DE19728636C1 - Stiellose Kniegelenksendoprothese - Google Patents
Stiellose KniegelenksendoprotheseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kniegelenkendoprothese mit einem
Femurteil und einem Tibiateil.
Derartige Systeme sind bekannt, beispielsweise aus der DE 41 41 757 C1.
Darin weist das Femurteil von medial nach lateral gesehen im wesentlichen
eine U-Form auf, wobei eine horizontale, zwei diagonale und zwei vertikale
femurwärts weisende Anlageflächen vorgesehen sind zur Anlage an einen
resezierten Femurknochen. Das Femurteil ist mit zwei Gleitkufen versehen,
welche die natürlichen Kondylen und Kondylenrollen nachbilden.
Das Tibiateil bekannter System weist üblicherweise zwei Gleitbahnen auf, auf
denen die Gleitkufen des Femurteiles eine Abroll- und gegebenenfalls - je nach
Art der Endroprothese - Gleitbewegungen ausführen können. Das Tibiateil
weist eine tibiawärts weisende horizontale Auflagefläche zur Auflage auf der
resezierten Tibia auf.
Sowohl Tibiateil als auch Femurteil bekannter Systeme weisen jeweils einen
konischen Zapfen auf, der in eine konische Klemmhülse in einem jeweiligen
Stielteil des modularen Systems steckbar ist. Zwischen Zapfen und Hülse ist
eine konische Klemmverbindung herstellbar, die für eine dauerhafte
Verbindung zwischen Femurteil und Femurstielteil bzw. Tibiateil und
Tibiastielteil sorgen soll.
Die Stiele der modularen Systeme werden entweder mittels eines
Knochenzementes wie beispielsweise PMMA in dem Markraum des jeweiligen
Röhrenknochens implantiert oder aber zementlos, wobei dann der Stielteil mit
einer besonderen Oberfläche versehen ist, in die hinein und durch die hindurch
Knochenmaterial zur dauerhaften Sekundärfixation des Implantates wachsen
kann (s. bspw. DE 195 43 530 C1).
Mit den bekannten Systemen verknüpft sind folgende Probleme:
Die meist aus Metall bestehenden Stiele, die in den Markraum des jeweiligen Röhrenknochens eingesetzt werden, weisen einen völlig anderen Elastizitätsmodul auf als das den Stiel umgebende Knochenmaterial (Spongiosa). Dies führt insbesondere bei älteren Menschen, deren Knochen osteoporotisch befallen sind, oberhalb des Stielendes in dem Markraum oft zu Ermüdungsbrüchen eben auf Grund der unterschiedlichen Elastizitätsmodule.
Die meist aus Metall bestehenden Stiele, die in den Markraum des jeweiligen Röhrenknochens eingesetzt werden, weisen einen völlig anderen Elastizitätsmodul auf als das den Stiel umgebende Knochenmaterial (Spongiosa). Dies führt insbesondere bei älteren Menschen, deren Knochen osteoporotisch befallen sind, oberhalb des Stielendes in dem Markraum oft zu Ermüdungsbrüchen eben auf Grund der unterschiedlichen Elastizitätsmodule.
Das zweite Problem betrifft den natürlichen Valgitätswinkel, der bei den
meisten Menschen im Bereich von 7,5° liegt. Mit den künstlichen
Endoprothesen-Systemen sind aber bislang nur Valgitätswinkel von maximal 5°
darstellbar, und zwar aufgrund der erwähnten, üblicherweise verwendeten
konischen Verklemmung zwischen dem Stielteil und dem Femurteil bzw. .
Tibiateil, da es bei einem Winkel < 5° nicht mehr zu der erwünschten
konischen Verklemmung kommt.
Darüber hinaus ist es problematisch bei den bekannten Stielendooprothesen, im
Falle eines notwendig werdenden Revisionseingriffes genügend Halt für eine
neue Stielendoprothese zu finden, so daß diese hinreichend fest implantiert
werden kann. Dies ist insbesondere bei jüngeren Patienten kritisch, da nach
bisheriger Erfahrung implantierte Endoprothesen eine begrenzte Lebensdauer
von 10 bis 15 Jahren haben, sofern nicht schon vorher ein unvorhergesehener
Revisionseingriff nötig wird. Bei jüngeren Patienten ist es dann in jedem Falle
erforderlich, die ursprünglich implantierte Endoprothese durch eine Neue zu
ersetzen. Dies ist aus erwähnten Gründen nicht ohne weiteres immer möglich.
Vor diesem Hintergrund ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine völlig neuartige Kniegelenksendoprothese anzugeben, bei der die
Probleme der bekannten Endoprothesen hinsichtlich unterschiedlicher
Elastizitätsmodule des Implantatmaterials und des umgebenden
Knochenmaterials nicht auftreten, und bei der die Einschränkung hinsichtlich
des nachahmbaren Valgitätswinkels nicht besteht.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Kniegelenksendoprothese mit den eingangs
erwähnten Merkmalen durch die Kombination der nachfolgend aufgeführten
Merkmale:
- 1. Das Femurteil und das Tibiateil sind stiellos ausgebildet. Dies bedeutet,
daß weder das Femurteil noch das Tibiateil mit einem modularen
Stielteil zu verbinden sind. Dadurch entfällt die Einschränkung eines
Valgitätswinkels auf maximal 5°, da keine konische Klemmverbindung
zwischen jeweils einem Stielteil und dem Tibia- bzw. Femurteil
hergestellt werden muß. Es entfällt auch die Problematik hinsichtlich
der aufeinanderstoßenden unterschiedlichen Elastizitätsmodule im
Markraum der Tibia bzw. des Femurs, da kein Stiel in den Markraum
eingesetzt wird. Im wesentlichen umgreift also das Femurteil das
resezierte Femurende, ohne daß ein Stiel in die Markhöhle des Femurs
eindringen würde. Das Tibiateil hingegen liegt auf der resezierten
Auflagefläche der Tibia auf, ohne daß es einen der bekannten Stiele
aufweist, der über eine konische Klemmverbindung mit ihm gekoppelt
werden müßte.
Hinsichtlich der Valgusstellung sowie hinsichtlich der Vermeidung der aufeinandertreffenden unterschiedlichen E-Module löst das erwähnte Merkmal der Stiellosigkeit die vorerwähnte Aufgabe. Die Langzeitstabilität einer derartig ausgebildeten Endoprothese in situ wird durch das folgende Merkmal erzielt. - 2. Mindestens die horizontale und die beiden diagonalen Anlageflächen des
Femurteils und die horizontale Auflagefläche des Tibiateils sind mit
einer offenmaschigen, dreidimensionalen Raumnetzstruktur versehen,
die ein integraler Bestandteil des Grundkörpers des Femurteils und des
Tibiateils ist. Letzteres ist besonders hervorzuheben, da die
Raumnetzstruktur der einzige Bestandteil der Endoprothese ist, welche
für eine stabile Sekundärfixation des Femurteils und des Tibiateils in
situ sorgt. Ein etwaig aufgesintertes metallisches Netzwerk würde den
Belastungen nicht gerecht werden. Gedacht ist an den Einsatz einer
Raumnetzstruktur, wie sie offenbart ist beispielsweise in der DE 41 06 971 C1
oder der DE 195 43 530 C1, wo sogenannte Tripoden als
integraler Bestandteil des Grundkörpers des Femurteils und des
Tibiateils in einem feingießtechnischen Verfahren hergestellt werden.
Damit Knochenmaterial möglichst kurzfristig in die offenmaschige Raumnutzstruktur einorganisiert wird, sind die beiden nachfolgend wiedergegebenen Merkmale vorgesehen. - 3. Medial und lateral sind am Femurteil zwei femurwärts angewinkelte Laschen mit jeweils mindestens einer Durchbohrung angeformt, in die jeweils eine Knochenschraube eingesetzt werden kann, und
- 4. medial und lateral am Tibiateil sind zwei tibiawärts angewinkelte Laschen mit jeweils mindestens einer Durchbohrung angeformt, in die jeweils eine Knochenschraube eingesetzt werden kann.
Die Anwinkelung der erwähnten Laschen ist vorliegend von besonderer
Bedeutung. Hierdurch nämlich wird beim Einschrauben der jeweiligen
Knochenschrauben, die durch die erwähnten Durchbohrungen in den Laschen
gesetzt werden, eine Diagonalverspannung vom Femurteil bzw. Tibiateil
erzielt, wobei die Schrauben durch das spongiöse Gewebe hin bis zur
Gegenkortikalis und darüber hinaus reichen können, so daß sie die
Gegenkortikalis sogar durchdringen können. Durch die Diagonalverspannung
werden jeweils Kompressionskräfte mit horizontalen und vertikalen
Komponenten auf die Schnittstelle zwischen der Raumnetzstruktur und dem
resezierten Knochen ausgeübt. Hierdurch wird das Knochenmaterial, welches
mit der erwähnten Raumnetzstruktur in Berührung kommt, zum Wachstum
angeregt, so daß die Einorganisation in die offenen Maschen beschleunigt
vonstatten geht. Die in den Knochen eingeschraubten Schrauben haben daher
weniger eine Wirkung im Hinblick auf eine stabile Sekundärfixation, sondern
vielmehr im Hinblick auf eine Primärfixation und im Hinblick auf die
Ausübung von diagonalwirkenden Kompressionskräften. Nach vollständiger
Einorganisation von Knochenmaterial in die Raumnetzstruktur üben die
Knochenschrauben keinerlei Funktion mehr aus. Theoretisch ließen sie sich ab
diesem Zeitpunkt entfernen, was jedoch in der Praxis nicht ausgeführt wird, da
dies eine neue Operation bedeutete.
Mit der beschriebenen anvisierten Sekundärfixation wird zwischen dem
künstlichen System der (metallischen) Raumnetzstruktur und dem natürlichen
Knochen im wesentlichen eine Osteosynthese nachgebildet.
Das Femurteil und das Tibiateil kann alle bekannten Formen annehmen,
angefangen von den Formen einer sogenannten Schlittenendoprothese, wobei
die kompletten Seitenbänder und das hintere Kreuzband intakt sein müssen,
über jene der sogenannten Gleitachsenendoprothese (DE 25 49 819 C3), bei der
ein hinteres Kreuzband keine Voraussetzung für-eine Implantation ist, die
Seitenbänder jedoch noch intakt sind, und weiter über die Form einer
sogenannten Kegelendoprothese (DE 39 22 294 C1), bei der gegenüber der
Gleitachsenendoprothese die Seitenbänder nur noch mäßig intakt sein müssen,
bis hin zur Form der sogenannten Polendoprothese (DE 41 41 757 C1), bei der
auf alle Bänder verzichtet wird.
Der Idealforderung hinsichtlich einer Minimalresektion wird mit der
erfindungsgemäßen Endoprothese voll entsprochen. Sollte es dennoch einmal
zu einem Revisionseingriff kommen, so lassen sich das Femurteil und das
Tibiateil einfach ablösen durch eine Blattsäge, die einfach zwischen das
Tibiateil bzw. Femurteil und der Auflage- bzw. den Anlageflächen geführt
werden muß, um die sich dort ausgebildeten Knochen-Trapekel zu
durchtrennen und die Endoprothesenteile zu entfernen. Hernach besteht immer
noch die Möglichkeit der Versorgung des Patienten mit herkömmlichen
Stielendoprothesen, wenn die erfindungsgemäße stiellose Endoprothese nicht
mehr für eine erneute Implantation in Betracht kommt. Hierbei kann auf den
gleichen Typ des künstlichen Kniegelenks zurückgegriffen werden.
Wenn also beispielsweise zunächst eine erfindungsgemäße Endoprothese in
Form einer Gleitachsenendoprothese implantiert wird, es jedoch später zu
Komplikationen kommt, so ist es unter der Voraussetzung eines gleichen
Bänderbildes möglich, eine Stielendoprothese in Ausbildung einer
Gleitachsenendoprothese zu implantieren. Entsprechendes gilt für alle anderen
erwähnten Prothesentypen.
Somit löst die erfindungsgemäße Endoprothese nicht nur die obenerwähnte
Aufgabe. Vielmehr bietet sie auch eine Art von Modularität und Vielseitigkeit
im Hinblick auf etwaige Revisionseingriffe, wie es bislang nicht bekannt war.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß am
Tibiateil ein nach tibiawärts gerichteter Zentrierzapfen angeformt ist. Dieser
Zapfen hat mit einem herkömmlichen Stiel nichts gemein. Vielmehr ragt er nur
wenige Zentimeter bis Millimeter von der horizontalen Resektionsfläche der
Tibia in das Innere des Knochens, um dort die Zentrierung des Tibiateils zu
bewerkstelligen. Es ist nämlich von großer Bedeutung, daß das Tibiateil
absolut zentriert auf dem Tibiaende sitzt.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß
am Tibiateil tibiawärts ein von medial nach lateral verlaufender
Antirotationsschild vorgesehen ist. Dieser Schild dringt in die Spongiosa des
Tibiaknochens ein und bietet eine absolute Rotationsstabilität des Tibiateils auf
der Tibia.
Vorzugsweise ist der erwähnte Zentrierzapfen - soweit vorhanden - mit einer
dreidimensionalen offenmaschigen Raumnetzstruktur belegt, in welche
wiederum Knochentrapekel einwachsen können und so für einen dauerhaften
Verbund auch des Zapfens mit dem Knochen sorgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Winkel zwischen den am Tibiateil
angewinkelten Laschen und den am Femurteil angewinkelten Laschen zu
jeweils der Horizontalen in einem Bereich zwischen 15 und 75° liegt.
Besonders bevorzugt wird ein Winkel von 45°, da damit ein ausgewogenes
Verhältnis zwischen der Horizontal- und der Vertikalkomponente der
eingeleiteten Kompressionskraft gegeben ist.
Keinesfalls sollte die Maschenweite der offenmaschigen Raumnetzstruktur
kleiner als 500 µm sein, da ansonsten das Wachstum des Knochens in die
Struktur und durch sie hindurch zu gering ausfallen würde, um die ihm
zugedachte Funktion der Aufnahme und der Weiterleitung sämtlicher Kräfte,
auch bei Lastwechseln, ausüben zu können. Knochenmaterial, das an eine
Oberflächenstruktur mit einer Maschenweite von unter 500 µ einwachsen
würde, wäre dagegen nur eingeschränkt tragfähig und im Rahmen der
vorliegenden Erfindung würde der anvisierte Zweck nicht erreicht werden
können.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand zweier
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 die Frontalaufsicht auf ein Tibiateil in Ausbildung der
Kniegelenkendoprothese als Schlittenendoprothese,
Fig. 2 einen lateral-medial Schnitt durch das Tibiateil gemäß
Fig. 1 und einen angedeuteten Tibiaknochen,
Fig. 3 eine Frontalaufsicht auf die Kondylen des Femurteils in
Ausbildung der Endoprothese als Schlittenendoprothese,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV,
Fig. 5 eine Frontalansicht auf das Tibiateil der
Kniegelenksendoprothese in Ausbildung als
Gleitachsenendoprothese,
Fig. 6 eine Schnittansicht von lateral nach medial durch das
Tibiateil gemäß Fig. 5 und den Tibiaknochen,
Fig. 7 eine Frontalaufsicht auf das Femurteil in Ausbildung der
Kniegelenksendoprothese als Gleitachsenendoprothese,
und
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Nachfolgend sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt das Tibiateil 1 in Frontalansicht. Das Inlet 2 weist mittig den
Führungssteg 3 auf, der zwischen den Gleitbahnen 4 und 5 ausgebildet ist.
Das Tibiateil 1 weist eine horizontale Auflagefläche 6 (Fig. 2) auf, welche
plan auf der resezierten Tibiafläche zu liegen kommt. Die Resektionsflächen
sowohl an der Tibia 19 als auch am Femur 29 werden vorzugsweise unter
Zuhilfenahme der Nagel- und Resektionslehren gemäß der DE 197 16 300 C1
sowie der DE 44 23 717 C1 hergestellt.
Die horizontale Auflagefläche 6 des Tibiateils 1 ist tibiawärts mit einer
offenmaschigen, dreidimensionalen Raumnetzstruktur 7 versehen, in welche
hinein und durch welche hindurch Knochentrapekel zur Sekundärfixation des
Tibiateils 1 an der Tibia 19 wachsen sollen. Die Raumnetzstruktur 7 ist ein
integraler Bestandteil des Grundkörpers 8 des Tibiateils 1. Vorzugsweise ist
der Grundkörper 8 zusammen mit der Raumnetzstruktur 7 in einem
feingießtechnischen Verfahren in einem Zuge hergestellt. Dies gewährleistet
die notwendige Festigkeit der Struktur am Grundkörper 8.
Jeweils eine tibiawärts im Winkel α zur Horizontalen angewinkelte Lasche 11
und 12 ist lateral bzw. medial am Tibiateil 1 angeformt. Die Laschen 11 und
12 sind mit mindestens einer Durchbohrung 18 versehen, vorliegend jeweils
mit drei Durchbohrungen. Durch diese Durchbohrung 18 kann eine
Knochenschraube 14 gesetzt werden und entsprechend der Winkelneigung α
der Laschen 11 und 12 schräg in den Tibiaknochen geschraubt werden.
Hierdurch wird die erwünschte Spannung des Tibiateils 1 auf der Tibia 19
erzeugt. Die erzeugte Diagonalspannung führt dazu, daß die Raumnetzstruktur
7 in Fig. 2 nach unten gedrückt wird, so daß das darunterliegende
Knochenmaterial zum Einsprossen in die Raumnetzstruktur 7 angeregt wird.
Vorliegend weist das Tibiateil 1 noch einen zur Tibia 19 hin angesetzten
Zentrierzapfen 15 auf, der vorliegend ebenfalls mit einer dreidimensionalen
offenmaschigen Raumnetzstruktur 17 belegt ist.
Der Zentrierzapfen 15 sorgt für eine optimale Lage des Tibiateils 1 auf dem
resezierten Tibiastumpf. Die optimale Lage wird stabil gehalten vorliegend
durch einen angeformten Antirotationsschild 16, der von medial nach lateral
verläuft und den Zentrierzapfen 15 einfaßt.
Der Fig. 3 ist ein Femurteil 20 zu entnehmen, welches mit dem Tibiateil 1
aus Fig. 1 eine Schlittenendoprothese bildet. Das Femurteil 20 verfügt über
zwei den natürlichen Kondylen nachempfundenen Gleitkufen 24 und 25.
Lateral und medial angeformt ist jeweils eine femurwärts angewinkelte Lasche
21, 22 mit einer Durchbohrung 23. Die Implantationslage ergibt sich aus Fig.
4.
Vorliegend ist lediglich die horizontale Anlagefläche des Femurteils 20
erkennbar, und zwar wie sie belegt ist mit der Raumnetzstruktur 7. Ebenfalls
mit dieser Raumnetzstruktur 7 belegt sind die diagonalen Anlageflächen (nicht
dargestellt).
Durch die Durchbohrungen 23 ist jeweils eine Knochenschraube 26 gesetzt und
in den Knochen des Femurs 29 geschraubt. Die Anwinkelung der Laschen 21
und 22 unter einem Winkel α zur Horizontalen sorgt wie schon im Fall des
Tibiateils 1 für eine Diagonalverspannung des Femurteils 20 am Femurknochen
29 und damit für eine Kompression der Resektionsflächen am Femur 29 durch
das Femurteil 20, wodurch wiederum der Knochen zu einem verstärkten
Wachstum in die Raumnetzstruktur 7 hinein und durch sie hindurch angeregt
wird.
Damit die Verwachsung des Femurteils 20 mit dem Femurknochen 29
dauerhaft ist, ist die Raumnetzstruktur 7 als integraler Bestandteil des
Grundkörpers 8' des Femurteils 20 ausgebildet.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform einer
Kniegelenksendoprothese, und zwar in Ausbildung als
Gleitachsenendoprothese, wie sie sich beispielsweise aus der DE 25 49 819 C3
ergibt. Diese Darstellungen dienen der Veranschaulichung der Tatsache, daß
das Femurteil 20 und das Tibiateil 1 alle bekannten Formen von
Kniegelenksendoprothesen annehmen können, das System also überaus
vielseitig ist. Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4
bestehen hinsichtlich der Ausbildung und des Zusammenspiels des Femurteils
20 und des Tibiateils 1. Die erfindungswesentlichen Merkmale jedoch sind
wiederum die angewinkelten Seitenlaschen 11, 12 und 21, 22 sowie die
Raumnetzstruktur 7 an den Auflageflächen bzw. Auflagefläche.
Claims (7)
1. Kniegelenkendoprothese mit
- - einem von medial nach lateral gesehen im wesentlichen U-för migen Femurteil (20) mit einer horizontalen, zwei diagonalen und zwei vertikalen, femurwärts weisenden Anlageflächen zur Anlage an einen resezierten Femurknochen (29), welches tibiawärts mit zwei Gleitkufen (24, 25) versehen ist, und
- - einem Tibiateil (1), welches zwei Gleitbahnen (4,5) aufweist, auf
denen die Gleitkufen (24, 25) des Femurteiles (20) eine Abroll- und
ggf. Gleitbewegung ausführen können, mit einer tibiawärts weisenden
horizontalen Auflagefläche (6) zur Auflage auf der resezierten Tibia
(19),
dadurch gekennzeichnet, - - daß das Femurteil (20) und das Tibiateil (1) stiellos ausgebildet sind,
- - daß zumindest die horizontale und die beiden diagonalen Anlageflächen des Femurteils (20) und die horizontale Auflagefläche (6) des Tibiateils (1) mit einer offenmaschigen, dreidimensionalen Raumnetzstruktur (7) versehen sind, die ein integraler Bestandteil des Grundkörpers (8, 8') des Femurteils (20) und des Tibiateils (1) ist,
- - daß medial und lateral am Femurteil (20) zwei femurwärts angewinkelte Laschen (21, 22) mit jeweils mindestens einer Durchbohrung (23) angeformt sind, in die jeweils eine Knochenschraube (26) eingesetzt werden kann, und
- - daß medial und lateral am Tibiateil (1) zwei tibiawärts angewinkelte Laschen (11, 12) mit jeweils mindestens einer Durchbohrung (18) angeformt sind, in die jeweils eine Knochenschraube (14) eingesetzt werden kann.
2. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1, bei der am Tibiateil (1)
tibiawärts ein Zentrierzapfen (15) angeformt ist.
3. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1 oder 2, bei der am Tibiateil
(1) tibiawärts ein von medial nach lateral verlaufender
Antirotationsschild (16) vorgesehen ist.
4. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 2, bei der der Zentrierzapfen
eine dreidimensionale offenmaschige Raumnetzstruktur (17) aufweist.
5. Kniegelenkendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der
der Winkel α zwischen den am Tibiateil (1) und am Femurteil (20)
angewinkelten Laschen (11, 12; 21, 22) und der Horizontalen in einem
Bereich von 150 < α < 75° liegt.
6. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 5, bei der Winkel α = 45°
beträgt.
7. Kniegelenkendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die
Maschenweite der offenmaschigen Raumnetzstruktur (7) im Minimum
500 µ beträgt.
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