EP1432365A2 - Endoprothese für ein kniegelenk - Google Patents
Endoprothese für ein kniegelenkInfo
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- EP1432365A2 EP1432365A2 EP02754103A EP02754103A EP1432365A2 EP 1432365 A2 EP1432365 A2 EP 1432365A2 EP 02754103 A EP02754103 A EP 02754103A EP 02754103 A EP02754103 A EP 02754103A EP 1432365 A2 EP1432365 A2 EP 1432365A2
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- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
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- A61F2220/0025—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
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- A61F2230/0002—Two-dimensional shapes, e.g. cross-sections
- A61F2230/0004—Rounded shapes, e.g. with rounded corners
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- A61F2230/0004—Rounded shapes, e.g. with rounded corners
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- A61F2230/0017—Angular shapes
- A61F2230/0019—Angular shapes rectangular
Definitions
- the invention relates to an endoprosthesis for a knee joint according to the preamble of claim 1, with a femoral joint part which has condylar skids and fastening means for anchoring the femur joint part in the femur, a tibia part which has a tibia plateau and fastening means for anchoring the tibia part in the tibia the tibial plateau on which the bearing part slidably lies, which has concave bearing shells for receiving the sliding runners of the femoral joint part, and cooperating guides on the tibial plateau and bearing part, for guiding the sliding movement of the bearing part on the tibial plateau.
- the femoral condyles on the articular surface of the tibial plateau shift from ventral to dorsal as a result of a translational movement guided by the cruciate ligaments.
- cruciate ligaments in particular the posterior one of a knee joint to be replaced by a prosthesis
- the translation movement can no longer be controlled. It is then advisable to use a prosthesis that does not have the option of translation and only allows a rotational movement in addition to the flexion and extension function.
- the two different guides on the bearing part can be arranged side by side or one behind the other or overlapping in areas. It is also possible to design the guide parts in such a way that they are arranged in two use positions rotated by 180 degrees with respect to one another.
- the outer (outline) shape of the bearing part as well as the arrangement and configuration of the bearing shells on the top of the bearing part independently of the respective position of use.
- the location of the first axis of rotation with respect to the tibia part advantageously coincides with the location of the second axis of rotation. This is the case at least in the flexion position of the knee.
- the first axis of rotation can be displaceable together with the translation movement. However, it can also be immovable and remain in the same place during a translation.
- the direction of the translational movement can be independent of the rotational position of the guide on the bearing part with respect to the guide on the tibial plateau. However, it can also depend on the rotational position of the bearing part relative to the tibial plateau.
- the axes of rotation can be arranged on a central axis of the tibia part extending from anterior to posterior, as well as outside of such.
- two parallel legs are advantageously provided in one guide at a distance of 2R and in the other guide a guide body with at least two concentric circular sections with radius R, which cooperate with the guide legs.
- a convex circular path in one guide and a concave circular guide cooperating with the circular path in the other guide are advantageously provided, which cooperate over at least one angular range to the extent of the rotational latitude desired for the prosthesis.
- the guide body advantageously has the convex circular path.
- a boundary track with at least one circular section on a radius S is advantageously present on the one guide, and a boundary guide cooperating with the circular sections of the boundary track at a distance from S to the center of the radius R is present on the other.
- Boundary path and boundary guide can be designed such that in the first position, ie when the first function type is activated, translation and Rotation, when the knee is stretched, the rotation is restricted or prevented, similar to the case with a healthy knee.
- a first guide surface lying on a rotation surface about a rotation axis lying perpendicular to the tibial plateau and a second guide surface concentrically thereto are advantageously formed.
- a third guide surface cooperating with the first guide surface is formed with a radius corresponding to the radius of the first guide surface, and a fourth guide surface interacting with the second guide surface. In both positions of use, this allows rotation about an axis perpendicular to the tibial plateau, which rotation is advantageously guided by the concentric guide surfaces in the flexion position of the joint with a flat support. The rotation can be limited.
- a movement space is advantageously formed in the anterior-posterior direction, which is available in the first position of use, which enables translation and rotation. In the second operating position, which only allows one rotation, this movement space is expediently not available. In the latter case, the two pairs of contact surfaces, each with the play technically necessary for the rotation, are necessarily in contact with one another.
- Both pairs of contact surfaces are advantageously formed by a guide track and the lateral surface of a guide body arranged in the guide track.
- At least one guide track has two parallel guide legs, and the guide body arranged in this guide track has lateral surfaces which interact with the guide track. These lateral surfaces lie on a circular line, the diameter of which corresponds to the distance between the guide legs.
- more than a single diameter is of course matched to more than a single distance.
- the guide body and the guideway can be graduated one above the other or integrated into one another.
- a second, narrow guideway for the second, smaller guiding body, which is arranged in the first guideway, is formed in a first, larger guiding body arranged in a first wide guideway, the construction height can be minimized, since it only constitutes a single guiding body height.
- a second smaller guide body is formed on a first larger guide body and a second narrow guide path for the second guide body is formed in a first wide guide track for the second guide body, the strength of the first guide body is not reduced by a recess incorporated therein.
- the guideway having parallel guide legs advantageously has a semicircular closure adjoining these parallel guide legs anteriorly and / or posteriorly. As a result, stop forces occur flat in the end position of the translation.
- the termination can also be straight, ridge-like, polygonal or otherwise suitable.
- means can be provided, e.g. a dovetail-like or undercut configuration of the interacting pairs of contact surfaces, or roofs arranged on the outside or similar suitable devices.
- Figure 1 a first embodiment with a guide body in the
- Figure 3 the first embodiment with the guide body in the
- FIG. 4 a second exemplary embodiment with a guide body in the translation position inserted in a guide track and in the extension position
- FIG. 5 the second exemplary embodiment with the guide body inserted in the translation position in the guide track and in the flexion position
- FIG. 6 the second exemplary embodiment according to FIG. 5, but with a shape variant of the boundary path
- FIG. 7 a third exemplary embodiment with a guide body in the rotational position used in a guide track
- FIG. 8 the third exemplary embodiment with the guide body in the translation position inserted in the guide track and in the extension position
- FIG. 9 the third exemplary embodiment with the guide body inserted in the translation position in the guide track and in the flexion position
- FIG. 10 a fourth exemplary embodiment with a guide body in the rotational position used in a guide track
- FIG. 11 the fourth exemplary embodiment with the guide body inserted in the translation position in the guide track and in the extension position
- FIG. 12 the fourth exemplary embodiment with the guide body inserted in the translation position in the guide path and in the flexion position
- Figure 13 a fifth embodiment with a second guideway incorporated into a first guideway, the guide body being inserted in the flexion position of the translation position.
- FIG. 14 the sixth embodiment with the guide body in the extension position
- FIG. 15 a sixth exemplary embodiment with a guide body, the shape of which deviates from the circular shape,
- FIG. 16 a seventh exemplary embodiment with a guide body deviating from the circular shape with a guide track incorporated therein,
- FIG. 17 a view of an endoprosthesis with a guide track formed in the guide body
- Figure 18 a view of an endoprosthesis with stepped one above the other
- Figure 19 an eighth embodiment with the bearing part in the rotational position
- Figure 20 a ninth embodiment with the bearing part in the rotational position
- Figure 21 a tibia plateau in supervision, with a single guide pin
- FIG. 23 a tibial plateau with an eccentric guide pin
- FIG. 24 bearing part with two guides arranged side by side
- FIGS. 25 and 26 tibial plateau and the associated bearing part of another
- Embodiment Figures 27 and 28 Tibial plateau and bearing part with inserted in the bearing part
- 16 and 17 show a first type of exemplary embodiment in which an outer guideway 13, 33 interacts with a large guiding body 21, 41 in which an inner guideway 33, 13 is recessed, which has a smaller one Guide body 41.21 cooperates.
- Guideway is understood to mean a guide with mutually facing guide surfaces, by a guide body a guide with mutually facing guide surfaces.
- a guide track 33, 13 is arranged within a guide body 41, 21, which is guided in a guide track 13, 33 that limits the relative movement between the bearing part and the tibial plateau 11.
- One guideway is also referred to below as boundary path 13 because it limits the movement guided by the other guideway.
- the limiting path 13 interacts with a guide body, which is accordingly called the limiting body 21 below.
- anterior or ventral is shown at the bottom and posterior or dorsal at the top.
- Figures 1 to 3 show a first embodiment.
- a recess 17 forming a boundary path 13 is formed, which is circular and whose center coincides approximately with the center of the tibial plateau 11 and has a first radius 15.
- a limiting body 21 is movably arranged within the limiting path 13 forming the edge of the depression 17.
- This is horseshoe-shaped with a circular section with a second radius S as the outer contour surface 23, and a semicircle 27 with a third radius R and then two parallel legs 31 as the inner contour line.
- the inner contour surface of the horseshoe-shaped limiting body 21 forms a guide track 33 for a guide body 41.
- the guide body 41 has a circular outline.
- the lateral surface 45 of the guide body 41 lies on a fourth radius 43, which corresponds to the third radius R of the guide track 33 with the tolerance required for sliding.
- the guide body 41 is arranged in a stationary manner with respect to the boundary track 13 on the tibial plateau 11.
- a bearing part 49 The outline of a bearing part 49 is shown elliptically and dotted.
- This bearing part forms a meniscus part displaceably arranged on the tibial plateau 11, on the underside of which the limiting body 21 is arranged in a stationary manner.
- the bearing shells interacting with the femoral condyles are formed on the upper side of the bearing part 49 or on this articulation body.
- the limiting body 21 is inserted into the limiting path 13 in a first position. In this position, it can be rotated about the center 29 of the fourth radius 43 and, depending on the angle of rotation, can be displaced by a small amount parallel to the legs 31 up to the limiting path 13. In a region relevant to the rotation of the knee around the central position of the limiting body 21 shown in FIG. 1, this displacement is negligible.
- the limiting body 21 is inserted into the limiting path 13 rotated by 180 degrees and consequently has a displaceability, the extent of which relative displacement the articulation surfaces of the natural knee involved in flexion and extension is simulated. This displacement is shown in FIGS. 2 and 3.
- FIG. 1 is inserted into the limiting path 13 in a first position. In this position, it can be rotated about the center 29 of the fourth radius 43 and, depending on the angle of rotation, can be displaced by a small amount parallel to the legs 31 up to the limiting path 13. In a region relevant to the rotation of the knee around the central position of the
- FIG. 3 shows the position of the limiting body 21 in the limiting path 13 during flexion, in which a rotation about a rotation axis directed perpendicular to the tibia plateau 11 and passing through the center 29 of the fourth radius 43 is possible without hindrance.
- FIG. 2 shows the position at extension in which rotation is prevented or is only possible together with a posterior translation.
- the boundary path 13 and the outer contour surface 23 of the boundary body 21 form a first contact surface pair 51 which limits the movement, but which also acts as a leader during rotation.
- the guide track 33 and the outer surface 45 of the guide body 41 form a second pair of contact surfaces 53 guiding the movement.
- Figures 4 and 5 show a second embodiment.
- a first pair of contact surfaces 51 is formed between the edge of the depression 17, which, as in the first exemplary embodiment, forms a boundary path 13, and the contour surface 23 of the boundary body 21.
- the delimitation body 21 has a circular contour surface 23.
- the delimitation path 13 is an oval with a longitudinal direction anterior-posterior. The oval is somewhat wider than the diameter of the limiting body 21.
- An oval guideway 33 with parallel legs 31 is formed in the interior of the limiting body 21, in which a circular guiding body 41 with a diameter which corresponds to the width of the oval of the guideway 33 is arranged ,
- the lateral surface 45 of the guide body 41 is formed concentrically with the posterior semicircle of the boundary path 13.
- this design In addition to a translation of the limiting body 21 along its parallel legs 31, this design also enables it to rotate about the center of the guide body 41.
- the limiting body 21 In the extended position of the knee (FIG. 4), the limiting body 21 is advanced anteriorly. If the boundary path 13 and the contour surface 23 of the first guide body 21 touch, practically no rotation is possible without simultaneous translation. As the distance between the contact surfaces 13, 23 of the first pair of contact surfaces 51 increases, the range of rotation of the limiting body 21 increases up to the width of the oval of the limiting path 13 in order to be unlimited in the flexion position (FIG. 5). However, if the bearing part 49 and thus the limiting body 21 are inserted into the recess 17 in a position rotated by 180 degrees (not shown), only rotation is possible and translation by the two pairs of contact surfaces 51, 53 is prevented.
- FIG. 6 shows a variant of the second exemplary embodiment, in which, however, the boundary track 13 is bulged laterally to create more space for the translation of the boundary body 21 in the rotational position, and has anterior and posterior circular sections 65 that correspond to the radius S of the contour surface 23 of the Boundary body 21 correspond in order to allow a flat contact of the boundary body in the two extreme positions.
- FIGS. 7 to 9 A third exemplary embodiment is shown schematically in FIGS. 7 to 9.
- FIG. 7 shows the use position, which only allows rotation
- FIG. 8 the function type translation and rotation in the extension position
- FIG. 9 the same, but in the flexion position.
- a recess 17 is also incorporated, the edge of which, however, does not form a boundary track but a guide track 33.
- the function of this guideway 33 corresponds to that of the guideway 33 in the first and second exemplary embodiments.
- a circular delimitation body 21 is arranged in a fixed position in the recess 17.
- a guide body 41 is movably arranged in the guide track 33 and around the limiting body 21.
- a limiting path 13 cooperating with the limiting body 21 is formed in this.
- the function of this boundary path 13 corresponds to that of the boundary path 13 in the first exemplary embodiment.
- the limiting body 21 is arranged in a stationary manner on the tibial plateau 11, while the guiding body 41 cooperating with the guideway 33 is displaceably mounted.
- a first pair of contact surfaces 51 consisting of the boundary track 13 and a surface area 23 of the interacting with it delimits Limiting body 21 the freedom of movement of the bearing part 49 on the tibial plateau 11, while a second pair of contact surfaces 53, consisting of the guide track 33 and the lateral surface 45 of the first guide body 41, guides the movement.
- the guideway 33 has two parallel legs 31, and the guide body 41 has two opposite circular sections, which cooperate with the parallel legs 31 and lie on a circle with a diameter corresponding to the distance between the legs 31.
- the recess 17, the edge of which forms the guideway 33 is worked into the tibial plateau 11 from anterior.
- the edge of the depression 17 forming the guideway 33 has a semicircle 27 with a radius R dorsally, to which two parallel legs 31 then extend.
- the outer surface 45 of the guide body 41 cooperating with the guide track 33 has a radius corresponding to the radius R of the guide track 33.
- An oval limiting path 13 is incorporated in the guide body 41, within which the stationary limiting body 21 is arranged.
- the limiting path 13 could also be circular, for a limitation of the movement of the guide body 41 based on the first exemplary embodiment.
- the degree of rotation in the almost extension position (FIG. 8) is less than in the case of a circular design of the boundary track 13.
- the boundary surface of the boundary track 13 can, however, also have other shapes, as is shown with the aid of other exemplary embodiments.
- FIGS. 10 to 12 show, as a fourth exemplary embodiment, a kind of reversal of the third exemplary embodiment, in which the depression 17 is open towards the posterior.
- An advantage of this is the large contact surface arranged anteriorly between the guide body 41 and the guide track 33, which minimizes the surface pressure which is generated by the large thrust forces acting from posterior to anterior, for example when walking up stairs. Since with the simple reversal of the In the third exemplary embodiment, there is no limitation of the rotation in the extension position, but would be present in the flexion position, this limitation is solved differently in the fourth exemplary embodiment.
- the guide body 41 has an extension 61 projecting beyond the circle radius. A recess 63 corresponding to the extension 61 is provided posteriorly in the guideway 33.
- the extension and recess can make up part of the depth of the depression 17 or take up the entire depth.
- the extension 61 In the use position, which only allows rotation, according to FIG. 10, the extension 61 is directed posteriorly and does not hinder the rotation in the area essential for the knee function.
- the operating position which permits translation and rotation, according to FIGS. 11 and 12, with the knee flexed and the guide body 41 displaced dorsally (FIG. 11), the rotation is not impeded by the extension 61, but by the limiting body 21 and the limiting path 13 inside of the guide body 41 limited.
- the extension position In the extension position (FIG. 12), on the other hand, the extension 61 engages in the recess 63 and prevents rotation that would otherwise be possible around the delimiting body 21 which is arranged around the circular and concentric to the semicircle of the guideway 33.
- FIGS. 13 and 14 An advantageous fifth exemplary embodiment is shown in FIGS. 13 and 14.
- the limiting body 21 is arranged in a stationary manner on the guide body 41.
- a bore 27 is provided, the cylindrical wall of which forms a boundary track 13 which interacts with the contour surface 23 of the boundary body 21 which is "fish-blown" in one section.
- the radii of the "fish bubble" and bore 27 correspond to each other.
- the guide body 41 is circular with a diameter that corresponds to the width of the oval guide track 33 and is guided in the guide track 33.
- a flexion position FIG. 13
- the delimiting body 21 and the guiding body 41 are arranged posteriorly and touch the delimiting path 13 or the guiding path 33 posteriorly.
- the contour surface 23 of the delimitation body 21 that is present anteriorly on the delimitation surface 13 prevents translation in the anterior direction.
- FIGS. 15 and 16 show a sixth and seventh exemplary embodiment. These prove that the boundary path 13 does not have to have circular shapes. The desired functions can still be reached.
- FIG. 15 which shows the first position of use for translation and rotation, a depression 17 is embedded in the tibial plateau 11 with two rectilinear edges which converge from posterior to anterior and serve as a delimitation path 13.
- this recess 17 an elongated hole 27 is made, in which a circular guide body 41 is guided.
- a delimitation body 21 This is arranged on a delimitation body 21, the contour surface 23 of which has circular sections 71 which are concentric with the lateral surface 45 of the guide body 41 in order to allow rotation, and in some cases has straight-line sections 73 which, in an extension position, touch the delimitation track 33 flatly.
- the guide body 41 together with the limiting body 21 is inserted rotated by 180 degrees, then the circular section 71 of the limiting body 21 touches the limiting path 13 and the guide body 41 is in contact with the guide path 33 posteriorly, so that only rotation is possible.
- the guide body 41 is arranged within a guide track 33 formed in the limiting body 21 and stationary in the recess 17.
- the circular section 71 of the contour surface 23 is arranged concentrically to the semicircle of the oval guideway 33 in the limiting body 21.
- FIGS. 1-12 and 16 show two basic configurations of the tibial plateau 11 and the bearing part 49.
- Figure 17 corresponds in principle to a front view of the exemplary embodiments of FIGS. 1-12 and 16, in which a guide body 41 is arranged in a fixed manner in the tibia plateau in the depression 17, while the limiting body 21 has a recess 75 on the underside of the bearing part 49 Edge forms the guideway 33 and receives the guide body 41.
- the reversal of the boundary path 13 and guideway 33 is also possible here.
- the guideway and guide body are dovetail-shaped to prevent the bearing part from lifting off the tibia part.
- bearing shells 85 are embedded on the upper side, which articulate with the condylar skids 83 of the femoral joint part 84.
- FIG. 18 essentially corresponds to a front view of the exemplary embodiments from FIGS. 13-15, in which a bore 27 is made in the recess 17 receiving the guide body 41, which receives the limiting body 21 which is arranged in a stationary manner on the guide body 41.
- the boundary track 13 can also be formed by the edge of the depression 17, the guide track 33 then being formed by the edge of the bore 27.
- FIG. 18 also shows that the bearing shells 85 for receiving the condylar skids 83 can be formed in separate articulation bodies 81. These articulation bodies are then let into the bearing part 49 and are not displaceable relative to the latter. In order to prevent the bearing part from lifting off, hook-shaped projections 19 of the tibial plateau 11 grip the lateral edge of the bearing part 49 on the left and right.
- FIG. 19 shows an eighth exemplary embodiment in which the bearing part 49 is designed in the form of glasses and a web 91 with two concentric edges connects the two bearing shells 85 around a circular guide body 41.
- the inner concave circular path is part of the guideway 33 with two parallel legs 31.
- the outer convex circular path forms the boundary path 13, which together with a peg-like boundary body 21, which can also have a different shape, prevents displacement in the dorsal direction and rotation limited by end stops 93.
- FIG. 20 shows a ninth exemplary embodiment which likewise has both a guide track 33 and a limiting track 13 on the bearing part 49, which each cooperate with a guide body 41 or limiting body 21 protruding like a pin from the tibial plateau 11. While the limiting body 21 is arranged dorsally in the ninth embodiment, it is arranged ventrally in the tenth.
- Both the eighth and the ninth exemplary embodiment have the advantage that the tibial plateau 11 has no depression 17, which simplifies production, since the guide body 41 and the limiting body 21 can be inserted subsequently.
- the bearing part can be used in an operating position rotated by 180 degrees. In contrast to the illustration, translation is possible.
- a tibial plateau 11 with two matching bearing parts 49 is shown schematically in FIGS. 21, 22 and 24.
- the tibial plateau 11 has a cylindrical, circular guide pin 41 which fits from below into a guide 33.95 in the bearing part 49.
- two different guides 33, 95 are arranged one behind the other.
- the rear guide 95 has a concave circular path, which encompasses an angular range of well over 180 degrees and thus forms a rotational guide together with the guide pin.
- the front guide 33 has a translation guide with two parallel guide legs 31.
- the guide pin 41 can either be engaged with the rear guide 95 to inhibit translation, or it can be engaged with the front guide 33 to allow translation.
- the guides 33.95 are on a central axis of the bearing part 49.
- the guides are arranged side by side on one side of the central axis.
- the guideway 33 does not necessarily have to run parallel to the central axis, but can also converge towards it, and one of the guides can also be arranged on the central axis.
- a tibial plateau 11 with an eccentrically arranged guide pin 41 is shown in FIG. This is advantageous if the bearing part of FIG. 24 is in two mirror-image versions with respect to the arrangement of the guides.
- the function type (rotation and translation, or only rotation) can then be selected with the corresponding mirror-image bearing part.
- FIGS. 25 and 26 show a further exemplary embodiment with a tibia plateau 11 and a bearing part 49 to be arranged thereon.
- the two guides 33, 101 in the bearing part 49 are arranged one inside the other.
- two different guides are also provided on the tibia plateau 11 for the two function types.
- a guide body 41 with a circular, cylindrical shape there is a bore 99 which can cooperate with a pin 101 in the bearing part.
- the pin 101 is arranged within the guideway 33 in the bearing part 49. In one insert control, the pin 101 engages in the bore 99 and thus prevents the translational movement, while together with the bore 99 it guides the rotational movement.
- the other insert control it is arranged dorsally of the guide body 41 and limits the translational movement.
- the bore 99 is not arranged centrally in the guide body 41, but is offset to the rear.
- FIGS. 27 and 28 A final exemplary embodiment is shown in FIGS. 27 and 28.
- a strong guide pin 41 is arranged on the tibia plateau 11.
- the storage section 49 is a guide track 33 with two paraUelen guide legs 31 and two semicircular terminations excluded.
- the guide pin 41 is translationally displaceable. So that this translation can be prevented, a limiting part 103, on which the limiting path 13 is arranged, can be inserted into the bearing part 49 or into the translation guide 33. This shortens the guideway 33 to a circular rotation guide 95.
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Abstract
Zwei mit jeweils einem Führungskörper (21, 41) zusammenwirkende Führungsbahnen (13, 33) zur Führung einer Gleitbewegung zwischen einem Tibiaplateau (11) und einer darauf aufliegenden Zwischenplatte (49) ermöglichen, dass das Lagerteil (49) in zwei Einsatzstellungen in das Tibiaplateau (11) eingesetzt werden kann. In einer ersten Einsatzstellung (Fig. 2) für ein Kniegelenk mit intakten Kreuzbändern erlauben die Führungsbahnen (13, 33) und Führungskörper (21, 41) sowohl eine Translations- als auch eine Rotationsbewegung des Lagerteils (49) auf dem Tibiaplateau (11), während in einer zweiten Einsatzstellung (Fig. 1) für ein Kniegelenk mit funktionsunfähigen Kreuzbändern lediglich eine Rotation des Lagerteils (49) möglich ist.
Description
Endoprothese für ein Kniegelenk
Die Erfindung betrifft eine Endoprothese für ein Kniegelenk gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, mit einem Femurgelenkteil, welches kondyläre Gleitkufen und Befestigungsmittel zur Verankerung des Femurgelenkteils im Oberschenkelknochen aufweist, einem Tibiateil, welches ein Tibiaplateau und Befestigungsmittel zur Verankerung des Tibiateils im Schienbein aufweist, einem auf dem Tibiaplateau gleitfähig aufliegenden Lagerteil, welches konkave Lagerschalen zur Aufnahme der Gleitkufen des Femurgelenkteils aufweist, und zusammenwirkenden Führungen an Tibiaplateau und Lagerteil, zur Führung der Gleitbewegung des Lagerteils auf dem Tibiaplateau.
Bei der Flexion des gesunden Knies verschieben sich die Femurkondylen auf der Artikulationsfläche des Tibiaplateaus als Folge einer von den Kreuzbändern geführten Translationsbewegung von ventral nach dorsal. Zusätzlich eröffnet sich im Kniegelenk auch die Möglichkeit einer zunehmenden Rotation der Tibia um ihre Längsachse, welche bei gestrecktem Knie durch die Anspannung der Kreuzbänder blockiert ist.
Sind die Kreuzbänder, insbesondere das hintere, eines durch eine Prothese zu ersetzenden Kniegelenks noch funktionsfähig, so ist es vorteilhaft, eine solche Prothese einzusetzen, die sowohl eine Translations- als auch eine Rotationsbewegung erlaubt. Bei funktionsuntüchtigen Kreuzbändern hingegen ist die Translationsbewegung nicht mehr kontrollierbar. Es ist dann ratsamer, eine Prothese einzusetzen, welche auf die Möglichkeit der Translation verzichtet und nebst der Beuge- und Streckfunktion nur noch eine Rotationsbewegung zulässt.
Moderne Prothesen besitzen für beide Fälle einen auf dem Tibiateil verschieblich geführten Lagerkörper zur gelenkigen Aufnahme des femurseitigen Gelenkprothesenteils. Tibiateil und Femurteil können für beide Fälle identisch sein. Das ermöglicht es, beide Teile vorab in die entsprechenden Knochen zu implantieren und erst an- schliessend aufgrund des Bänderzustands zu entscheiden, welcher Funktionstypus, Translation und Rotation, oder nur Rotation, am geeignetsten für den Patienten ist. Der Nachteil solcher bekannte Prothesen ist, dass für die beiden Funktionstypen unter-
schiedliche Führungen vorgesehen sind, die nicht nur zwei verschiedene Lagerteile sondern auch ein zusätzliches Führungsteil im Tibiateil für den Funktionstyp, der Translation und Rotation erlaubt, notwendig machen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kniegelenkprothese vorzuschlagen, bei der beide Funktionstypen ohne verschiedene Lagerteile mit jeweils einer andersartigen Führung und ohne ein zusätzliches Führungsteil am Tibiateil für die Translation möglich sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, nämlich dadurch, dass die eine, unveränderliche Führung am Tibiateil mit zwei wählbaren Führungen des Lagerteils derart zusammenwirkt, dass in einer ersten Einsatzstellung die erste Führung des Lagerteils lediglich eine erste Funktionsart, nämlich Translation und Rotation des Lagerteils um eine erste Rotationsachse, welche senkrecht zum Tibiaplateau gerichtet ist, erlaubt, und dass in einer zweiten Einsatzstellung die zweite Führung des Lagerteils lediglich eine zweite Funktionsart, nämlich nur eine Rotation des Lagerteils gegenüber dem Tibiateil um eine zweite Rotationsachse, die senkrecht zum Tibiaplateau gerichtet ist, erlaubt.
Die beiden unterschiedlichen Führungen am Lagerteil können nebeneinander oder hintereinander oder sich bereichsweise überschneidend angeordnet sein. Es ist weiter möglich, die Führungsteile so zu gestalten, dass sie in zwei zueinander um 180 Grad verdrehten Einsatzstellungen angeordnet sind.
Grundsätzlich ist es möglich, die äussere (Umriss)-Form des Lagerteils sowie die Anordnung und Ausgestaltung der Lagerschalen an der Oberseite des Lagerteils unabhängig von der jeweiligen Einsatzstellung zu gestalten. Es ist jedoch auch möglich, auf zwei verschiedenen Lagerteilen, jedoch mit derselben Führungsanordnung an der Unterseite, je eine zweckspezifische Gestaltung der Oberseite in Abhängigkeit von der jeweiligen Einsatzstellung auszuformen.
Vorteilhaft fällt der Ort der ersten Rotationsachse bezüglich Tibiateil mit dem Ort der zweiten Rotationsachse zusammen. Dies ist zumindest in der Flexionsstellung des Knies der Fall.
Die erste Rotationsachse kann zusammen mit der Translationsbewegung verschieblich sein. Sie kann aber auch unverschieblich sein und während einer Translation an der gleichen Stelle bleiben.
Die Richtung der Translationsbewegung kann unabhängig von der Drehstellung der Führung am Lagerteil bezüglich der Führung am Tibiaplateau sein. Sie kann aber auch von der Rotationsstellung des Lagerteils zum Tibiaplateau abhängig sein. Die Rotationsachsen können auf einer von anterior nach posterior verlaufenden Mittelachse des Tibiateils als auch ausserhalb einer solchen angeordnet sein.
Vorteilhaft sind zur Führung der Translation in der einen Führung zwei parallele Schenkel in einem Abstand von 2R und in der anderen Führung ein Führungskörper mit wenigstens zwei konzentrischen Kreisabschnitten mit dem Radius R, die mit den Führungsschenkeln zusammenwirken, vorhanden.
Zur Führung der Rotation ist vorteilhaft eine konvexe Kreisbahn in der einen Führung und eine mit der Kreisbahn zusammenwirkende konkave Kreisführung in der anderen Führung vorgesehen, welche über wenigstens einen Winkelbereich im Ausmass des für die Prothese gewünschten Rotationsspielraums zusammenwirken. Vorteilhaft weist der Führungskörper die konvexe Kreisbahn auf.
Vorteilhaft ist an der einen Führung eine Begrenzungsbahn mit wenigstens einem Kreisabschnitt auf einem Radius S und an der anderen eine mit den Kreisabschnitten der Begrenzungsbahn zusammenwirkende Begrenzungsführung in einem Abstand von S zum Zentrum des Radius R vorhanden.
Begrenzungsbahn und Begrenzungsfü rung können so ausgestaltet sein, dass in der ersten Einsatzstellung, also bei Aktivierung der ersten Funktionsart, Translation und
Rotation, in Streckstellung des Knies die Rotation beschränkt oder verhindert ist, ähnlich wie dies beim gesunden Knie der Fall ist.
Vorteilhaft ist am einen Führungsteil eine auf einer Rotationsfläche um eine senkrecht zum Tibiaplateau liegende Rotationsachse liegende erste Führungsfläche und dazu konzentrisch eine zweite Führungsfläche ausgebildet. Am anderen Führungsteil ist eine mit der ersten Führungsfläche zusammenwirkende dritte Führungsfläche mit einem dem Radius der ersten Führungsfläche entsprechenden Radius, und eine mit der zweiten Führungsfläche zusammenwirkende vierte Führungsfläche ausgebildet. Dies erlaubt in beiden Einsatzstellungen eine Rotation um eine Achse senkrecht zum Tibiaplateau, welche Rotation durch die konzentrischen Führungsflächen vorteilhaft in der Flexionsstellung des Gelenks mit flächiger Auflage geführt ist. Die Rotation kann begrenzt sein. Zwischen den zusammenwirkenden Berührungsflächenpaaren ist vorteilhaft ein Bewegungsraum in Richtung anterior-posterior ausgebildet, welcher in der ersten Einsatzstellung, die eine Translation und Rotation ermöglicht, verfügbar ist. In der zweiten Einsatzstellung, die nur eine Rotation erlaubt, ist dieser Bewegungsraum zweckmässigerweise nicht verfügbar. In letzterem Fall liegen beide Berührungsflächenpaare, mit dem für die Rotation technisch notwendigen Spiel, jeweils zwingend aneinander an.
Vorteilhaft sind beide Berührungsflächenpaare jeweils durch eine Führungsbahn und die Mantelfläche eines in der Führungsbahn angeordneten Führungskörpers gebildet. Dabei weist wenigstens eine Führungsbahn zwei parallele Führungsschenkel auf, und der in dieser Führungsbahn angeordnete Führungskörper weist Mantelflächen auf, die mit der Führungsbahn zusammenwirken. Diese Mantelflächen liegen auf einer Kreislinie, deren Durchmesser dem Abstand der Führungsschenkel entspricht. Bei schwalbenschwanzartig zusammenwirkenden Berührungsflächenpaaren oder andern hinterschneidenden oder nicht lediglich zylindrischen Führungsflächen sind selbstverständlich mehr als ein einziger Durchmesser auf mehr als einen einzigen Abstand abgestimmt. Führungskörper und Führungsbahn lassen sich übereinander abgestuft oder ineinander eingearbeitet ausbilden.
Ist in einem in einer ersten weiten Führungsbahn angeordneten ersten grösseren Führungskörper eine zweite enge Führungsbahn für den zweiten kleineren Führungskörper ausgebildet, welcher in der ersten Führungsbahn angeordnet ist, so kann die Konstruktionshöhe minimiert werden, da sie lediglich eine einzige Führungskörper- höhe ausmacht.
Ist jedoch auf einem ersten grösseren Führungskörper ein zweiter kleinerer Führungskörper ausgebildet und in einer ersten weiten Führungsbahn für den ersten Führungskörper eine zweite enge Führungsbahn für den zweiten Führungskörper ausgebildet, so ist die Festigkeit des ersten Führungskörpers nicht durch eine darin eingearbeitete Ausnehmung reduziert.
Vorteilhaft weist die parallele Führungsschenkel aufweisende Führungsbahn an diese parallelen Führungsschenkel anschliessend anterior und/ oder posterior einen halb- kreisförmigen Abschluss auf. Dadurch treten Anschlagkräfte in Endstellung der Translation flächig auf. Der Abschluss kann jedoch auch geradlinig, dachfirstartig, polygon oder sonstwie geeignet ausgebildet sein.
Um ein Abheben des Lagerteils vom Tibiateil zu verhindern, können Mittel vorgesehen sein, wie z.B. eine schwalbenschwanzartige oder sich hinterschneidende Gestaltung der zusammenwirkenden Berührungsflächenpaare, oder aussenseitig angeordnete Überdachungen oder ähnliche zweckmässige Vorrichtungen.
Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen und den lediglich schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt
Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Führungskörper in der
Rotationsstellung in einer Führungsbahn eingesetzt, Figur 2: das erste Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Extensionslage,
Figur 3: das erste Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der
Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Flexionslage,
Figur 4: ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Führungskörper in der Translationsstellung in einer Führungsbahn eingesetzt und in Extensionslage,
Figur 5: das zweite Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Flexionslage,
Figur 6: das zweite Ausführungsbeispiel gemäss Figur 5, jedoch mit einer Formvariante der Begrenzungsbahn,
Figur 7: ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Führungskörper in der Rotationsstellung in einer Führungsbahn eingesetzt,
Figur 8: das dritte Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Extensionslage,
Figur 9: das dritte Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Flexionslage,
Figur 10: ein viertes Ausführungsbeispiel mit einem Führungskörper in der Rotationsstellung in einer Führungsbahn eingesetzt,
Figur 11: das vierte Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Extensionslage,
Figur 12: das vierte Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in der Translationsstellung in der Führungsbahn eingesetzt und in Flexionslage,
Figur 13: ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer zweiten Führungsbahn in einer ersten Führungsbahn eingearbeitet, wobei der Führungskörper in Flexionslage der Translationsstellung eingesetzt ist.
Figur 14: das sechste Ausführungsbeispiel mit dem Führungskörper in Extensionslage,
Figur 15: ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einem Führungskörper, dessen Form von der Kreisform abweicht,
Figur 16: ein siebtes Ausführungsbeispiel mit einem von der Kreisform abweichenden Führungskörper mit darin eingearbeiteter Führungsbahn,
Figur 17: eine Ansicht einer Endoprothese mit einer im Führungskörper ausgebildeten Führungsbahn,
Figur 18: eine Ansicht einer Endoprothese mit gestuft übereinander ausgebildeten
Führungsbahnen, Figur 19: ein achtes Ausführungsbeispiel mit dem Lagerteil in Rotationsstellung, Figur 20: ein neuntes Ausführungsbeispiel mit dem Lagerteil in Rotationsstellung, Figur 21: ein Tibiaplateau in der Aufsicht, mit einem einzigen Führungsbolzen, geeignet für die Lagerteile gemäss Figuren 22 und 26, Figur 22: ein Lagerteil mit zwei in anterior-posteriorer Richtung hintereinander angeordneten Führungen, Figur 23: ein Tibiaplateau mit exzentrischem Führungsbolzen, Figur 24: Lagerteil mit zwei seitlich nebeneinander angeordneten Führungen, Figur 25 und 26: Tibiaplateau und dazugehöriges Lagerteil eines weiteren
Ausführungsbeispiels Figur 27 und 28: Tibiaplateau und Lagerteil mit im Lagerteil eingesetztem
Begrenzungsteil.
In den Figuren 1 bis 12, 16 und 17 ist eine erste Art von Ausführungsbeispielen dargestellt, bei denen eine äussere Führungsbahn 13,33 zusammenwirkt mit einem grossen Führungskörper 21,41, in welchem eine innere Führungsbahn 33,13 ausgespart ist, die mit einem kleineren Führungskörper 41,21 zusammenwirkt. Unter
Führungsbahn wird eine Führung mit einander zugewandten Führungsflächen, unter Führungskörper eine Führung mit voneinander weggewandten Führungsflächen verstanden.
In diesen Ausführungsbeispielen ist jeweils eine Führungsbahn 33,13 innerhalb eines Führungskörpers 41,21 angeordnet, der in einer die Relativbewegung zwischen Lagerteil und Tibiaplateau 11 begrenzenden Führungsbahn 13,33 geführt ist. Die eine Führungsbahn wird nachfolgend auch Begrenzungsbahn 13 genannt, weil sie die durch die andere Führungsbahn geführte Bewegung begrenzt. Die Begrenzungsbahn 13 wirkt mit einem Führungskörper zusammen, der dementsprechend der Bahn nachfolgend Begrenzungskörper 21 genannt wird.
In den Aufsichten ist anterior oder ventral jeweils unten und posterior oder dorsal jeweils oben dargestellt.
Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel. In einem Tibiaplateau 11 ist eine eine Begrenzungsbahn 13 bildende Vertiefung 17 ausgebildet, die kreisrund ist und deren Zentrum etwa mit dem Zentrum des Tibiaplateaus 11 zusammenfällt und einen ersten Radius 15 aufweist. Innerhalb der den Rand der Vertiefung 17 bildenden Begrenzungsbahn 13 ist ein Begrenzungskörper 21 beweglich angeordnet. Dieser ist hufeisenförmig mit einem Kreisabschnitt mit einem zweiten Radius S als äusserer Umrissfläche 23, und einem Halbkreis 27 mit einem dritten Radius R und an- schliessend daran zwei parallelen Schenkeln 31 als innere Umrisslinie. Die innere Umrissfläche des hufeisenförmigen Begrenzungskörpers 21 bildet eine Führungsbahn 33 für einen Führungskörper 41. Der Führungskörper 41 weist einen kreisförmigen Umriss auf. Die Mantelfläche 45 des Führungskörpers 41 Hegt auf einem vierten Radius 43, der mit zum Gleiten benötigter Toleranz dem dritten Radius R der Führungsbahn 33 entspricht. Der Führungskörper 41 ist ortsfest bezüglich der Begrenzungsbahn 13 am Tibiaplateau 11 angeordnet.
Elliptisch und punktiert ist der Umriss eines Lagerteils 49 dargestellt. Dieses Lagerteil bildet ein auf dem Tibiaplateau 11 verschieblich angeordnetes Meniskusteil, an dessen Unterseite der Begrenzungskörper 21 ortsfest angeordnet ist. Dem Begrenzungskörper 21 gegenüber sind an der Oberseite des Lagerteils 49 oder an diesem angeordneten Artikulationskörper die mit den Femurkondylen zusammenwirkenden Lagerschalen ausgebildet.
In Figur 1 ist der Begrenzungskörper 21 in einer ersten Stellung in die Begrenzungsbahn 13 eingesetzt. In dieser Stellung ist er um das Zentrum 29 des vierten Radius 43 drehbar und je nach Drehwinkel um einen geringen Betrag parallel zu den Schenkel 31 bis an die Begrenzungsbahn 13 verschiebbar. In einem für die Rotation des Knies relevanten Bereich um die in Figur 1 dargestellte Mittelstellung des Begrenzungskörpers 21 ist diese Verschiebung vernachlässigbar. In Figur 2 ist der Begrenzungskörper 21 jedoch um 180 Grad gedreht in die Begrenzungsbahn 13 eingesetzt und besitzt in der Folge eine Verschiebbarkeit, deren Ausmass der relativen Verschiebung
der beteiligten Artikulationsflächen des natürlichen Knies bei Flexion und Extension nachgebildet ist. Diese Verschiebung ist dargestellt in den Figuren 2 und 3. In Figur 3 ist die Stellung des Begrenzungskörpers 21 in der Begrenzungsbahn 13 bei Flexion dargestellt, in der eine Rotation um eine senkrecht zum Tibiaplateau 11 gerichtete, durch den Mittelpunkt 29 des vierten Radius 43 durchgehende Rotationsachse ungehindert möglich ist. In Figur 2 ist die Stellung bei Extension dargestellt, bei welcher die Rotation gehindert, bzw. nur zusammen mit einer Translation nach posterior möglich ist. Die Begrenzungsbahn 13 und die äussere Umrissfläche 23 des Begrenzungskörpers 21 bilden ein die Bewegung begrenzendes erstes Berührungs- flächenpaar 51, das jedoch bei einer Rotation auch führend wirkt. Die Führungsbahn 33 und die Mantelfläche 45 des Führungskörpers 41 bilden ein die Bewegung führendes zweites Berührungsflächenpaar 53.
Figuren 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Bei diesen ist ein erstes Berührungsflächenpaar 51 zwischen dem Rand der Vertiefung 17, der wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Begrenzungsbahn 13 bildet, und der Umrissfläche 23 des Begrenzungskörpers 21 gebildet. Der Begrenzungskörper 21 besitzt eine kreisrunde Umrissfläche 23. Die Begrenzungsbahn 13 ist ein Oval mit Längsrichtung anterior- posterior. Das Oval ist etwas breiter als der Durchmesser des Begrenzungskörpers 21. Im Innern des Begrenzungskörpers 21 ist eine ovale Führungsbahn 33 mit parallelen Schenkeln 31 gebildet, in der ein kreisrunder Führungskörper 41 mit einem Durchmesser, welcher der Breite des Ovales der Führungsbahn 33 entspricht, angeordnet ist. Die Mantelfläche 45 des Führungskörpers 41 ist konzentrisch mit dem posterioren Halbkreis der Begrenzungsbahn 13 ausgebildet. Diese Gestaltung ermöglicht nebst einer Translation des Begrenzungskörpers 21 entlang seiner parallelen Schenkel 31 auch eine Rotation desselben um das Zentrum des Führungskörpers 41. In der Exten- sionsstellung des Knies (Fig. 4) ist der Begrenzungskörper 21 nach anterior vorgeschoben. Berühren sich dabei die Begrenzungsbahn 13 und die Umrissfläche 23 des ersten Führungskörpers 21, ist praktisch keine Rotation ohne gleichzeitige Translation mehr möglich. Mit zunehmendem Abstand der Berührungsflächen 13,23 des ersten Berührungsflächenpaares 51 nimmt der Rotationsspielraum des Begrenzungskörpers 21 bis auf die Breite des Ovales der Begrenzungsbahn 13 zu, um in Flexionsstellung (Fig. 5) unbegrenzt zu sein.
Wird das Lagerteil 49 und damit der Begrenzungskörper 21 aber in einer um 180 Grad gedrehten Stellung in die Vertiefung 17 eingelegt (nicht dargestellt), so ist lediglich eine Rotation möglich und eine Translation durch die beiden Berührungsflächenpaare 51,53 verhindert.
Figur 6 zeigt eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, bei welcher jedoch die Begrenzungsbahn 13 seitlich stärker ausgebuchtet ist, um mehr Platz für die Translation des Begrenzungskörpers 21 in Rotationsstellung zu schaffen, und anterior sowie posterior Kreisabschnitte 65 aufweist, die dem Radius S der Umrissfläche 23 des Begrenzungskörpers 21 entsprechen, um ein flächiges Anliegen des Begrenzungskörpers in den beiden Extrempositionen zu ermöglichen.
In den Figuren 7 bis 9 ist ein drittes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Figur 7 zeigt die Einsatzstellung, welche nur Rotation erlaubt, Figur 8 den Funktionstyp Translation und Rotation in Extensionsstellung, Figur 9 denselben, jedoch in Flexionsstellung.
Bei diesem dritten Beispiel ist ebenfalls eine Vertiefung 17 eingearbeitet, deren Rand aber nicht eine Begrenzungsbahn sondern eine Führungsbahn 33 bildet. Diese Führungsbahn 33 entspricht in ihrer Funktion der Führungsbahn 33 im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Ortsfest in der Vertiefung 17 ist ein kreisrunder Begrenzungskörper 21 angeordnet. In der Führungsbahn 33 und um den Begrenzungskörper 21 ist ein Führungskörper 41 beweglich angeordnet. In diesem ist eine mit dem Begrenzungskörper 21 zusammenwirkende Begrenzungsbahn 13 ausgebildet. Diese Begrenzungsbahn 13 entspricht in ihrer Funktion der Begrenzungsbahn 13 im ersten Ausführungsbeispiel. Der Begrenzungskörper 21 ist im Unterschied zum Begrenzungskörper 21 in den vorangehenden Ausführungsbeispielen ortsfest auf dem Tibiaplateau 11 angeordnet, während der mit der Führungsbahn 33 zusammenwirkende Führungs- körper 41 verschieblich gelagert ist.
Vereinfachend gesagt begrenzt ein erstes Berührungsflächenpaar 51 bestehend aus der Begrenzungsbahn 13 und einer mit dieser zusammenwirkenden Mantelfläche 23 des
Begrenzungskörpers 21 die Bewegungsfreiheit des Lagerteils 49 auf dem Tibiaplateau 11, während ein zweites Berührungsflächenpaar 53, bestehend aus der Führungsbahn 33 und der Mantelfläche 45 des ersten Führungskörpers 41, die Bewegung führt. Die Führungsbahn 33 weist dazu jeweils zwei parallele Schenkel 31 auf, und der Führungskörper 41 weist zwei gegenüberliegende Kreisabschnitte auf, die mit den parallelen Schenkeln 31 zusammenwirken und auf einem Kreis mit einem dem Abstand der Schenkel 31 entsprechenden Durchmesser liegen.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Figuren 7 bis 9 ist die Vertiefung 17, deren Rand die Führungsbahn 33 bildet, von anterior im Tibiaplateau 11 eingearbeitet. Der die Führungsbahn 33 bildende Rand der Vertiefung 17 weist dorsal einen Halbkreis 27 mit einem Radius R auf, an den anschliessend sich zwei parallele Schenkel 31 erstrecken. Die mit der Führungsbahn 33 zusammenwirkende Mantelfläche 45 des Führungskörpers 41 weist einen dem Radius R der Führungsbahn 33 entsprechenden Radius auf. Dadurch sind wenigstens zwei Linienberührungen zwischen den Flächen 31,33,45 dieses zweiten Berührungsflächenpaars 53 sichergestellt, so dass eine Bewegung des Führungskörpers 41 stets geführt ist.
Im Führungskörper 41 ist eine ovale Begrenzungsbahn 13 eingearbeitet, innerhalb welcher der ortsfeste Begrenzungskörper 21 angeordnet ist. Die Begrenzungsbahn 13 könnte, für eine dem ersten Ausführungsbeispiel nachempfundene Begrenzung der Bewegung des Führungskörpers 41 ebenfalls kreisrund sein. Durch die ovale Ausbildung ist der Grad der Rotation in nahezu Extensionsstellung (Fig. 8) geringer als bei einer kreisrunden Ausbildung der Begrenzungsbahn 13. Die Begrenzungsfläche der Begrenzungsbahn 13 kann aber auch andere Formen aufweisen, wie anhand anderer Ausführungsbeispiele gezeigt wird.
In den Figuren 10 bis 12 ist als viertes Ausführungsbeispiel eine Art Umkehrung des dritten Ausführungsbeispiels dargestellt, bei welchem die Vertiefung 17 gegen posterior offen ist. Vorteilhaft daran ist die anterior angeordnete grosse Berührungsfläche zwischen Führungskörper 41 und Führungsbahn 33, die den Flächendruck minimiert, der von den von posterior nach anterior einwirkenden grossen Schubkräften z.B. beim Treppengehen erzeugt wird. Da bei der einfachen Umkehrung des
dritten Ausführungsbeispiels keine Begrenzung der Rotation in Extensionsstellung, hingegen in Flexionsstellung vorhanden wäre, ist diese Begrenzung im vierten Ausführungsbeispiel anders gelöst. Der Führungskörper 41 weist einen über den Kreisradius vorstehenden Fortsatz 61 auf. In der Führungsbahn 33 ist posterior eine dem Fortsatz 61 entsprechende Ausnehmung 63 vorgesehen. Fortsatz und Ausnehmung können einen Teil der Tiefe der Vertiefung 17 ausmachen, oder die ganze Tiefe in Anspruch nehmen. In der Einsatzstellung, die nur Rotation erlaubt, gemäss Figur 10 ist der Fortsatz 61 nach posterior gerichtet und behindert die Rotation in dem für die Kniefunktion wesentlichen Bereich nicht. In der Einsatzstellung, die Translation und Rotation erlaubt, gemäss Figuren 11 und 12 ist bei flektiertem Knie und nach dorsal verlagertem Führungskörper 41 (Fig. 11) die Rotation durch den Fortsatz 61 nicht behindert, jedoch durch den Begrenzungskörper 21 und die Begrenzungsbahn 13 im Innern des Führungskörpers 41 begrenzt. In Extensionsstellung (Fig. 12) hingegen greift der Fortsatz 61 in die Ausnehmung 63 und verhindert eine Rotation, die ansonsten um den kreisrunden und konzentrisch zum Halbkreis der Führungsbahn 33 angeordneten Begrenzungskörper 21 möglich wäre.
Ein vorteilhaftes fünftes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 13 und 14 dargestellt. Bei diesem ist der Begrenzungskörper 21 ortsfest am Führungskörper 41 angeordnet. In einer Vertiefung 17 im Tibiaplateau 11 ist eine Bohrung 27 vorgesehen, deren zylindrische Wandung eine Begrenzungsbahn 13 bildet, die mit der in einem Schnitt "fischblasen"-förmigen Umrissfläche 23 des Begrenzungskörpers 21 zusammenwirkt. Die Radien der "Fischblase" und der Bohrung 27 entsprechen einander. Der Führungskörper 41 ist kreisrund mit einem Durchmesser, der der Breite der ovalen Führungsbahn 33 entspricht, und ist in der Führungsbahn 33 geführt. In einer Flexionsstellung (Fig. 13) sind der Begrenzungskörper 21 und der Führungskörper 41 posterior angeordnet und berühren nach posterior die Begrenzungsbahn 13 bzw. die Führungsbahn 33. In dieser Stellung ist eine Rotation unbehindert. Dabei gleitet die Umrissfläche 23 des Begrenzungskörpers 21 entlang der die Begrenzungsbahn 13 bildenden Bohrung 27. Gleichzeitig ist eine Translation von posterior nach anterior möglich. In einer Extremlage bei Extensionsstellung des Knies (Fig. 14) sind der Begrenzungskörper 21 und der Führungskörper 41 nach anterior vorgeschoben und ihre Berührungsflächen 23, 45 sind in flächiger Berührung mit einerseits der
Begrenzungsbahn 13 und andererseits dem anterior ausgebildeten Halbkreis der Führungsbahn 33. Es ist demnach nach anterior und posterior eine flächige Berührung gewährleistet.
In der Extensionsstellung ist keine Rotation möglich, da weder die Führungsbahn 33 eine Verschwenkung des darin angeordneten Führungskörpers 41 um das Zentrum der Bohrung 27 noch die Begrenzungsbahn 13 eine Verschwenkung des Begrenzungskörpers um das Zentrum der Mantelfläche 45 des Führungskörpers 41 zulassen. In einer Mittelstellung zwischen Extensionsstellung und Flexionsstellung ist jedoch eine Rotation um das Zentrum des Führungskörpers 41 möglich, da die längste Ausdehnung der Fischblasenform des Begrenzungskörpers 21 kürzer ist als der Durchmesser der Bohrung 27.
Werden der Führungskörper 41 und der Begrenzungskörper 21 jedoch um 180 Grad gedreht, so verhindert die anterior an der Begrenzungsfläche 13 anstehende Umrissfläche 23 des Begrenzungskörpers 21 eine Translation in Richtung anterior.
In Figuren 15 und 16 ist ein sechstes und siebtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Diese belegen, dass die Begrenzungsbahn 13 keine Kreisformen aufweisen muss. Die gewünschten Funktionen sind dennoch erreichbar. In Figur 15, welche die erste Einsatzstellung für Translation und Rotation zeigt, ist im Tibiaplateau 11 eine Vertiefung 17 eingelassen mit zwei geradlinigen, von posterior nach anterior konvergierenden Rändern, die als Begrenzungsbahn 13 dienen. In dieser Vertiefung 17 ist eine Langlochbohrung 27 angebracht, in der ein kreisrunder Führungskörper 41 geführt ist. Dieser ist an einem Begrenzungskörper 21 angeordnet, dessen Umrissfläche 23 zur Mantelfläche 45 des Führungskörpers 41 konzentrische Kreisabschnitte 71 aufweist, um eine Rotation zu erlauben, und z.T. geradlinige Abschnitte 73 aufweist, die in einer Extensionsstellung die Begrenzungsbahn 33 flächig berühren. Ist aber der Führungskörper 41 zusammen mit dem Begrenzungskörper 21 um 180 Grad gedreht eingesetzt, so berührt der Kreisabschnitt 71 des Begrenzungskörpers 21 die Begrenzungsbahn 13 und der Führungskörper 41 ist posterior anliegend an die Führungsbahn 33, so dass lediglich eine Rotation möglich ist.
Im siebten Ausführungsbeispiel gemäss Figur 16, welche die zweite Einsatzstellung zeigt, die nur Rotation erlaubt, ist der Führungskörper 41 innerhalb einer im Begrenzungskörper 21 ausgebildeten Führungsbahn 33 und ortsfest in der Vertiefung 17 angeordnet. Hier ist eine ähnUche Geometrie des ersten Berührungsflächenpaares 51 möglich, wie im sechsten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu diesem ist jedoch im siebten Ausführungsbeispiel der Kreisabschnitt 71 der Umrissfläche 23 konzentrisch zum Halbkreis der ovalen Führungsbahn 33 im Begrenzungskörper 21 angeordnet.
In Figur 17 und 18 sind zwei grundsätzliche Ausbildungen des Tibiaplateaus 11 und des Lagerteils 49 dargestellt. Figur 17 entspricht vom Prinzip her einer Vorderansicht der Ausführungsbeispiele von Fig. 1-12 und 16, bei denen im Tibiaplateau in der Vertiefung 17 ortsfest ein Führungskörper 41 angeordnet ist, während der Begrenzungskörper 21 an der Unterseite des Lagerteils 49 eine Ausnehmung 75 aufweist, deren Rand die Führungsbahn 33 bildet und die den Führungskörper 41 aufnimmt. Auch hier ist die Umkehrung von Begrenzungsbahn 13 und Führungsbahn 33 möglich. Führungsbahn und Führungskörper sind schwalbenschwanzartig ausgeformt, um ein Abheben des Lagerteils vom Tibiateil zu verhindern. Im Lagerteil 49 sind oberseitig Lagerschalen 85 eingelassen, welche mit den kondylären Gleitkufen 83 des Femurgelenkteils 84 artikulieren.
Figur 18 entspricht im wesentlichen einer Vorderansicht der Ausführungsbeispiele von Fig. 13-15, bei welchen in der den Führungskörper 41 aufnehmenden Vertiefung 17 eine Bohrung 27 angebracht ist, die den am Führungskörper 41 ortsfest angeordneten Begrenzungskörper 21 aufnimmt. Alternativ kann die Begrenzungsbahn 13 auch durch den Rand der Vertiefung 17 gebildet sein, wobei dann die Führungsbahn 33 durch den Rand der Bohrung 27 gebildet wird.
Figur 18 zeigt ausserdem, dass die Lagerschalen 85 zur Aufnahme der kondylären Gleitkufen 83 in separaten Artikulationskörpern 81 ausgebildet sein können. Diese Artikulationskörper sind danach in das Lagerteil 49 eingelassen und gegenüber diesem unverschieblich. Um ein Abheben des Lagerteils zu verhindern, umgreifen hakenförmige Vorsprünge 19 des Tibiaplateaus 11 links und rechts den seitlichen Rand des Lagerteils 49.
In der Figur 19 ist ein achtes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Lagerteil 49 brillenförmig ausgebildet ist und ein Steg 91 mit zwei konzentrischen Rändern die beiden Lagerschalen 85 um einen kreisrunden Führungskörper 41 verbindet. Die innere konkave Kreisbahn ist Teil der Führungsbahn 33 mit zwei parallelen Schenkeln 31. Die äussere konvexe Kreisbahn bildet die Begrenzungsbahn 13, die zusammen mit einem zapfenartigen Begrenzungskörper 21, der aber auch eine andere Form aufweisen kann, eine Verschiebung in Richtung dorsal verhindert und eine Rotation durch Endanschläge 93 begrenzt.
In Figur 20 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel dargestellt welches ebenfalls am Lagerteil 49 sowohl eine Führungsbahn 33 als auch eine Begrenzungsbahn 13 aufweist, welche je mit einem zapfenartig aus dem Tibiaplateau 11 vorstehenden Führungskörper 41 bzw. Begrenzungskörper 21 zusammenwirken. Während der Begrenzungs- körper 21 beim neunten Ausführungsbeispiel dorsal angeordnet ist, ist er beim zehnten ventral angeordnet.
Sowohl das achte als auch das neunte Ausführungsbeispiel haben den Vorteil, dass das Tibiaplateau 11 keine Vertiefung 17 aufweist, was die Herstellung vereinfacht, da der Führungskörper 41 und der Begrenzungskörper 21 nachträgHch eingesetzt werden können. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist das Lagerteil in einer um 180 Grad gedrehten Einsatzstellung einsetzbar. Anders als abgebildet eingesetzt ist eine Translation ermöglicht.
In den Figuren 21, 22 und 24 ist ein Tibiaplateau 11 mit zwei passenden Lagerteilen 49 schematisch dargesteUt. Das Tibiaplateau 11 weist einen zylindrischen, kreisrunden Führungsbolzen 41 auf, der von unten in eine Führung 33,95 im Lagerteil 49 passt. Im Lagerteil 49 gemäss Figur 22 sind zwei unterschiedHche Führungen 33,95 hintereinander angeordnet. Die hintere Führung 95 weist eine konkave Kreisbahn auf, die einen Winkelbereich von deutlich über 180 Grad umfasst und so mit dem Führungsbolzen zusammen eine Rotationsführung bildet. Die vordere Führung 33 weist eine Translationsführung mit zwei paraUelen Führungsschenkeln 31 auf. Der Führungsbolzen 41 kann entweder mit der hinteren Führung 95 in Eingriff gebracht werden, um
eine Translation zu unterbinden, oder er kann mit der vorderen Führung 33 in Eingriff gebracht werden, um eine Translation zu erlauben. Die Führungen 33,95 Hegen auf einer Mittelachse des Lagerteils 49.
Beim Lagerteil von Fig. 24 sind die Führungen nebeneinander je zu einer Seite der Mittelachse angeordnet. Die Führungsbahn 33 muss nicht zwingend parallel zur Mittelachse verlaufen sondern kann auch zu dieser hin konvergieren, auch kann eine der Führungen auf der Mittelachse angeordnet sein.
In Figur 23 ist ein Tibiaplateau 11 mit einem exzentrisch angeordneten Führungsbolzen 41 dargesteUt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das Lagerteil von Fig. 24 in Bezug auf die Anordnung der Führungen in zwei spiegelbildlichen Versionen vorHegt. Der Funktionstyp (Rotation und Translation, oder nur Rotation) kann dann mit dem entsprechenden spiegelbildHchen Lagerteil angewählt werden.
In den Figuren 25 und 26 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Tibiaplateau 11 und einem darauf anzuordnenden Lagerteil 49 dargesteUt. Die beiden Führungen 33,101 im Lagerteil 49 sind ineinander angeordnet. Im Unterschied zum Lagerteil gemäss Figur 22 sind für die beiden Funktionstypen auch am Tibiaplateau 11 zwei unterschiedliche Führungen vorgesehen. In einem Führungskörper 41 mit kreisrunder, zylindrischer Form ist eine Bohrung 99 vorhanden, die mit einem Zapfen 101 im Lagerteil zusammenwirken kann. Der Zapfen 101 ist innerhalb der Führungsbahn 33 im Lagerteil 49 angeordnet. In der einen EinsatzsteUung greift der Zapfen 101 in die Bohrung 99 und verhindert damit die Translationsbewegung, während er mit der Bohrung 99 zusammen die Rotationsbewegung führt. In der anderen EinsatzsteUung ist er dorsal des Führungskörpers 41 angeordnet und begrenzt die Translationsbewegung. Die Bohrung 99 ist im Führungskörper 41 nicht zentral angeordnet, sondern nach hinten versetzt. Dadurch entspricht die EinsatzsteUung, in der die Translation verhindert ist, nahezu der anderen EinsatzsteUung in FlexionssteUung.
In den Figuren 27 und 28 schliessHch ist ein letztes Ausführungsbeispiel dargesteUt. Auf dem Tibiaplateau 11 ist ein kräftiger Führungsbolzen 41 angeordnet. Im Lagerteil
49 ist eine Führungsbahn 33 mit zwei paraUelen Führungsschenkeln 31 und zwei halbkreisförmigen Abschlüssen ausgenommen. In der Führungsbahn 33 ist der Führungsbolzen 41 translatorisch verschiebbar. Damit diese Translation unterbunden werden kann, ist in das Lagerteü 49, beziehungsweise in die Translationsführung 33 ein Begrenzungsteil 103, an welchem die Begrenzungsbahn 13 angeordnet ist, einsetzbar. Dieses verkürzt die Führungsbahn 33 auf eine kreisrunde Rotationsführung 95.
Claims
1. Endoprothese für ein menschHches Kniegelenk, mit
- einem Femurgelenkteü (84), welches kondyläre Gleitkufen (83) und Befestigungsmittel zur Verankerung des Femurgelenkteüs (84) im Oberschenkelknochen aufweist,
- einem Tibiateil (12), welches ein Tibiaplateau (11) und Befestigungsmittel zur Verankerung des Tibiateüs (12) im Schienbein aufweist,
- einem auf dem Tibiaplateau (11) gleitfähig aufliegenden Lagerteil (49), welches konkave Lagerschalen (85) zur Aufnahme der Gleitkufen (83) des Femurgelenkteüs (84) aufweist,
- und zusammenwirkenden Führungen an Tibiaplateau (11) und Lagerteü (49), zur Führung der Gleitbewegung des Lagerteüs (49) auf dem Tibiaplateau (11) dadurch gekennzeichnet, dass die eine Führung am Tibiateü (12) mit zwei wählbaren Führungen des Lagerteüs (49) derart zusammenwirkt, dass in einer ersten Funktionsart eine erste Führung (33,45) des Lagerteüs (49) sowohl eine Translation als auch eine Rotation des Lagerteüs (49) um eine senkrecht zum Tibiaplateau (11) gerichtete erste Rotationsachse gegenüber dem Tibiateü (12) erlaubt, und dass in einer zweiten Funktionsart eine zweite Führung (13,23,95,101) des Lagerteüs ledigHch eine Rotation des Lagerteüs (49) gegenüber dem Tibiateil (12) um eine zweite
Rotationsachse erlaubt, die senkrecht zum Tibiaplateau (11) gerichtet ist.
2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Funktionsart eine Begrenzungsbahn (13) an einem in die Führungsbahn (33) einsetzbaren Begrenzungsteü (103) angeordnet ist.
3. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Führungen (13,33,95) an demselben Lagerteü ausgebildet sind und die Führungen am Lagerteü (49) in zwei unterschiedlichen EinsatzsteUungen mit den Führungen am Tibiaplateau (11) unterschiedhch zusammenwirken, derart
- dass in der ersten EinsatzsteUung sowohl eine Translation als auch eine Rotation um eine erste Rotationsachse, die senkrecht zum Tibiaplateau (11) gerichtet ist, geführt ist, - und dass in der zweiten EinsatzsteUung eine Translation verhindert und eine Rotation um eine unverschiebHche zweite Rotationsachse geführt ist, die senkrecht zum Tibiaplateau (11) gerichtet ist.
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4. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Führungen am Lagerteü (49) hintereinander angeordnet sind.
5. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Führungen am Lagerteü (49) nebeneinander angeordnet sind.
). Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Verbindung mit Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wahl der Funktionsart zwei Führungen am Lagerteü (49) auf zwei unterschiedHchen Lagerteüen spiegelbüdHch zueinander angeordnet sind.
Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen am Lagerteü (49) bereichsweise überschneidend ausgebüdet sind.
8. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Führung am Lagerteil (49) innerhalb der zweiten am Lagerteü vorhandenen Führung angeordnet ist.
9. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Funktionsarten jeweüs in einer von zwei zueinander um
180° gedrehten Einsatzstellungen des Lagerteils (49) wirksam ist.
10. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzungsbahn (13) vorhanden ist, die in der ersten EinsatzsteUung des Lagerteüs (49) die erste Funktionsart erlaubt und in der zweiten
EinsatzsteUung ledigHch die zweite Funktionsart erlaubt.
11. Endoprothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsbahn (13) geschlossen ist.
12. Endoprothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsbahn (13) nach anterior und / oder posterior offen ist.
13. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ort der ersten Rotationsachse bezügHch des Tibia teüs (12), zumindest in der FlexionssteUung des Knies, mit dem Ort der zweiten Rotationsachse zusammenfällt.
14. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotationsachse zusammen mit der Translationsbewegung verschiebHch ist.
15. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotationsachse unverschiebHch ist.
16. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Translationsbewegung unabhängig der Drehstellung der
Führung am Lagerteü (49) bezügHch der Führung am Tibiaplateau (11) ist.
17. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Translationsbewegung mit einer Rotation des Lagerteüs bezügHch Tibiaplateau (11) veränderlich ist.
18. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen senkrecht auf einer in Richtung anterior-posterior verlaufenden Mittelachse des Tibiaplateaus (11) angeordnet sind.
19. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Rotationsachsen ausserhalb einer Mittelachse des Tibiaplateaus (11) angeordnet ist.
20. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der Translation in der einen Führung (33) zwei paraüele Schenkel (31) in einem Abstand von 2R und in der anderen Führung ein Führungskörper (41) mit wenigstens zwei konzentrischen Kreisabschnitten (45) mit dem Radius R, die mit den Führungsschenkeln (31) zusammenwirken, vorhanden sind.
21. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der Rotation eine konvexe Kreisführung (45) in der einen
Führung (41) und eine mit der Kreisführung (45) zusammenwirkende konkave Kreisbahn (33) in der anderen Führung vorhanden sind, welche wenigstens über einen Winkelbereich α zusammenwirken.
22. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten EinsatzsteUung die Rotation in ExtensionssteUung des Knies beschränkt oder bevorzugt verhindert ist.
23. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 22 in Verbindung mit den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (41) die konvexe Kreisführung (45) aufweist.
24. Endoprothese nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass an der einen Führung eine Begrenzungsbahn (13) mit wenigstens einem Kreisabschnitt auf einem Radius S und an der anderen eine mit den Kreisabschnitten der
Begrenzungsbahn (13) zusammenwirkende Begrenzu-ngsführung (23) in einem Abstand von S zum Zentrum des Radius R vorhanden ist.
25. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung der Lagerschalen (85) auf die EinsatzsteUung des
Lagerteüs (49) abgestimmt ist.
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