DE102007056141B4

DE102007056141B4 - Tibia Insert

Info

Publication number: DE102007056141B4
Application number: DE102007056141.7A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schroeder-Boersch Hendrik; Dipl.-Ing. Eilers Thomas
Original assignee: OHST MEDIZINTECHNIK AG; Smith and Nephew GmbH
Current assignee: Ohst Medizintechnik Ag De; Smith and Nephew GmbH
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: DE102007056141A1

Abstract

Tibia Insert als Gleitzwischenstück einer Kniegelenkgleitflächenendoprothese mit einem zu beiden Anschlussteilen hin formangepassten Gleitzwischenstück und die laterale Kondyle (1) des Gleitzwischenstücks als kongruente Gegenform der distalen Femurkondyle geformt ist und durch die laterale Kondylengleitfläche eine kontinuirliche Krümmung verläuft und die mediale Kondyle (2) unterschiedliche Krümmungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der lateralen Kondyle und der medialen Kondyle (2) ein Zentraldom (8) angeordnet ist und der medial posterior Mittenbereich (5) und der medial anterior Mittenbreich (6) auf der medialen Kondyle (2) unterschiedliche Krümmungen aufweisen, wobei deren zusammenstoßenden Flächen eine Kante bildet die auf der Achslinie (9) liegt, auf der auch der Zentrumspunkt (7) und der Zentraldom (8) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tibia Insert als Gleitzwischenstück einer Kniegelenkgleitflächenendoprothese, wobei das Gleitzwischenstück zu beiden Anschlussteilen der Tibia und des Femurs hin formangepasst ist.
Bekannt ist aus Betrachtungen der Biomechanik, dass das Kniegelenk im Verlauf eines Gangzyklus das Femur auf der Tibia eine Rollbewegung ausführt und es kommt im Übergang von Flexion zur Extension zur Schlussrotation. Die Tibia dreht bei der Schlussrotation unter Zwang der Kreuzbänder nach Innen. Dabei liegt das natürliche Zentrum der Rotation auf der lateralen Kondyle.
Stellvertretend seien hier die Arbeiten von Menschik genannt zur „Mechanik des Kniegelenkes“ wie in den Artikeln in der Zeitschrift Orthopädie 112 (1974)481-495 und 113 (1975) 388-400.
Bekannte Kniekonzepte, wie das „Fix Bearing“ lösen diese kinematische Aufgabe schlicht durch den Verzicht auf kongruente Gleitflächen. Dadurch hat das Femur relativ große Bewegungsspielräume auf dem Gleitzwischenstück. Das bedeutet jedoch, dass für die Kraftübertragung im Vergleich zu dem o.g. kongruenten Konzept nur eine kleine Kontaktfläche entsteht.
Weitere existente Konzepte für die zugrunde liegende Konzeption sind „mobile Bearing, miniskal“. Hierbei sind zwei (medial und lateral) bewegliche Polyethylenkomponenten auf dem Tibia Plateau angeordnet. Diese können auf kreisförmigen Bahnen, die aber nicht konzentrisch sind, innerhalb eines Winkelsektors rotieren. Dabei ändert sich der Achsabstand zwischen der lateralen und der medialen Gleitfläche.
Nachteilig ist, dass die Kongruenz, die sich in der Neutralstellung zwischen Femur und Tibia ergibt, mit der Verschiebung der Polyethylenteile verloren geht.
So ist auch in der deutschen Patentanmeldung DE 103 61 780 A1 eine Tibiaplateaukomponente für eine Knieendoprothese beschrieben. In dieser ist die Tibiagleitkomponente, die über die Tibiagleitfläche mit einer Femurkomponente in gleitenden Kontakt steht, die tragende Komponente. Die Tibiagleitfläche weist dabei mindestens entlang eines Sagittalebenenschnittes die Form eines Zylindermantelabschnittes auf. Hierbei ist der Gleitflächenradius des Zylindermantelabschnittes gleich oder größer einem größten Femurradius der Femurkomponente.
Auch in der DE 692 21 162 T2 wird eine tibiale Komponente einer Knieprothese beschrieben, die eine nach oben konkave metallische Plattform aufweist, die zur gleitenden Bewegung hierauf angeordnet ist. Die miteinander kongruenten Flächen zwischen einer Plastikkomponente und der metallischen Plattform sind im Wesentlichen zylindrisch zur Achse des Zylinders, der sich in eine seitlich-medialen Linie erstreckt. Durch das Ermöglichen einer Gleitbewegung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung, kann ein höherer Beugungsgrad erreicht werden, während die Scherspannungen in den Komponenten-Knochen-Zwischenflächen verringert werden.
In dem Dokument US 2005/0096747 A1 wird ein Tibia Insert als Gleitzwischenstück einer Kniegelenkgleitflächenendoprothese mit einem zu beiden Anschlussteilen hin formangepassten Gleitzwischenstück beschrieben. Die laterale Kondyle des Gleitzwischenstücks ist dabei als kongruente Gegenform der distalen lateralen Femurkondyle geformt. Durch die laterale Kondylengleitfläche verläuft eine kontinuierliche Krümmung und die mediale Kondyle weist mehrere zur Femurkondyle kongruierende Flächenbereiche auf, wobei eine Fläche eine dreieckigen Form aufweist mit einer Spitze. In Verbindung mit dem medialen Gelenkkopf bildet diese Spitze den Gelenkdrehpunkt.
Auch hier ist der Nachteil, dass keine ausreichenden Gleitdrehbewegungen erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tibia Insert mit lateralen Pivot als Bestandteil einer Kniegleitflächenendoprothese der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Gleitdrehbewegung hat und eine ausreichende Stabilität im Kniebereich aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es hat sich gezeigt, dass die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Implantat, ein Tibia Insert mit lateralen Pivot als Bestandteil als eine Kniegleitflächenendoprothese, wobei das Gleitstück zu beiden Anschlussteilen hin formangepasst ist, gelöst ist.
Die wesentliche Formgebung des erfindungsgemäßen Tibia Insert bezieht sich auf die Kontaktflächen zur Femurkomponente. Die laterale Kondyle des Gleitzwischenstücks ist als Gegenform zu der distalen lateralen Femurkondyle geformt, sowohl in der frontalen als auch in der sagittalen Schnittebene. Durch die laterale Kondylengleitfläche des Tibia Insert verläuft eine kontinuierliche Krümmung.
Die Kontaktfläche auf der medialen Seite des erfindungsgemäßen Gleitzwischenstücks zeichnet sich ebenfalls durch zur Femurkondyle hin kongruente Flächenbereiche aus, die jedoch in der Gesamtheit keine kontinuierliche gleichmäßige Krümmung aufweist. Dabei sind konkret der anteriore und der posteriore Bereich kongruent zur distalen Femurkondyle. Mittig zwischen dem anterioren und dem posterioren Bereich befinden sich Flächenbereiche, die als Mittenbereiche bezeichnet werden, die in ihrem Frontalprofil ebenfalls kongruent zur Femurkondyle sind. Dieses Frontalprofil ist erfindungsgemäß um einen Zentrumspunkt, welcher der Mittelpunkt der Lateralkondyle ist, sich mitten in der lateral Kondyle am tiefsten Punkt der Gleitfläche befindet und in der Transversalebene um einen +/-° Winkelbetrag rotiert. Die Rotation in der Transversalebene kann dabei bis zu +/-20° betragen, meistens um 5°.
In der sagittalen Schnittebene ist der medial posteriore Mittenbereich in Verlängerung des posterioren Bereichs in der Krümmung bis zur Achse annähernd eben, während der medial anteriore Mittenbereich von der Achse aus aus der annähernd ebenen Krümmung in eine stärkere Krümmung übergeht bis zum Anschluss an den gekrümmten anterioren Bereich.
Daraus ergibt sich eine Kinematik der Art, dass die Femurkomponente im Verlauf eines Gangzyklus um den genannten Mittelpunkt (Zentrumspunkt) der lateralen Kondyle in einen Winkelsektor von insgesamt bis zu 20° rotiert. Daraus resultiert zwangsläufig auf der medialen Kondyle eine Rollgleitbewegung im genannten Winkelbereich.
Erfindungsgemäß ergibt sich, dass die Femurkomponente in Streckstellung auf dem Tibia Insert, dem Gleitzwischenstück, um den geometrisch konstruktiven Mittelpunkt der lateralen Kondyle auf der medialen Kondyle im Sektor von bis zu +/-20° rotiert bis die Femurkomponente anterior oder posterior die zum Femur kongruenten Bereiche der Gleitflächen erreicht.
Vorteilhaft ist es, wenn im anterioren Bereich eine PatellaAufnahme vorhanden ist, in der die Patella im Streckvorgang teilweise über eine Patellavoraufnahme teilweise eingreift. Dagegen ist posterior mittig im Profil eine Aufnahme für ein besseres Gleiten der Bänder angeordnet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 Draufsicht auf das Tibia Insert Gleitstück
2 Frontschnitt durch das Tibia Insert
3 Tibia Insert aus der Perspektive Frontlateral
4 Tibia Insert aus der Perspektive Frontmedial
5 Schnitt lateral durch das Tibia Insert
6 Schnitt medial durch das Tibia Insert

Die 1 zeigt die Gleitflächen zum Femur als Draufsicht auf das Tibia Insert Gleitstück. In der Draufsicht sind die laterale Kondyle 1 und die mediale Kondyle 2 zu erkennen, wobei die beiden Oberflächen unterschiedliche Krümmungen aufweisen. Während die laterale Kondyle 1 mit dem Zentrumspunkt 7 eine gleichmäßige Krümmung aufweist, ist die mediale Kondyle 2 in mehrere Bereiche gegliedert. Da sind der posteriore Bereich 4 und der anteriore Bereich 3. Zwischen den Bereichen sind ein medial posteriorer Mittenbereich 5 und ein medial anteriorer Mittenbereich 6 angeordnet. Die Flächen sind so angeordnet, dass sie an der Stoßkante der beiden Flächen eine vom Zentrumspunkt 7 Achslinie 9 bilden, die gegenüber der x-Achse x um einen Winkelsektor 10 rotiert ist. In diesem Beispiel beträgt die Rotation 8°, sie kann aber auch bis zu 20° betragen.
Zwischen den Kondylen 1,2 befindet sich ein Flächenbereich, der in seinem Frontalprofil kongruent zur nicht dargestellten Femurkondyle ist. Hier befindet sich der Zentraldom 8 des Tibia Insert, welcher bei einer Drehung in der Transversalebene um einen bestimmten Winkelbetrag rotiert, in diesem Beispiel um 8°. Anterior ist der Bereich für die Aufnahme eines Teils der Patella angeordnet, wobei in Richtung lateral die Patellavoraufnahme 12 für die nicht dargestellte Patella so angeordnet ist, dass bei einem weiteren Eindringen der Patella in das Insert eine Drehbewegung durch die versetzte Anordnung der Patellaaufnahme 10 unterstützt wird.
Posterior ist eine Aufnahme 13 für die Bänder vom Femur zur Tibia ebenfalls angeordnet.
In der 2 ist im Frontschnitt durch das Tibia Insert deutlich zu erkennen die kontinuierliche Krümmung in der lateralen Kondyle und der medialen Kondyle. Die posterioren Endbereiche der Kondylen 1,2 sind unterschiedlich hoch. Die mediale Kondyle 2 in der Tranversalebene ist posterior nicht so hoch wie der posteriore Endbereich der lateralen Kondyle 1. Im Zentrum befindet sich der Zentraldom 8 und auf der lateralen Kondyle 1 am tiefsten Punkt der Zentrumspunkt 7 um den in einem bestimmten Winkelsektor 10 eine Drehung erfolgt.
Die 3 und die 4 zeigen das Tibia Insert aus frontaler Sicht, wobei die 3 aus der lateralen Perspektive und die 4 aus der medialen Perspektive dargestellt ist. Auch hier sind deutlich die laterale Kondyle 1 und die mediale Kondyle 2 zu erkennen. Besonders deutlich ist, dass die laterale Kondyle 1 eine gewölbte Fläche bildet, die in allen Richtungen annähernd gleichmäßig gekrümmt ist und am tiefsten Punkt der Zentrumspunkt 7 sich befindet. Die mediale Kondyle 2 weist dagegen mehrere Abschnittsflächen von unterschiedlicher Krümmung an der Oberfläche von anterior nach posterior auf. Da ist der anteriore Bereich 3, der medial anteriore Bereich 6, der medial posteriore Bereich 5 und der posteriore Bereich 4. Dabei weist jeder Bereich eine unterschiedliche Krümmung auf, insbesondere in der Richtung anterior-posterior. Zwischen den Kondylen 1,2 ist der Zentraldom 8 angeordnet, von dem die X-Achse x, Y-Achse y und z-Achse z ausgehen. Anterior in Richtung Femur befindet sich die Patellavoraufnahme 12 und die Patellaaufnahme 11, posterior befindet sich die Aufnahme 13 für nicht dargestellten Bänder.
In der 5 ist ein Schnitt durch das Tibia Insert lateral dargestellt. Die Schnittebene verläuft dabei senkrecht durch die laterale Kondyle 1. Deutlich ist die gekrümmte Ebene der lateralen Kondyle 1 mit dem Zentrumspunkt 7 zu erkennen sowie der Zentraldom 8.
In der 6 ist der gleiche Schnitt wie in der 5 dargestellt, nur medial. Auch hier verläuft die Schnittebene senkrecht durch die mediale Kondyle 2. Die gekrümmte Oberfläche der Kondyle ist hier nicht so gleichmäßig, wie in der lateralen Kondyle 1. Dargestellt ist der anteriore Bereich 3, der medial anteriore Mittenbereich 6, der medial posteriore Mittenbereich 5 und der posteriore Bereich 4. Auch ist zu erkennen die Größe des Winkelsektors 10.
Dabei ist zu erkennen, dass der medial posteriore Mittenbereich 5 in Verlängerung des posterioren Bereichs 4 in der Krümmung bis zur Achslinie 9 annähernd eben ist, während der medial anteriore Mittenbereich 6 von der Achslinie 9 aus aus der annähernd ebenen Krümmung in eine stärkere Krümmung übergeht bis zum Anschluss an den gekrümmten anterioren Bereich 3.
Bezugszeichenliste

1 -: laterale Kondyle
2 -: mediale Kondyle
3 -: anteriorer Bereich
4 -: Posteriorer Bereich
5 -: medial posterior Mittenbereich
6 -: medial anterior Mittenbereich
7 -: Zentrumspunkt
8 -: Zentraldom
9 -: Achslinie
10 -: Winkelsektor
11 -: Patellaaufnahme
12 -: Patellavoraufnahme
13 -: Aufnahme
14 -: Tibiaseite
x -: x-Achse
y -: y-Achse
z -: z-Achse

Claims

Tibia Insert als Gleitzwischenstück einer Kniegelenkgleitflächenendoprothese mit einem zu beiden Anschlussteilen hin formangepassten Gleitzwischenstück und die laterale Kondyle (1) des Gleitzwischenstücks als kongruente Gegenform der distalen Femurkondyle geformt ist und durch die laterale Kondylengleitfläche eine kontinuirliche Krümmung verläuft und die mediale Kondyle (2) unterschiedliche Krümmungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der lateralen Kondyle und der medialen Kondyle (2) ein Zentraldom (8) angeordnet ist und der medial posterior Mittenbereich (5) und der medial anterior Mittenbreich (6) auf der medialen Kondyle (2) unterschiedliche Krümmungen aufweisen, wobei deren zusammenstoßenden Flächen eine Kante bildet die auf der Achslinie (9) liegt, auf der auch der Zentrumspunkt (7) und der Zentraldom (8) liegt.
Tibia Insert nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrumspunkt (7) in der lateralen Kondyle (1) an der tiefsten Stelle der kontinuierlichen Wölbung der lateralen Kondyle (1) liegt.
Tibia Insert nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Zentraldom (7) die X-Achse (x), die Y-Achse (Y) und die z-Achse (Z) ausgehen.
Tibia Insert nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der medialen Kondyle (2) ein medial posteriorer Mittenbereich (5) und ein medial anteriorer Mittenbereich (6) zwischen den anterioren Bereich (3) und der posterioren Bereich (4) angeordnet sind.
Tibia Insert nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der medial posteriore Mittenbereich (5) und der medial anteriore Mittenbereich (6) im Frontalprofil kongruent zur Femurkondyle ist und um einen Zentrumspunkt (7) bis zu +/-20° rotiert.