DE2505322C3

DE2505322C3 - Kniegelenk-Endoprothese

Info

Publication number: DE2505322C3
Application number: DE19752505322
Authority: DE
Inventors: Larry Stanford Matthews; Ian Philip Hewitt N.J. Murray
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1981-08-13
Also published as: JPS50114094A; JPS5239279B2; IE40795B1; CH602092A5; FR2259583A1; GB1485681A; FR2259583B1; DE2505322A1; IE40795L; DE2505322B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Endoprothese mit einem Kugelgelenk, das zwischen einem Oberschenkelteil und einem Schienbeinteil angeordnet ist und bei dem eine von aus zwei Segmenten bestehenden Fassung umfaßte Kugel, die über einen Verbindungsschaft mit dem Schienbeinteil verbunden ist, in einer inneren für den Verbindungsschaft am Boden einen Schlitz aufweisenden Höhlung des Oberschenkelteiles geführt ist, und das Oberschenkelteil zwei parallel in Abstand angeordnete sphäroidisch gekrümmte Gelenkkopf-Läufer aufweist, deren Krümmungsradius im hinteren Abschnitt kleiner ist, und das Schienbeinteil sphäroidisch gekrümmte, parallel zueinander in Abstand angeordnete Gleitschuhe aufweist, deren Gleitflächen dem vorderen Abschnitt der Gelenkkopf-Läufer entsprechen.

Eine derartige Kniegelenk-Endoprothese ist aus dem Bericht »The Spherocentric Knee« Clinical Orthopaedic and Related Research, Nr. 94, Juli/August 1973 bekannt, die indessen so konstruiert ist, daß die Fassung der Kugel des Kugelgelenkes nicht ohne weiteres ausgewechselt und im Oberschenkelteil leicht verriegelt werden kann.

In der US-PS 37 28 742 ist eine Knie- bzw. Ellbogen-Gelenk-Endoprothese mit sphärisch konvexer Gelenkkopffläche und konkaver Auflagefläche des Oberschenkel- bzw. des Schienbeinteiles erläutert Die sphärischen Flächen gestatten ein glattes Abbiegen der Prothese, aber nicht alle komplizierten anatomischen Bewegungsabläufe, die sich mit einem normalen Knieoder Ellbogengelenk vollziehen lassen. Aus der DE-OS 22 20 845 ist eine Knieprothese

ίο bekannt, bei welcher die Schwenk- und Drehbewegung des Oberschenkelteiles und des Schienbeinteiles über eine Nut und einen Zapfen steuerbar sind, der in der Nut einer zwischen beiden Teilen vorgesehenen Kugel geführt ist

Bei dem Gegenstand nach der US-PS 36 51 521 ist eine Kugel mit einem Verbindungsschaft über einen bestimmten Bereich von einem sphärischen Teil umfaßt. Bei dieser bekannten Prothese sind indessen scharfe Kanten vorgesehen, die leicht zu Verletzungen führen können.

In der DE-OS 21 52 639 ist eine Kniegelenk-Endoprothese erläutert, bei welcher eine mit einem Verbindungsschaft versehene Kugel innerhalb eines Hohlraums in einem Gehäuse des Oberschenkelteiles drehbar ist Weiterhin ist bei dieser bekannten Anordnung der Verbindungsschaft des Scheinbeinteiles innerhalb eines Schlitzes in dem Gehäuse bewegbar, um das Knie abwinkein zu können. An einen Austausch von Verschleißteilen ist indessen bei dieser bekannten Konstruktion nicht gedacht worden.

In der DE-OS 23 00 810 ist eine als Ersatz für das menschliche Knie gedachte Prothesenvorrichtung beschrieben, bei welcher die Kugel des Verbindungsschaftes für das Schienbein nur in einer bestimmten Lage eines Oberschenkelteiles aus der darin vorgesehenen Höhlung entfernt werden kann. Dabei ist die Kugel ohne eine Zwischenlagerung oder eine Fassung in dieser Höhlung aufgenommen.

Auch in der GB-PS 11 53 449 ist eine Endoprothese erläutert, welche als Ersatz für scharnierartige Bewegungselemente des menschlichen Körpers wie beispielsweise Knie, Ellbogen, Finger u. dgl. dienen soll. Dabei wird eine Kugel- und Hülsenverbindung verwendet, wobei die Hülse mit einem nachgiebigen Abschnitt versehen ist, welcher die Kugel nur teilweise hält, weil sie auch von Hand aus der Hülse abgelenkt werden kann. Demzufolge ist bei dieser bekannten Vorrichtung kein besonderes Werkstück und auch keine Stiftschrauben oder Nieten erforderlich, sondern wenn die beiden

so Prothesenteile »ausgeklinkt« sind, können sie von Hand ohne weiteren chirurgischen Eingriff wieder in die richtige Lage gebracht werden.

Demgegenüber besteht die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe darin, eine Kniegelenk- Endoprothese der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß die Fassung der Kugel des Kugelgelenkes bei Bedarf leicht und schnell ausgewechselt und andererseits leicht im Oberschenkelteil verriegelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fassung aus einem vorderen Fassungsteil und einem hinteren, eine flache äußere Seitenfläche aufweisenden Fassungsteil besteht und daß die innere Höhlung an einem Teil seiner Mündung eine überhängende Kante aufweist.

Zweckmäßig werden die Fassungsteile in der inneren Höhlung durch Ansätze in der verriegelten Lage gehalten.

Vorteilhaft sind die Fassungsteile mit Schlitzen versehen, die ein Spiel für den Verbindungsschaft erlauben, wenn das Oberschenkelteil sich gegen das Schienbeinteil zwischen der gestreckten und der abgebogenen Lage bewegt

Dabei weist der Schlitz des hinteren Fassungsteiles vorteilhaft eine solche Höhe auf, daß ein Rand vorhanden ist, gegen welchen der V^rbindungsschaft anliegt, um die Abbiegung des Oberschenkelteils gegen das Schienbeinteil zu begrenzen.

Die Kniegelenk-Endoprothese kann aber auch so ausgebildet sein, daß die begrenzende Wirkung des Randes ergänzt ist durch eine auswärts vorstehende geringe Verdickung des Endes eines hinteren Abschnittes der Gelenkkopfläuier 8.

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausbildung einer Kniegelenk-Endoprothese lassen sich folgendermaßen zusammenfassen.

Die Kniegelenk-Endoprothese ist eine eigenstabile Prothese, die die Behandlung von Gelenken ohne Kapseln und Bänder sowie mit pathologischen Flächen sowohl des Gelenkkopfes als auch der Kniescheibe erlaubt Die Konstruktion der Gelenkkopf-Läufer und der Fassungsteile erlaubt die erwünschten Bewegungseigenschaften. Eine Biegestreckung von —5° ... 100° läßt sich leicht erreichen. Die Valgus-varus- und Drehfreiheit wird durch das lockere, aber sorgfältig abgestimmte Zusammenspiel der Gelenkkopf-Läufer und der Fassungsteile sowie der Gleitschuhe erreicht. Auch werden Stoßbelastungen bei vollem Ausstrecken und vollem Einknicken des Knies verhindert

Die Verschleißteile der Kniegelenk- Endoprothese lassen sich erforderlichenfalls leicht auswechseln. Auch steht das hochdichte Polyäthylen nicht mit dem Kleber in Berührung. Die Reibeigenschaften der Lagerflächen von hochdichtem Polyäthylen auf poliertem Metall minimisieren die Scherkräfte für beide Teile der Prothese. Zusätzlich sind die funktionellen Eigenschaften der Kniegelenk-Endoprothese denen eines natürlichen Knies sehr ähnlich.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Kniegelenk-Endoprothese, F i g. 2 die Rückseite der Kniegelenk-Endoprothese,

F i g. 3 die Kniegelenk-Endoprothese von vorn,

Fig.4 eine Seitenansicht der zur Sitzstellung abgeknickten Kniegelenk-Endoprothese,

F i g. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 2,

Fig.6 eine Schnittansicht längs der Linie VI-Vl in Fig. 2,

F i g. 7 eine teilweise geschnittene Rückansicht des Scheinbeinteils der Ausführungsform der Fig. 1—5, wobei die Kugel des Verbindungsschaftes \n einer Kunststoff-Fassung des Oberschenkelteils sitzt,

Fig.8 ein hinteres Fassungsteil, das eine flache, äußere Seitenfläche aufweist,

F i g. 9 ein vorderes Fassungsteil,

Fig. 10 das Scheinbeinteil der Kniegelenk-Endoprothese, von unten gesehen,

Fig. 11 und 12 Seitenansichten eines Schlüssels zum Einsetzen und Herausnehmen der in Fig. 7—9 gezeigten Fassung.

In F i g, 1 bis 5 ist eine Kniegelenk-Endoprothese 10 in gestreckter und abgeknickter Lage gezeigt, wobei der Oberschenkelknochen 12 und das Scheinbein 14 mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Die Kniegelenk-Endoprothese 10 umfaßt ein Oberschenkelteil 16 mit einem Scheinbeinteil 18, die über ein Kugelgelenk 20 miteinander verbunden sind. Das Oberschenkelteil 16 weist zwei parallel in Abstand angeordnete sphäroidisch gekrümmte Gelenkkopf-Läufer 22 auf, die teilweise ein hohles mittiges Gehäuse 24 umfassen.

Die Gelenkkopf-Läufer 22 weisen jeweils einen vorderen Abschnitt 26 mit verhältnismäßig großem Krümmungsradius und einen hinteren Abschnitt 28 mit kleinerem Krümmungsradius auf. Der Krümmungsradius des vorderen Abschnittes 26 ist beispielsweise doppelt so groß wie der Krümmungsradius des hinteren Abschnittes 28. Ein Schaft 30 zum Einsetzen in den Oberschenkelknochen ist am Gehäuse 24 angebracht und weist einen rechteckigen Querschnitt mit Vertiefungen 32 in jeder Seitenfläche auf, die das Verkleben und Festhalten des Schaftes im Oberschenkelknochen erleichtern.

Das Kugelgelenk 20 in dem Gehäuse 24 umfaßt eine Kugel 34 in einer aus zwei Segmenten bestehenden Fassung 36 aus Kunststoff, die aus einem vorderen Fassungsteil 36Λ und einem hinteren Fassungsteil 36B besteht. Die Fassung 36 besteht aus hochmolekularem Polymerisatmaterial wie hochdichtem Polyäthylen. Sämtliche anderen Teile der Kniegelenk-Endoprothese 10 sind aus gegenüber Gewebe inertem, nichtkorrodierendem Metall mit stabilen und guten physikalischen Eigenschaften gefertigt mit Ausnahme der Gleitschuhe 38, die ebenfalls aus hochmolekularem Polymerisatmaterial wie hochdichtem Polyäthylen bestehen.

Die Gelenkkopf-Läufer 22 weisen auch einen Querkrümmungsradius auf, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, damit ihre Oberflächen im wesentlichen sphäroidisch werden. Der in F i g. 3 gezeigte Querkrümmungsradius 40 ist im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius des hinteren Abschnittes 28.

Die in F i g. 5 gezeigten Gleitschuhe 38 entsprechen der Auflagefläche im natürlichen Kniegelenk und weisen je eine konkave Gleitfläche 42 auf, die im wesentlichen der Gestalt jedes vorderen Abschnittes 26 der Gelenkkopf-Läufer entspricht. Die Gleitschuhe 38 weisen im wesentlichen den gleichen Querradius wie die Krümmung 40 nach F i g. 3 auf.

Die Kugel 34 sitzt auf dem oberen Ende eines Verbindungsschaftes 44, der seinerseits mit ein-am Abschnitt 46 des Schienbeinteils 18 verbunden ist. Ein gekehlter Schaft 48 erstreckt sich von dem Abschnitt 46 in das Schienbein 14. Die Gleitschuhe 38 sind in Vertiefungen 50 in der oberen Fläche des Abschnittes 46 angebracht.

Nach Fig.4 ist die Kniegelenk-Endoprothese 10 abgeknickt beispielsweise zum Sitzen dargestellt. In dieser Lage liegen die hinteren Abschnitte 28 der Gelenkkopf-Läufer 22 auf den Gleitschuhen 38. Die Knickbewegung wird von nach außen gerichteten Vorsprüngen bzw. Verdickungen der Abschlußenden 52 am hinteren Abschnitt 28 glatt aufgenommen, die keilartig auf die hinteren Abschnitte der Gleitschuhe 38 laufen. Dieses Auflaufen bewirkt ein Beenden des Knickens ohne abrupten Anschlag. Die Knickbewegung der Kniegelenk-Endoprothese 10 wird weiterhin durch Anschlagen des Verbindungsschaftes 44 an eine Kante 64 des hinteren Fassungsteils 36ßbeendet.

Die Streckbewegung der Kniegelenk-Endoprothese 10 um die Achse 56 des Kugelgelenks 20 wird durch Einlegen der Abschnitte 26 der Gelenkkopf-Läufer 22 in die Gleitschuhe 38 begrenzt. Während der Bewegung

der Kniegelenkendoprothese 10 aus der in Fig. 1 gezeigten über die Zwischenlage nach Fig.5 in die in Fig.4 gezeigte abgeknickte Lage heben die mit dem geringeren Krümmungsradius versehenen hinteren Abschnitte 28 der Gelenkkopf-Läufer sich von den Flächen 42 der Gleitschuhe leicht ab, was ein leichtes kontrollierbares Spiel innerhalb der Gleitschuhe 38 zuläßt, bis die Unterteile der Geienkkopf-Läufer 22 an die äußeren Kanten 58 der Gleitschuhe 38 anschlagen. Dies simuliert die normale Kipp- bzw. Wackelbewegung iu eines normalen Kniegelenks innerhalb des gesamten Knickbereichs.

Nach Fig. 7 bis 10 sind die Fassungsteile 364,36ßaus Kunststoff um die Kugel 34 herum und in einer Höhlung 60 in dem Gehäuse 24 angeordnet. Das hintere Einsatzteil 365 hat einen Schlitz 62, dessen Wölbung 64 niedriger ais die entsprechende Wölbung 66 des Schlitzes 68 im vorderen Fassungsteil 36Λ ist. Hierdurch wird die Bewegung aus der gestreckten Lage nach F i g. 1 in die abgeknickte Lage nach F i g. 4 möglich, und es wird die erforderliche Freiheit für die Winkelrelativbewegung des Verbindungsschaftes 44 geschaffen. Der Verbindungsschaft 44 ist schmaler als die Schlitze 62 und 68, so daß innerhalb des Knickbereiches der Kniegelenkendoprothese 10 die Bewegung nicht gestört wird.

In Fig. 10 ist eine Unterfläche 70 des Abschnittes 46 des Scheinbeinteils gezeigt, in welcher sich schalenartige Grübchen 72 befinden, die das Verkleben des Scheinbeinteils 18 mit dem Scheinbein 14 unterstützen.

In F i g. 11 und 12 ist ein Schlüssel 74 mit einem Schaft 76 gezeigt, der in ein Maul 78 mit Stiften 80 ausläuft. Diese Stifte 80 sind in Löcher 82 in den unteren Kanten 85 und 86 des hinteren und des vorderen Fassungsteiles 36/4,36B einsetzbar, um die Segmente zwecks Einsetzen in die und Herausnehmen aus der Höhlung 60, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist, um die Kugel 34 zu drehen. Die montierten Fassungsteile 36A₁ 365 werden folglich in der in Fig. 6 gezeigten Lage in die Höhlung 60 eingeführt, in welcher die flache Kante 84 des hinteren Segments 365 von einer überhängenden Kante 87 der Höhlung 60 absteht. Nach dem Einsetzen wird durch Drehen der Fassungsleiie 36a, 36S in Richtung des Pfeiles 88 der Außenumfang 89 der Fassungsteile 36/1 und 36ß unter die überhängende Kante 87 gebracht, um diese Fassungsteile in ihrer endgültigen Lage zu halten. Diese Lage wird durch Drehen der Ausnehmung 90 im vorderen Fassungsteil 36Λ bis zu einem Vorsprung 92 an der Wand der Höhlung 60 gerastet und stabilisiert. Ein Zurückdrehen in die in F i g. 6 gezeigte Lage erlaubt ein Entfernen des Kugelgelenkes 20 aus der Höhlung 60.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kjiiegelenk-Endoprothese mit einem Kugelgelenk, das zwischen einem Oberschenkelteil und einem Schienbeinteil angeordnet ist und bei dem eine von aus zwei Segmenten bestehenden Fassung umfaßte Kugel, die über einen Verbindungsschaft mit dem Schienbeinteil verbunden ist, in einer inneren für den Verbindungsschaft am Boden einen Schlitz aufweisenden Höhlung des Oberschenkelteiles geführt ist, und das Oberschenkelteil zwei parallel in Abstand angeordnete sphäroidisch gekrümmte Gelenkkopf-Läufer aufweist, deren Krümmungsradius im hinteren Abschnitt kleiner ist und das Schienbeinteil sphäroidisch gekrümmt, parallel zueinander in Abstand angeordnete Gleitschuhe aufweist, deren Gleitflächen dem vorderen Abschnitt der Gelenkkopf-Läufer entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (36) aus einem vorderen Fassungsleil (36AJ und einem hinteren, eine flache äußere Seitenfläche aufweisenden Fassungsteil (36B) besteht und daß die innere Höhlung (60) an einem Teil seiner Mündung eine überhängende Kante (87) aufweist.

2. Kniegelenkendoprothese nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die Fassungsteile (36A 36B) in der inneren Höhlung (60) durch Ansätze (90, 92) in der verriegelten Lage gehalten sind.

3. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassungsteile (36A 36B) mit Schlitzen (68,62) versehen sind.

4. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (62) des hinteren Fassungsteils (36B) einen in einer bestimmten Höhe angeordneten Rand (64) zur Begrenzung der Abbiegung aufweist.

5. Kniegelenk-Endoprothese nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf-Läufer (22) am Ende (52) eines hinteren Abschnittes (28) eine auswärts vorstehende geringe Verdickung aufweist.