 eine Querschnittsansicht der in 17 gezeigten Prothese in der Anterior-Posterior-Richtung ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hat die femorale Komponente vorzugsweise einen hohen Grad an Übereinstimmung mit den entsprechenden Lagerflächen an der Meniskuskomponente. Die femorale Komponente kann wesentlich sein, wie sie in unserer PCT-Anmeldung Nr. PCT/GB94/01047 (WO 94/26212) beschrieben wird, und ein Paar von Kondylen 10 und 12 haben, die so geformt werden, daß sie in Sagittalebenen eng mit entsprechenden Meniskuslagerflächen 13 und 14 übereinstimmen, geformt in der oberen Fläche einer Meniskuskomponente 15. Die femorale Komponente hat ausgeschnittene Abschnitts 16, die den Flexionsgrad ausdehnen, über den die Kondylen 10 und 12 in engem Kontakt mit den entsprechenden Meniskuslagerflächen sind.
Wie es schematisch in 2 gezeigt wird, wird ein Führungspfosten 18 an einer tibialen Grundplatte befestigt, wie es z. B. in 3 bis 8 gezeigt wird, und verläuft durch ein Loch oder einen Schlitz 32 in der Meniskuskomponente. Dieser Schlitz oder dieses Loch ist in der Anterior-Posterior-Richtung länglich und ist allgemein an beiden Enden geschlossen. Die femorale Komponente hat eine interkondyläre Führungsfläche 20, welche die zwei Kondylen 10 und 12 verbindet. Die Wechselwirkung des interkondylären Vorsprungs 20 mit dem Kunststoff-Führungspfosten 18 wird in 3 bis 8 illustriert.
Wie in 3 zu sehen ist, wird der Führungspfosten 18 an der tibialen Grundplatte 22 befestigt, die einen Stollen 24 zur Befestigung am resezierten Schienbein hat. Die Meniskuskomponente 15 wird zwischen der tibialen Grundplatte und der femoralen Komponente eingeschlossen, hat aber, wie es unten beschrieben wird, einen begrenzten Grad an Bewegungsfreiheit. In der in 3 gezeigten Position verbindet der Führungspfosten 18 die drei Komponenten lose miteinander und gewährleistet, zusammen mit dem anterioren Anschlag 26 an der tibialen Grundplatte, eine gewisse Stabilität in der Streckung.
Der Kunststoff Führungspfosten 18 hat eine abfallende Oberfläche 28, und der interkondyläre Vorsprung 20 hat eine gekrümmte, nockenartige Oberfläche 30. Demzufolge bewegt sich der Vorsprung 20 näher zur abfallenden Oberfläche 28 des Führungspfostens, wenn die femorale Komponente auf der Meniskuskomponente zu schwenken beginnt. Wenn ein Flexionsgrad von etwa 75° erreicht wird (6), berührt der interkondyläre Vorsprung 20 die Oberfläche 28 des Kunststoff Führungspfostens 18.
Da die Oberfläche der Kondylen in enger Entsprechung mit den Meniskuslagerflächen 13 und 14 übereinstimmt, ist die Wirkung dessen, daß der Vorsprung 20 die Oberfläche 28 berührt und über dieselbe gleitet, zu bewirken, daß die Meniskuskomponente auf der tibialen Grundplatte zurückgleitet (siehe 7). Diese Bewegung hat ihr Maximum in 8 erreicht, wo die Meniskuskomponente zurückgeglitten ist, bis das Ende des Schlitzes 32, durch den der Pfosten verläuft, an die hintere Fläche 34 des Pfostens anstößt. Dieses Widerlager des Pfostens mit dem Ende des Schlitzes verhindert außerdem jede Neigung der Meniskuskomponente, aus dem Kontakt mit der tibialen Grundplatte hochzukippen.
13 und 14 zeigen die entsprechende Bewegung der Meniskuskomponente auf der tibialen Platte. In 13 befindet sich die Meniskuskomponente 15 in ihrer maximalen Bewegung in der anterioren Richtung und befindet sich in Kontakt mit dem anterioren Anschlag 26. Wie zu sehen ist, ist der Schlitz 32 länglich und gibt der Meniskuskomponente 15 folglich einen beträchtlichen Grad an Bewegungsfreiheit in der A-P-Richtung.
14 zeigt die Meniskuskomponente in einer Position, die 8 entspricht, bei der die Meniskuskomponente an die anteriore Fläche 34 des Pfostens 18 angestoßen ist. Wie aus 14 zu ersehen ist, hat die Meniskuskomponente 15 einen Grad an Freiheit der Drehbewegung, der üblicherweise plus oder minus 10 bis 15° beträgt. Diese Freiheit der Drehbewegung gewährleistet den gewünschten Grad an Lockerheit in der Rotationsdimension. Es können zusätzliche Führungen bereitgestellt werden, z. B. an der tibialen Grundplatte, um die Drehung der Meniskuskomponente zu unterstützen, wenn sie zurückgleitet. Da der Führungspfosten nichtdrehbar an der tibialen Grundplatte befestigt wird, stellt er einen stabilen Ankerpunkt bereit, um den die Meniskuskomponente geführt werden kann. Die Drehbewegung der Meniskuskomponente auf der tibialen Grundplatte kann durch ein Auftreffen auf dem Pfosten und/oder einen Eingriff der Meniskuskomponente mit anderen Führungsflächen an der tibialen Grundplatte begrenzt werden (z.B. auf ±10 bis 15°).
Wie es am besten in 12 zu sehen ist, wird der Führungspfosten vorzugsweise aus einem inneren Metallpfosten 40 geformt, der mit einer Kunststoffkappe 42 umhüllt wird. Dies vermeidet die Gefahr eines Kontakts von Metall zu Metall zwischen der interkondylären Führungsfläche 30 und der abfallenden Fläche 28 des Führungspfostens. Als Alternative dazu kann der Pfosten 18 vollständig aus Metall bestehen, und die interkondyläre Führung kann eine Kunststoffoberfläche haben. Geeignete Kunststoffmaterialien für die Hülle des Führungspfostens und die Meniskuskomponente können Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht sein.
15 bis 18 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die femorale Komponente eine untere Fläche hat, die durchgehend ist. Die femorale Komponente 110 ist üblicherweise ein metallisches Gußstück oder Schmiedestück und schließt ein Paar von kondylären Abschnitten 112 mit gekrümmten Lagerflächen 113 ein, die geformt werden, um mit entsprechenden Lagerflächen 121 einer Kunststoff Meniskuskomponente 130 zusammenzuwirken. Zapfen 120 dienen dazu, die femorale Komponente im resezierten Oberschenkelknochen zu befestigen. Es werden Aussparungen 124 bereitgestellt, um Knochenzement aufzunehmen. Am anterioren Abschnitt 118 wird eine Kniescheibenbahn bereitgestellt.
Zwischen den kondylären Abschnitten 112 wird eine kastenartige Struktur 134 mit einer nach unten offenen Mündung zum Aufnehmen einer Stütze oder eines Zapfens 119 (siehe 16 bis 18) angeordnet.
Der Zapfen 119 wird an einer metallischen tibialen Grundplatte 201 mit einem anterioren Randanschlag 202 befestigt. Der Zapfen 119 umfaßt einen Metallkern 204 mit einer Kunststoffhülle 205, die durch einen Schlitz 206 in der Meniskuskomponente 130 vorspringt. Wie es in 16 und 18 zu sehen ist, hat der Zapfen 119 eine abfallende posteriore Fläche 127, die an einer abgerundeten Fläche 126 im Innern der Kastenstruktur 134 eingreift.
Wenn sich die Prothese in ihrer gestreckten Position befindet, wird die Spitze des Zapfens 119 innerhalb einer Aussparung 128 in der kastenartigen Struktur angeordnet. In diesem Zustand wird das Gelenk durch eine Wechselwirkung der anterioren Fläche des Zapfens und der anterioren Wand 140 der kastenartigen Struktur in einer A-P-Richtung stabilisiert. Außerdem wird die Prothese durch eine Wechselwirkung zwischen den Gleitflächen des Zapfens mit den Seitenwänden der kastenartigen Struktur 134 in seitlicher Richtung stabilisiert.
Wenn die femorale Komponente eine Flexion durchmacht, greift die gekrümmte Innenfläche 126 mit der abfallenden Fläche 127 des Zapfens ineinander, was bewirkt, daß sowohl die femorale Komponente als auch die Meniskuskomponente zurückrollen. Der Schlitz 206 begrenzt den Grad der gleitenden Bewegung der Meniskuskomponente in posteriorer Richtung.
Die Grundplatte 201 kann mit einem oder mehreren Zapfen nach unten, z. B. ähnlich dem Zapfen 24 in 3, versehen werden, um die Befestigung an einem resezierten Schienbein zu unterstützen.

Claims

Prothese zum Ersatz des gesamten Knies (TKR), die umfasst; (a) eine femorale Komponente, die ein Paar von kondylären Lagerflächen aufweist, (b) eine tibiale Komponente, die eine tibiale Plattform (22) mit einer nach oben stehenden Stütze aufweist, die zwischen den kondylären Lagerflächen angeordnet ist, und (c) eine Meniskuskomponente (15), die zwischen der kondylären Lagerfläche und der tibialen Plattform zur gleitenden Bewegung in der anterior-posterior-Richtung angeordnet ist, wobei die femorale Komponente eine interkondyläre Vorsprungsfläche (20) aufweist, die dafür ausgebildet ist, mit der nach oben stehenden Stütze bei hohen Flexionsgraden in Kontakt zu treten, um die gleitende Bewegung der Meniskuskomponente (15) in einer posterioren Richtung zu beeinflussen.
Prothese nach Anspruch 1, wobei die Stütze ein Pfosten (18) ist, der durch eine Öffnung (32) in der Meniskuskomponente (15) verläuft.
Prothese nach Anspruch 2, wobei die Öffnung (32) in der Meniskuskomponente (15) in der anterior-posterior (A-P)-Richtung länglich ist und mit dem Pfosten (18) ein Mittel zum Führen der gleitenden Bewegung der Meniskuskomponente in der A-P-Richtung vorsieht.
Prothese nach Anspruch 3, wobei der Pfosten (18) starr an der tibialen Platte (22) befestigt ist, wodurch die Meniskuskomponente (15) eine begrenzte Bewegung in der A-P-Richtung auf dem Pfosten (18) und in einem Drehsinn um den Pfosten hat.
Prothese nach Anspruch 4, wobei die tibiale Basisplatte (22) zusätzlich einen oder mehrere Anschläge (202) umfasst, die die A-P Bewegung und/oder die Drehbewegung begrenzen.
Prothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Pfosten (18) eine Kunststofffläche umfasst.
Prothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die nach oben stehende Stütze von der interkondylären Vorsprungsfläche (20) beabstandet ist und mit der Fläche nur bei hohen Flexionsgraden und/oder in Streckung in Kontakt kommt.
Prothese nach Anspruch 7, wobei interkondyläre Vorsprungsfläche (20) ein Element umfasst, das die Kondylen (10, 12) an einem Punkt überbrückt, der von der Patellalagerfläche entfernt ist.
Prothese nach Anspruch 7, wobei die interkondyläre Vorsprungsfläche (20) ein Gehäuse umfasst, das zwischen den Kondylen (10, 12) angeordnet ist und in das die Stütze vorsteht.