DE10109804C2

DE10109804C2 - Gelenkprothese

Info

Publication number: DE10109804C2
Application number: DE10109804A
Authority: DE
Inventors: Daniel Delfosse; Walter Supper; Beat Grunder
Original assignee: Mathys Medizinaltechnik AG
Current assignee: Synthes Bettlach GmbH
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: US20040220677A1; JP2004524095A; WO2002069852A1; JP4155449B2; DE10109804A1; EP1363563A1; US7244274B2

Abstract

Eine Gelenkprothese, insbesondere eine Kniegelenkprothese, zum Ausbilden einer Gelenkverbindung zwischen einem ersten Knochen und zumindest einem zweiten Knochen weist eine erste Komponente (1), die zumindest mittelbar mit dem ersten Knochen verbunden ist, zumindest eine zweite Komponente (2), auf der sich der zweite Knochen zumindest mittelbar abstützt und die auf zumindest einer Lagerfläche (22) der ersten Komponente (1) bewegbar gelagert ist, und ein Verbindungselement (4) auf, das die erste Komponente (1) mit der zweiten Komponente (2) verbindet. Dabei umfaßt das Verbindungselement (4) ein elastisch verformbares Element (5), das eine Auslenkung der ersten Komponente (1) relativ zu der zweiten Komponente (2) aus einer Ausgangsstellung ermöglicht. Ferner erzeugt bei einer Auslenkung der ersten Komponente (1) das elastisch verformbare Element (5) eine auf die erste Komponente (1) einwirkende Rückstellkraft zur Rückstellung der ersten Komponente (1) in die Ausgangsstellung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkprothese zum Ausbilden einer Gelenkverbindung zwischen einem Paar menschlicher oder tierischer Knochen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kniegelenkprothese zum Ausbilden einer Gelenkverbindung zwischen einem ersten Knochen (Tibia) und zumindest, einem zweiten Knochen (Femur).

Aus der EP 0 510 178 B1 ist eine Gelenkprothese mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1 bekannt. Dabei ist die bekannte Gelenkprothese als Kniegelenkprothese ausgebildet, um eine Gelenkverbindung zwischen einem ersten Knochen (Tibia) und einem zweiten Knochen (Femur) zu schaffen. Dabei sind eine erste Komponente, die mit dem ersten Knochen verbunden ist, und eine zweite Komponente vorgesehen, auf der sich der zweite Knochen mittels eines Abstützmittels abstützt und die auf einer Lagerfläche der ersten Komponente bewegbar gelagert ist. Ferner ist ein mit der ersten Komponente verbundenes Verbindungselement vorge sehen, das in ein in der zweiten Komponente ausgebildetes Langloch eingreift, um eine Translations- und Rotations bewegung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente zu ermöglichen, wobei die Translationsbewegung durch in dem Langloch ausgebildeten Innenflächen in anterior-posteriorer Richtung begrenzt ist.

Die aus der EP 0 510 178 B1 bekannte Gelenkprothese hat den Nachteil, daß das Verbindungselement an den Innenflächen des Langlochs anschlägt, die Teil der zweiten Komponente sind, wodurch ein erhöhter Verschleiß auftritt. Außerdem kommt es durch das Anschlagen zu einem abrupten Bewegungsstop, der bei dem natürlichen Bewegungsablauf eines gesunden Knies nicht auftritt, so daß die Kniegelenkprothese in dieser Hinsicht den Bewegungsablauf stört.

Ferner macht sich bei Patienten, denen eine Kniegelenk prothese implantiert wird, aufgrund des meist schwachen, zum Teil erheblich zurückgebildeten oder gar beschädigten Bandapparats ein weiterer Nachteil der EP 0 510 178 B1 bemerkbar. Denn um die Vorteile der translativen Beweglich keit der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente auszunützen, bedarf es eines starken Bandapparats, der in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Kniegelenks die Auslenkung der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente, die dem natürlichen Bewegungsablauf am nächsten kommt, vorgibt. Da dies nicht der Fall ist, kommt es zu einer sprunghaften Verschiebung der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente zwischen den beiden Extremalstellungen in anterior-posteriorer Richtung. Die bekannte Gelenkprothese kann daher nur für Patienten mit einem relativ stabilen Bandapparat eingesetzt werden, wobei im Fall der Verwendung der Gelenkprothese als Kniegelenkprothese zumindest das Kreuzband intakt sein muß.

Die aus der EP 0 510 178 B1 bekannte Gelenkprothese sieht auch eine Begrenzung der Drehbeweglichkeit der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente vor. Die Begrenzung der Drehbeweglichkeit erfolgt entsprechend der Begrenzung der Translationsbewegung durch Anschlagflächen, so daß hinsichtlich der Drehbewegung entsprechende Nach teile, wie sie bereits bei der Translationsbewegung genannt worden sind, auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenk prothese bereitzustellen, bei der die Bewegung der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente, insbesondere eine Bewegung in anterior-posteriorer Richtung, verbessert ist, und bei der insbesondere eine Anpassung an den natür lichen Bewegungsablauf eines Kniegelenks erreicht wird, selbst wenn eine Beeinträchtigung des die Gelenkprothese unterstützenden Bandapparats vorliegt.

Die Aufgabe wird durch eine Gelenkprothese mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen möglich.

Die erfindungsgemäße Gelenkprothese hat den Vorteil, daß eine Auslenkung der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente aus einer Ausgangsstellung über ein elastisch verformbares Element erfolgt, das in Abhängigkeit von der Auslenkung eine auf die erste Komponente einwirkende Rück stellkraft zur Rückstellung der ersten Komponente in die Ausgangsstellung erzeugt, so daß die Bewegung der Gelenk prothese gedämpft ist. Dadurch wird auch bei einem geschwächten oder beschädigten Bandapparat eine Anpassung des Bewegungsablaufs mittels der Gelenkprothese an den natürlichen Bewegungsablauf erreicht. Außerdem ist sicherge stellt, daß im entspannten Zustand die Gelenkprothese in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Dadurch kann auch bei Patienten mit gestörtem bzw. geschwächtem Bandapparat eine natürliche Kinemathek der Gelenkprothese erzielt werden. Die Bandstabilität kann dabei durch einstellbare Federkonstanten des elastisch verformbaren Elements ergänzt, kompensiert bzw. optimiert werden, wodurch eine Anpassung an Gewicht, Akitvitätslevel und den bestehenden Bandapparat des Patienten möglich ist.

Außerdem kann durch das elastisch verformbare Element eine Fehlstellung des sich zumindest mittelbar auf der zweiten Komponente abstützenden zweiten Knochens relativ zu den Lagerflächen der zweiten Komponente ausgeglichen werden. Eine solche Fehlstellung kann durch eine Fehlstellung des ersten Knochens relativ zu dem zweiten Knochen oder aufgrund der bei der Operation bestehenden Toleranz gegeben sein. Beispielsweise liegt die übliche axiale Fehlstellung im Bereich von einigen Millimetern. Diese fehlerhafte Gelenkausrichtung führt zu höheren Scherkräften und einem stärkeren seitlichen Abrieb der Gelenkprothese und zu einer asymmetrischen Belastung der Seitenbänder. Diese fehlerhafte Gelenkausrichtung wird durch die erfindungsgemäße Gelenkprothese mittels des elastisch verformbaren Elements aufgehoben bzw. kompensiert.

Vorteilhaft ist es, daß das elastisch verformbare Element des Verbindungselementes an der zweiten Komponente befestigt ist, wobei die zweite Komponente eine Aussparung aufweist, die das elastisch verformbare Element des Verbindungs elements aufnimmt. Dadurch ergibt sich zum einen ein kompakter Aufbau und zum anderen kann, selbst wenn die Gelenkprothese bereits in die beteiligten Knochen implantiert ist, da die zweite Komponente mit keinem der Knochen verbunden ist, noch eine individuelle Anpassung durch die Wahl eines geeigneten elastisch verformbaren Elements erfolgen.

Ferner ist es vorteilhaft, daß das elastisch verformbare Element des Verbindungselementes eine Drehauslenkung der ersten Komponente relativ zu der zweiten Komponente aus einer Ausgangsdrehstellung ermöglicht, wobei bei einer Drehauslenkung der ersten Komponente das elastisch verform bare Element ein auf die erste Komponente einwirkendes Drehmoment zur Rückstellung der ersten Komponente in die Ausgangsdrehstellung erzeugt. Dadurch kann neben der Translationsbewegung auch die Rotationsbewegung der Gelenk prothese mittels des elastisch verformbaren Elements durch Erzeugung einer Rückstellkraft in Richtung der Ausgangsdrehstellung begrenzt werden. Dabei wird, wie bei der Translationsbewegung, ein Anschlag, der ein abruptes Stoppen zur Folge hat, vermieden, so daß eine weitgehende Anpassung an den natürlichen Bewegungsablauf des durch die Gelenkprothese ersetzten Gelenks, selbst bei geschwächtem oder beschädigtem Bandapparat, möglich ist.

In vorteilhafter Weise ist das elastisch verformbare Element aus einem mehrfach gebogenen Federblatt gebildet. Dadurch kann sowohl bezüglich der Translations- als auch bezüglich der Rotationsbewegung eine Rückstellkraft erzeugt werden, die annähernd proportional zur Auslenkung bzw. zur Drehaus lenkung der ersten Komponente bezüglich der zweiten Komponente ausgehend von der Ausgangsstellung bzw. Ausgangs drehstellung ist. Durch die Wahl der Biegungen des Feder blatts kann das Verhältnis der Rückstellkraft in anterior posteriorer Richtung und medial-lateraler Richtung vorge geben werden, wobei auch die Abhängigkeit der Rückstellkraft von der Drehauslenkung eingestellt werden kann. Die Rückstellkraft kann sich allerdings auch überproportional zur Auslenkung verhalten, insbesondere kann sie durch eine Parabelfunktion oder eine Funktion mit höherer geradzahliger Ordnung gegeben sein. Die Auslenkung ist dabei in vorteilhafter Weise durch einen zusätzlichen Anschlag begrenzt, um die maximale Rückstellkraft und die Spannung und Dehnung des elastisch verformbaren Elements zu begrenzen, wodurch die Lebensdauer des elastischen Werkstoffs verlängert wird, da eine zyklische Ermüdung und/oder eine Zug- bzw. Druck-Überbelastung verhindert wird.

Vorteilhaft ist es, daß das Verbindungselement in die erste Komponente eingreift, wodurch ein Lager gebildet ist, das eine Drehung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente ermöglicht. Dadurch kann eine freie Drehbeweg lichkeit geschaffen werden, falls der Bandapparat diesbezüg lich eine ausreichende Stützung gewährleistet, aber dennoch eine Unterstützung in anterior-posteriorer und/oder medial- lateraler Richtung erforderlich ist.

In vorteilhafter Weise umfaßt das Verbindungselement dabei einen Verbindungsstift, der in eine in der ersten Komponente vorgesehene Bohrung eingreift, wodurch das Lager zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente gebildet ist. Dadurch ist ein einfacher Lageraufbau gegeben, der den Vorteil hat, daß für die erste Komponente der Gelenkprothese ein Standardbauteil verwendbar ist.

In vorteilhafter Weise ist der Verbindungsstift in einem mittleren Abschnitt des Federblattes mit dem Federblatt verbunden. Dadurch wird eine gleichmäßige Belastung des Federblattes bei einer Auslenkung der ersten Komponente erreicht.

In vorteilhafter Weise weist das elastisch verformbare Element eine Aussparung auf, in die ein mit der ersten Komponente verbundener Verbindungsstift eingreift, wobei die Aussparung des elastisch verformbaren Elementes zumindest im wesentlichen X-förmig ausgebildet ist. Dadurch ist die Rückstellkraft, die aufgrund der Auslenkung der ersten Komponente in anterior-posteriorer Richtung auftritt, zumindest im wesentlichen unabhängig von der Rückstellkraft, die aufgrund der Auslenkung in medial-lateraler Richtung auftritt, selbst wenn eine Auslenkung in anterior posteriorer Richtung und in medial-lateraler Richtung erfolgt.

Vorteilhaft ist es, daß der Verbindungsstift einen zumindest im wesentlichen rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweist. Dadurch kann das elastisch verformbare Element, das die vorzugsweise im wesentlichen X-förmig ausgebildete Aussparung aufweist, bei einer Drehauslenkung der ersten Komponente ein Drehmoment zur Rückstellung der ersten Komponente in die Ausgangsdrehstellung erzeugen, das sich durch die Länge und Breite des rechteckigen Querschnitts beeinflussen läßt.

In vorteilhafter Weise ist das elastisch verformbare Element in anterior-posteriorer Richtung leichter verformbar als in medial-lateraler Richtung. Dadurch wird eine Anpassung an den natürlichen Bewegungsablauf des durch die Gelenkprothese zu ersetzenden Gelenks erreicht, bei dem die Beweglichkeit in anterior-posteriorer Richtung größer ist als die in medial-lateraler Richtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A ein Verbindungselement einer Gelenkprothese gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das ein aus einem mehrfach gebogenen Federblatt gebildetes elastisch verformbares Element umfaßt;

Fig. 1B das in Fig. 1A gezeigte Verbindungselement in einer Seitenansicht;

Fig. 2 eine zweite Komponente der Gelenkprothese gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, in die das in den Fig. 1a und 1b dargestellte Verbindungselement eingesetzt ist;

Fig. 3 die in Fig. 2 dargestellte zweite Komponente in einer Draufsicht;

Fig. 4 eine erste Komponente der Gelenkprothese gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer räumlichen Darstellung;

Fig. 5 die in Fig. 2 dargestellte zweite Komponente vor dem Einfügen in die in Fig. 4 dargestellte erste Komponente;

Fig. 6 ein elastisch verformbares Element eines Verbin dungselements einer Gelenkprothese gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7A eine zweite Komponente der Gelenkprothese gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer räumlichen Darstellung;

Fig. 7B die in Fig. 7A dargestellte zweite Komponente in einer Draufsicht;

Fig. 8 eine zweite Komponente einer Gelenkprothese gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 9 den in Fig. 8 mit IX bezeichneten Schnitt gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine erste Komponente 1 und eine zweite Komponente 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die zusammen die Grundbestandteile einer Gelenk prothese bilden. Die erste Komponente 1 der Gelenkprothese ist zumindest mittelbar mit einem ersten Knochen verbunden, beispielsweise indem der erste Knochen auf einer bestimmten Höhe abgetrennt, gegebenenfalls ausgeschabt und die erste Komponente 1 in den entstandenen Hohlraum eingebracht und verkeilt wird. Die zweite Komponente 2 weist auf ihrer Oberseite 3, die in Fig. 3 dargestellt ist, eine oder mehrere Lagerschalen auf, an denen sich ein zweiter Knochen vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Abstützmittel abstützt. Die beschriebene Gelenkprothese dient insbesondere als Kniegelenkprothese, d. h. zum Ausbilden einer Gelenkver bindung zwischen Tibia als erstem Knochen und Femur als zweitem Knochen. Die erfindungsgemäße Gelenkprothese eignet sich insbesondere für den Ersatz eines Gelenks, bei dem der Bandapparat geschwächt oder beschädigt ist. Für den Einsatz der Gelenkprothese als Kniegelenkprothese wird dadurch speziell bei einem geschwächten oder beschädigten Kreuzband die Auslenkung der zweiten Komponente 2 relativ zu der ersten Komponente 1, insbesondere in anterior-posteriorer Richtung, auf das natürliche Maß begrenzt, wobei eine gleichmäßige Verschiebung erreicht und eine Verschiebung der zweiten Komponente 2 relativ zu der ersten Komponente gleich einer Schublade, d. h. ohne Widerstand zwischen den beiden Endpositionen, vermieden wird. Die Gelenkprothese eignet sich allerdings auch für andere Anwendungsfälle.

Fig. 1A und 1B zeigen ein Verbindungselement 4 einer Gelenk prothese gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei zeigt Fig. 1B eine Seitenansicht des Verbindungselements 4 aus der in Fig. 1A mit 1B bezeichneten Richtung. Das Verbindungselement 4 umfaßt ein elastisch verformbares Element 5, das aus einem mehrfach gebogenen Federblatt gebildet ist. Das elastisch verformbare Element 5 weist einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7 auf, die zumindest im wesentlichen gleich lang sind. Der erste Abschnitt 6 und der zweite Abschnitt 7 des elastisch verformbaren Elements 5 sind durch einen Verbindungsstift 8 verbunden, der somit in einem mittleren Abschnitt des aus dem Federblatt gebildeten elastisch verformbaren Elements 5 vorgesehen ist. Am Ende des ersten Abschnitts 6 des elastisch verformbaren Elements 5 ist ein erstes Endelement 9 vorgesehen. Am Ende des zweiten Abschnitts 7 des elastisch verformbaren Elements 5 ist ein zweites Endelement 10 vorge sehen.

Das erste Endelement 9 und das zweite Endelement 10 dienen zum Befestigen des Verbindungselementes 4 an der zweiten Komponente der Gelenkprothese, wie es anhand Fig. 2 beschrieben ist. Der Verbindungsstift 8 dient zum Verbinden der durch die Endelemente 9, 10 mit dem Verbindungselement 4 verbundenen zweiten Komponente 2 der Gelenkprothese mit der ersten Komponente 1 der Gelenkprothese, wie es anhand Fig. 4 und 5 beschrieben ist.

Der erste Abschnitt 6 des elastisch verformbaren Elements 5 des Verbindungselementes 4 weist Biegestellen 11a bis 11d auf. Entsprechend weist auch der zweite Abschnitt 7 des elastisch verformbaren Elements 5 mehrere Biegestellen 12a bis 12b auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Abschnitt 6 und der zweite Abschnitt 7 bezüglich des Verbindungsstiftes 8 zumindest im wesentlichen symmetrisch zueinander aufgebaut. Bezüglich des Verbindungsstiftes 8 ist daher das erste Endelement 9 zumindest im wesentlichen gegenüberliegend zu dem zweiten Endelement 10 angeordnet. Entsprechend ist auch die Biegestelle 11a bezüglich des Verbindungsstiftes 8 gegenüberliegend zu der Biegestelle 12a, die Biegestelle 11b gegenüberliegend zu der Biegestelle 12b, usw. und die Biegestelle 11e gegenüberliegend zu der Biegestelle 12e angeordnet. Bei festgehaltenen Endelementen 9, 10 erfolgt daher bei Auslenkung des Verbindungsstifts 8 aus der in Fig. 1A dargestellten Ausgangsstellung in anterior-posteriorer Richtung 13 bzw. in medial-lateraler Richtung 14 jeweils eine symmetrische Verbiegung des als Federblatt ausgebildeten elastisch verformbaren Elements 5 des Verbindungselements 4, die eine in die Ausgangsstellung zurückstellende Rückstellkraft zur Folge hat, wobei bezüg lich des Verbindungsstiftes 8 symmetrische Auslenkungen in betragsmäßig gleichen Rückstellkräften resultieren.

Durch die Anzahl und Anordnung der Biegestellen 11a bis 11e und 12a bis 12e, wobei gegebenenfalls auch mehr oder weniger Biegestellen vorgesehen sein können, läßt sich die Elasti zität des elastisch verformbaren Elements 5 in Abhängigkeit von der Auslenkung, die sich aus einer Auslenkung in anterior-posteriorer Richtung 13 und einer Auslenkung in medial-lateraler Richtung 14 zusammensetzt, in gewissen Grenzen die für den jeweiligen Einsatz der Gelenkprothese erforderliche Rückstellkraft vorgeben.

Ferner kann auch ein gewünschtes Drehmoment, das bei einer Drehauslenkung des Verbindungsstiftes 8 bei festgehaltenen Endelementen 9, 10 aus der in Fig. 1A dargestellten Ausgangsdrehstellung erzeugt wird, durch die Anordnung der Biegestellen 11a bis 11e und 12a bis 12e und insbesondere die Anzahl der Biegewechsel vorgegeben werden.

Durch das erfindungsgemäße Verbindungselement 4 lassen sich daher zwei primäre Wirkungen erzielen, die jeweils einzeln, aber auch zusammen zur Anwendung kommen können. Zum einen wird bei einer translativen Auslenkung des Verbindungs stiftes 8 bei festgehaltenen Endelementen 9, 10 aus der in Fig. 1A dargestellten Ausgangsstellung, d. h. bei einer Auslenkung, die sich in einen Anteil in anterior-posteriorer Richtung 13 und in einen Anteil in medial-lateraler Richtung 14 zerlegen läßt, eine Rückstellkraft erzeugt, die dazu führt, daß der Verbindungsstift 8 in die in Fig. 1A darge stellte Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Zum anderen wird bei einer Drehauslenkung des Verbindungsstift es 8 des Verbindungselementes 4, d. h. bei einer Torsion des Verbin dungsstiftes 8 um seine Symmetrieachse 15 ein Drehmoment erzeugt, das bewirkt, daß das elastisch verformbare Element 5 in die in Fig. 1a dargestellte Ausgangsstellung zurück geführt wird. Für den Fall der Drehauslenkung ist es vorteilhaft, daß zumindest der obere Abschnitt 16 des elastisch verformbaren Elements 5 einen vieleckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweist, um ein vorteilhaftes, insbesondere verrutschfreies, Zusammenwirken mit einem geeigneten Gegenstück zu ermöglichen.

Fig. 2 zeigt die zweite Komponente der Gelenkprothese gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in die das in den Fig. 1A und 1B dargestellte Verbindungselement 4 einge setzt ist. Bereits beschriebene Elemente sind in dieser und in allen anderen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

Die zweite Komponente 2 weist eine ebene Unterseite 17 auf. Ferner ist eine Aussparung 18 in der zweiten Komponente 2 vorgesehen, die zumindest zur Seite der ebenen Unterseite 17 offen ist. Die Öffnung zur Seite der ebenen Unterseite 17 ist dabei zumindest im Bereich des Verbindungsstiftes 8 erforderlich, sie kann aber - anders als bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel - ansonsten ganz oder teilweise geschlossen sein.

Die Aussparung 18 umfaßt eine erste Ausnehmung 19 und eine zweite Ausnehmung 20, die zur Aufnahme des ersten End elements 9 und des zweiten Endelements 10 des elastisch verformbaren Elements 5 des Verbindungselements 4 dienen, wobei die erste Ausnehmung 19 und das erste Endelement 9 bzw. die zweite Ausnehmung 20 und das zweite Endelement 10 aufeinander angepaßt ausgebildet sind. Dadurch werden die Endelemente 9, 10 bezüglich der zweiten Komponente 2 festge halten. Das bezüglich der Fig. 1A und 1B behandelte Verschieben des Verbindungsstiftes 8 bei festgehaltenen Endelementen 9, 10 ist daher gleichbedeutend mit einer Verschiebung des Verbindungsstiftes 8 relativ zu der zweiten Komponente 2 aus der in Fig. 2 dargestellten Ausgangs stellung. Gleiches trifft auf eine Verdrehung des Verbin dungsstiftes 8 relativ zu der zweiten Komponente 2 zu.

Die zweite Komponente 2 weist eine Aussparung 21 auf, die zur Aufnahme von Bändern dient. Bei der Verwendung der Gelenkprothese als Kniegelenkprothese dient die Aussparung 21 zur Aufnahme des eventuell noch vorhandenen hinteren Kreuzbands.

Das Verbindungselement 4 ist vollständig in die Aussparung 18 eingebracht, so daß es insbesondere nicht über die durch die ebene Unterseite 17 definierte Ebene hinausragt. Dadurch wird eine Beschädigung der der ebenen Unterseite 17 der zweiten Komponente 2 gegenüberliegenden Tibia-Lagerfläche 22 der ersten Komponente 1, die in Fig. 4 dargestellt ist, und eine Beeinträchtigung der Funktionsweise des elastisch verformbaren Elements 5 verhindert.

Die Aussparung 18 der zweiten Komponente 2 weist eine anteriore Anschlagfläche 30 und eine posteriore Anschlag fläche 31 auf. Ferner sind eine erste seitliche Anschlag fläche 32 und eine zweite seitliche Anschlagfläche 33 in der Aussparung 18 vorgesehen. Je nachdem auf welcher Körperseite die Gelenkprothese zur Anwendung kommt, ist die erste seitliche Anschlagfläche 32 medial oder lateral angeordnet, wobei die zweite seitliche Anschlagfläche 33 dann auf der jeweils anderen Seite (lateral oder medial) angeordnet ist.

Die anteriore Anschlagfläche 30 und die posteriore Anschlag fläche 31 bedingen eine Begrenzung der Auslenkung des Verbindungsstiftes 8 in anterior-posteriorer Richtung 13, wobei aufgrund des bei einer stärkeren Auslenkung in anterior-posteriorer Richtung 13 erfolgenden Anliegens des zweiten Abschnitts 7 an der Biegestelle 12c an der anterioren Anschlagfläche 30 bzw. des ersten Abschnitts 6 an der Biegestelle 11c an der posterioren Anschlagfläche 31 eine stärkere Steigerung der Rückstellkraft bei fort schreitender Auslenkung erfolgt. In medial-lateraler Richtung 14 wird bei einer Auslenkung des Verbindungsstiftes 8 aufgrund der durch die Biegestellen 11d, 11e, 12d, 12e gegebenen mehrfachen Biegewechsel zunächst nur eine betragsmäßig geringere Rückstellkraft erzeugt, die aber stark ansteigt, falls ein Anliegen des ersten Abschnitts 6 des elastisch verformbaren Elements 5 an seiner Biegestelle 11d an der Innenfläche 34 des sich an der zweiten seitlichen Anschlagfläche 33 abstützenden zweiten Abschnitts 7 oder aber ein Anliegen des zweiten Abschnitts 7 an seiner Biegestelle 12d an der Innenfläche 35 des sich an der ersten seitlichen Anschlagfläche 32 abstützenden ersten Abschnitts 6 erfolgt.

Ein Anstieg des bei einer Drehauslenkung entstehenden der Drehauslenkung entgegenwirkenden Drehmoment ist in ent sprechender Weise gegeben. Hierbei kommt es in der einen Richtung zu einem Anliegen der Biegestelle 11e an der Innen fläche 35 des ersten Abschnitts 6 des elastisch verformbaren Elements 5 und/oder (je nach zusätzlicher Auslenkung in medial-lateraler Richtung 14) der Biegestelle 12e an der Innenfläche 34 des zweiten Abschnitts 7 des elastisch verformbaren Elements 5 und in der anderen Richtung zu einem Anliegen der Biegestelle 12d an der Innenfläche 35 des ersten Abschnitts 6 des elastisch verformbaren Elements 5 und/oder der Biegestelle 11d an der Innenfläche 34 des zweiten Abschnitts 7 des elastisch verformbaren Elements 5.

Bei dem anhand Fig. 2 beschriebenen in die Aussparung 18 der zweiten Komponente 2 eingebauten Verbindungselements 4 kommt es daher bei extremalen Auslenkungen und/oder extremalen Drehauslenkungen zu einer Überhöhung der Rückstellkraft, was eine Bewegungsbegrenzung zur Folge hat. Die Grenzen dieser Bewegung können dabei baulich durch die Größe der Aussparung 18 der zweiten Komponente 2 und das Verbindungselement 4, insbesondere durch die Anordnung der Biegestellen 11a bis 11e und 12a bis 12e, vorgegeben werden.

Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellte zweite Komponente 2 von der gegenüberliegenden Seite. Dabei ist die Anordnung der Aussparung 18 in Fig. 3 als gebrochen gezeichnete Linie 36 dargestellt. Für den nicht dargestellten Fall, daß die Aussparung 18 als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, gibt die gebrochen dargestellte Linie 36 den Rand der Durchgangsöffnung an.

Die Oberseite 3 der zweiten Komponente 2 weist die Lager schalen 37, 38 auf, in die ein mit dem zweiten Knochen verbundenes Abstützmittel zur Abstützung des zweiten Knochens eingreift. Das Abstützmittel rollt dabei in den Lagerschalen 37, 38 vorzugsweise in anterior-posteriorer Richtung 13 ab, wobei es in medial-lateraler Richtung 14 durch die Lagerschalen 37, 38 und gegebenenfalls auch durch das Mittelstück 39 der zweiten Komponente 2 geführt ist.

Fig. 4 zeigt die erste Komponente 1 in einer perspek tivischen Darstellung. Die erste Komponente 1 weist einen Befestigungszapfen 40 auf, der zur Befestigung der ersten Komponente 1 in einem ersten Knochen dient. Außerdem weist die erste Komponente 1 eine Tibia-Lagerfläche 22 auf, auf der die zweite Komponente 2 an ihrer ebenen Unterseite 17 aufliegt. Zum Verbinden der zweiten Komponente 2 mit der ersten Komponente 1 mittels des Verbindungselements 4 ist eine Bohrung 41 in der ersten Komponente 1 vorgesehen. In die Bohrung 41 wird der Verbindungsstift 8 eingebracht, wobei eine freie Drehbeweglichkeit der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente gegeben ist. Die Bohrung 41 kann allerdings auch als Öffnung mit einem als Vieleck, insbesondere Quadrat, ausgebildeten Querschnitt ausgebildet sein, so daß der entsprechend angepaßte Verbindungsstift 8 in die Öffnung 41 einrastet und die Drehauslenkung der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente entsprechend der anhand der Fig. 1A, 1B und 2 beschriebenen Wirkungsweise beschränkt ist.

Die vorgesehene Aussparung 42 der ersten Komponente 1 dient wie die Aussparung 21 der zweiten Komponente 2 zur Aufnahme von Bändern, insbesondere bei Verwendung der Gelenkprothese als Kniegelenkprothese zur Aufnahme des hinteren Kreuzbandes.

Zur Montage der Gelenkprothese wird die zweite Komponente 2, in die das Verbindungselement 4 eingebracht ist, entlang der Achse 43 auf die erste Komponente 1 aufgebracht, so daß, wie in Fig. 5 dargestellt, der Verbindungsstift 8 in die Bohrung 41 eingreift.

Fig. 6 zeigt ein elastisch verformbares Element 5 einer Gelenkprothese gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das elastisch verformbare Element 5 weist einen zumindest im wesentlichen quaderförmigen Grundkörper 50 auf, in den eine zumindest im wesentlichen X-förmige Aussparung 51 einge bracht ist, wobei die Aussparung 51 als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Das elastisch verformbare Element 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel zumindest im wesentlichen symmetrisch aufgebaut, insbesondere besteht eine Symmetrie in anterior-posteriorer Richtung 13 und eine Symmetrie in medial-lateraler Richtung 14. Für bestimmte Anwendungsfälle kann das elastisch verformbare Element 5 allerdings auch asymmetrisch aufgebaut werden, indem die Aussparung 51 asymmetrisch ausgeführt wird und/oder das elastisch verform bare Element 5 aus Materialien mit verschiedenen Elasti zitätsmodulen aufgebaut wird. Zum Beispiel kann der anteriore Bereich 52 unterschiedlich zu dem posterioren Bereich 53 bzw. der erste Seitenbereich 54 verschieden zu dem zweiten Seitenbereich 55 aufgebaut werden. In dem in Fig. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel besteht eine Asymmetrie bezüglich der anterior-posterioren Richtung 13 und der medial-lateralen Richtung 14, da die Länge des Grundkörpers 50 in anterior-posteriorer Richtung 13 länger ist als die Breite des Grundkörpers 50 in medial-lateraler Richtung 14 und entsprechend auch die X-förmige Aussparung 51 in anterior-posteriorer Richtung 13 gestreckt ist. Dies hat zur Folge, daß bei einer, anhand der Fig. 7A und 7B noch näher behandelten, Verschiebung der zweiten Komponente 2 relativ zu der ersten Komponente 1 bei gleicher Auslenkung in medial-lateraler Richtung 14 eine stärkere Rückstellkraft als in anterior-posteriorer Richtung 13 erzeugt wird.

Fig. 7A zeigt die zweite Komponente 2, in die das elastisch verformbare Element 5 eingesetzt ist. Zum Einsetzen des elastisch verformbaren Elements 5 in die zweite Komponente 2 ist eine Aussparung 56 in der zweiten Komponente 2 vorge sehen, die zur Seite der ebenen Unterseite 17 der zweiten Komponente 2 hin offen ist. Um das Einbringen des elastisch verformbaren Elements 5 in die Aussparung 56 zu erleichtern, weist das elastisch verformbare Element 5 abgerundete Kanten 57a bis 57d auf. Die Öffnung der Aussparung 56 zur Seite der ebenen Unterseite 17 hin muß dabei nicht notwendigerweise vollständig offen sein, insbesondere ist es zur Befestigung des elastisch verformbaren Elements 5 in der Aussparung 56 von Vorteil, wenn die ebene Unterseite 17 das elastisch verformbare Element im montierten Zustand in den Randbereichen 58a bis 58d etwas überragt.

In Fig. 7A ist ein Verbindungsstift 8 in einer Schnittdar stellung gezeigt, wobei der Schnitt entlang der in der ebenen Unterseite 17 liegenden Ebene erfolgt. Der Verbin dungsstift 8 ist mit der ersten Komponente 1 verbunden, wobei er auch einteilig mit der ersten Komponente 1 ausge bildet sein kann. Durch das Eingreifen des Verbindungs stiftes 8 in das elastisch verformbare Element 5 wird sowohl die Translations- als auch die Rotationsbeweglichkeit der zweiten Komponente relativ zu der ersten Komponente beschränkt. In anterior-posteriorer Richtung 13 erfolgt dies durch Komprimieren des anterioren Bereichs 52 bzw. des posterioren Bereichs 53 des elastisch verformbaren Elements 5. In medial-lateraler Richtung 14 erfolgt die Beschränkung der Beweglichkeit durch Kompression des ersten Seiten bereichs 54 bzw. des zweiten Seitenbereichs 55 des elastisch verformbaren Elements 5. Daher wird bei einer Auslenkung der ersten Komponente 1 relativ zu der zweiten Komponente 2 aus einer Ausgangsstellung durch Kompression des anterioren Bereichs 52 bzw. des posterioren Bereichs 53 und/oder des ersten Seitenbereichs 54 bzw. des zweiten Seitenbereichs 55 des elastisch verformbaren Elements 5 eine Rückstellkraft zur Rückstellung der ersten Komponente in die in Fig. 7A dargestellte Ausgangsstellung erzeugt.

Bei einer Drehauslenkung der ersten Komponente 1, was einer Drehauslenkung des Verbindungsstiftes 8 entspricht, wird eine elastische Verformung der genannten Bereiche 52 bis 55 erreicht, die ein Drehmoment bewirkt, daß die Rückstellung der ersten Komponente 1 in die in Fig. 7A gezeigten Ausgangsdrehstellung erzeugt.

Dabei wirken die Seitenflächen 59a bis 59d mit der Innen fläche 60 der X-förmigen Aussparung 51 zusammen, wobei in einer extremalen Drehstellung beispielsweise der Teil 60 der Seitenfläche 59d vollständig an dem Teil 61 der Innenfläche 60 der Aussparung 51 anliegt, wodurch es zu einem stärkeren Anstieg der Rückstellkraft kommt, so daß auch im zweiten Ausführungsbeispiel der Gelenkprothese eine Beschränkung der Drehauslenkung gegeben ist.

Eine Beschränkung der translativen Auslenkung der ersten Komponente 1 relativ zu der zweiten Komponente 2 in anterior-posteriorer Richtung 13 bzw. in medial-lateraler Richtung 14 erfolgt ebenfalls durch vollständiges Anliegen der entsprechenden Seitenfläche 59a bis 59d an der Innen fläche 60, beispielsweise wenn der Verbindungsstift. 8 mit der Seitenfläche 59d den ersten Seitenbereich 54 derart komprimiert, daß die Seitenfläche 59d zumindest im wesent lichen vollständig an den Teilen 61, 62 der Innenfläche 60 anliegt.

Fig. 8 zeigt eine zweite Komponente 2 einer Gelenkprothese gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, in die ein elastisch verformbares Element 5 eingebracht ist. Das elastisch verformbare Element 5 weist dabei eine Aussparung 51 auf, die in Form und Größe an den mit der ersten Komponente 1 verbundenen und in Fig. 8 geschnitten dargestellten Verbindungsstift 8 angepaßt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine sich im Bezug auf die Auslenkung gleichmäßig aufbauende Rückstellkraft erzeugt, wobei die translative Beweglichkeit gegenüber dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel erheblich verringert ist. Die Gelenkprothese gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eignet sich daher besonders für den Ersatz von Gelenken, bei denen der beteiligte Bandapparat erheblich geschwächt oder stark beeinträchtigt ist. Der Verbindungsstift 8 kann dabei bezüglich der ersten Komponente 1 auch drehbar sein. Außerdem kann der Verbindungsstift 8 auch durch eine abweichende Form, insbesondere durch einen ovalen oder eckigen Querschnitt, bezüglich Verdrehen gegenüber dem elastisch verformbaren Element 5 gesichert werden.

Fig. 9 zeigt den in Fig. 8 mit IX bezeichneten Schnitt gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das elastisch verformbare Element 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel in eine Aussparung 56 eingebracht, die zur Unterseite 17 der zweiten Komponente 2 hin nur teilweise geöffnet ist. Die Öffnung 70 weist daher einen kleineren Querschnitt als das elastisch verformbare Element 5 auf. Das elastisch verformbare Element 5 weist eine Aussparung 51 auf, in die ein Verbindungsstift einbringbar ist. Bei einer Bewegung des Verbindungsstiftes in anterior-posteriorer Richtung 13 und/oder medial-lateraler Richtung 14 wird die Verschiebung durch Anschlagen des Verbindungsstiftes an den Anschlag- bzw. Begrenzungsflächen 71, 72, die im Bereich der Öffnung 70 an der zweiten Komponente 2 ausgebildet sind, begrenzt, wodurch die Kompression des elastisch verformbaren Elements 5 vor einer Überbelastung geschützt ist, da die maximale Kompression des elastisch verformbaren Elements 5 begrenzt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Begrenzungsfläche 71 an dem Anschlag 73 ausgebildet und die Begrenzungsfläche 72 ist an dem Anschlag 74 ausgebildet. Die Anschlagfläche 72, 73 sind dabei Teil einer die Öffnung 70 umfänglich begrenzenden Fläche 75.

Die gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrie bene zweite Komponente der Gelenkprothese besteht vorzugs weise aus Keramik oder aus Polyethylen, insbesondere UHMW- Polyethylen, "cross-linked"-Polyethylen oder PEEK (Polyehtylenetherketon). Das elastisch verformbare Element 5 der Gelenkprothese gemäß Ausführungsbeispiel 2 bzw. 3 ist vorzugsweise aus einem weichen Material, wie einem Elastomer, insbesondere Kautschuk, Polyurethan, Silikon oder Silikon-Polycarbonat-Urethan, gefertigt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist es vorzugsweise aus einem Polymer oder einem Metall, insbesondere Federstahl, gefertigt. Der Verbindungsstift 8 ist, falls er einteilig mit dem elastisch verformbaren Element 5 ausgebildet ist, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das elastisch verformbare Element 5 des Verbindungselementes 4 gefertigt. Ansonsten ist es auch möglich, den Verbindungsstift 8 aus einem harten Material, wie einem Metall, insbesondere einer CoCr-Legierung, Stahl oder einem Polymer, herzustellen. Die erste Komponente 1 der Gelenkprothese ist vorzugsweise ebenfalls aus einem der genannten harten Materialien hergestellt.

Claims

1. Gelenkprothese, insbesondere Kniegelenkprothese, zum Ausbilden einer Gelenkverbindung zwischen einem ersten Knochen und zumindest einem zweiten Knochen mit
einer ersten Komponente (1), die zumindest mittelbar mit dem ersten Knochen verbunden ist,
zumindest einer zweiten Komponente (2), auf der sich der zweite Knochen zumindest mittelbar abstützt und die auf zumindest einer Lagerfläche (22) der ersten Komponente (1) bewegbar gelagert ist, und
einem Verbindungselement (4), das die erste Komponente (1) mit der zweiten Komponente (2) verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungselement (4) zumindest ein elastisch verformbares Element (5) umfaßt, das eine Auslenkung der ersten Komponente (1) relativ zu der zweiten Komponente (2) aus einer Ausgangsstellung ermöglicht,
wobei bei eine Auslenkung der ersten Komponente (1) das elastisch verformbare Element (5) eine auf die erste Komponente (1) einwirkende Rückstellkraft zur Rückstellung der ersten Komponente (1) in die Ausgangsstellung erzeugt.

2. Gelenkprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element (5) des Verbindungselementes (4) an der zweiten Komponente (2) befestigt ist.

3. Gelenkprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente (2) eine Aussparung (18) aufweist, die das elastisch verformbare Element (5) des Verbindungselementes (4) aufnimmt.

4. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das elastisch verformbare Element (5) des Verbindungselementes (4) eine Drehauslenkung der ersten Komponente (1) relativ zu der zweiten Komponente (2) aus einer Ausgangsdrehstellung ermöglicht,
wobei bei einer Drehauslenkung der ersten Komponente (1) das elastisch verformbare Element (5) ein auf die erste Komponente (1) einwirkendes Drehmoment zur Rückstellung der ersten Komponente (1) in die Ausgangsdrehstellung erzeugt.

5. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element (5) aus einem mehrfach gebogenen Federblatt gebildet ist.

6. Gelenkprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (4) in die erste Komponente (1) eingreift, wodurch ein Lager gebildet ist, das eine Drehung der zweiten Komponente (2) relativ zu der ersten Komponente (1) ermöglicht.

7. Gelenkprothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (4) einen Verbindungsstift (8) umfaßt, der in eine in der ersten Komponente (1) vorgesehene Bohrung eingreift, wodurch das Lager zwischen der ersten Komponente (1) und der zweiten Komponente (2) gebildet ist.

8. Gelenkprothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstift (8) in einem mittleren Abschnitt des Federblattes mit dem Federblatt verbunden ist.

9. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt aus einem elastisch verformbaren Kunststoff ausgebildet ist.

10. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element (5) eine Aussparung (51) aufweist, in die ein mit der ersten Komponente (1) verbundener Verbindungsstift (8) eingreift.

11. Gelenkprothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (51) des elastisch verformbaren Elementes (5) zumindest im wesentlichen X-förmig ausgebildet ist.

12. Gelenkprothese nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstift (8) einen zumindest im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

13. Gelenkprothese nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element (5) in anterior posteriorer Richtung (13) leichter verformbar ist als in medial-lateraler Richtung (14).

14. Gelenkprothese nach einem Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element (5) vor einer Überbeanspruchung dadurch geschützt ist, daß Anschläge (73, 74) bzw. Begrenzungen (71, 72, 75) die maximal zulässige Auslenkung in anterior-posteriorer Richtung (13) und/oder medial-lateraler Richtung (14) limitieren.