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Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Totalendoprothese
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mit einem in den Oberschenkelknochen zu implantierenden Condylenteil
mit aufwärtsgerichtetem Schaft und einem in das Scheinbein zu implantierenden Tibiateil
mit abwärts gerichtetem Schaft, wobei das Condylenteil und das Tibiateil gelenkig
miteinander verbunden sind.
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An der Innenseite des Kniegelenks läuft ein breites Seitenband vom
Oberschenkelknochen zum Schienbein, während an der Außenseite ein sich aus der Gelenkkapsel
heraushebender runder Strang das äußere Seitenband, Oberschenkelknochen und Wadenbein
miteinander verbindet. Aus der fossa intercondylaris zwischen den zwei Condylen
heraus verlaufen in schrägen, einander kreuzenden Richtungen zwei Kreuzbänder zum
Schienbein. Da der Ausgangspunkt sowohl der Kreuz- als auch der Seitenbänder am
Oberschenkelknochen ziemlich weit hinten liegt, sind sie zwar in Streckstellung
gespannt, nicht aber in Beugestellung.
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Daher ist in Beugestellung eine Rotation des Unterschenkels um seine
Längsachse möglich, eine Bewegung, die in Streckstellung durch die gespannten Bänder
verhindert wird. Das Gegenteil von der in Beugestellung bestehenden Rotationsfreiheit
tritt am Ende der Streckung als Rotationszwang auf. Diese zwangsläufige Schlußrotation
ist ein Sperrmechanismus, der es der reinen Schwere unmöglich macht, ein Einknicken
des Knies zu bewirken. Der Mensch kann daher amuskulär, d. h. ohne ständige Spannung
des Kniestreckers, stehen.
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Der künstliche Gelenksatz spielt in der orthopädischen Chirugie, hier
insbesondere bei den Verschleißerkrankungen (Arthrosen) sowie im Rahmen der Therapie
des fortgeschrittenen Rheumatismus eine wesentliche Rolle. Darüber hinaus findet
der Ersatz des Kniegelenks durch ein künstliches Kniegelenk bei Zertrümmerung durch
Auffahrunfälle, durch Krankheit, durch Streck- und Beugedefizite- sowie durch
totale
Bandinsuffizienzen statt. Der Bewegungsablauf der Totalendoprothese soll zumindest
in der Hauptbelastungszone dem physiologischen Bewegungsablauf des natürlichen Kniegelenks
entsprechen. Aus diesem Grunde soll auch die Totalendoprothese eine Unterschenkelrotation
gewährleisten, die in Streckstellung aufgehoben ist, mit der Beu-#gung jedoch zunimmt.
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Bekannte Kniegelenktotalendoprothesen bestehen aus einem Condylenteil
für den Oberschenkelknochen, einem Tibiateil für das Schienbein und einer gelenkigen
Verbindung zwischen dem Condylenteil und dem Tibiateil. Hierbei kann das Tibiateil
einen mit diesem drehbar verbundenen Zapfen besitzen, der als Rotationslager am
Tibiateil wirkt und mit dem Lagerteil eines Scharnierlagers verbunden ist.
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Der Condylenteil hat dann an seinem dem Tibiateil zugewandten Ende
einen querverlaufenden Bolzen, der mit dem Lagerteil des Tibiateils ein Scharnierlager
bildet. Somit sind also der Condylenteil und der Tibiateil über ein Rotationslager
und ein Scharnierlager miteinander verbunden. Die Lagerachsen laufen senkrecht zueinander
ohne sich jedoch zu schneiden, so daß hier zwar keine eigentliche Kardanlagerung
vorliegt, diese Lagerung jedoch als kardanähnliche Lagerung zwischen Condylenteil
und Tibiateil angesehen werden kann. Dabei ist das Rotationslager ausschließlich
für die intracondyläre Rotation und das Scharnierlager ausschließlich für die Flexion
zuständig, so daß eine Drehbewegung um die jeweilige Längsachse nicht möglich ist.
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Bei andere#n bekannten künstlichen Kniegelenken, die mit einem speziellen
Knochenzement verankert werden müssen, treten wegen mangelnder Möglichkeit zur Endrotation
biomechanische Scher- und Biegekräfte an der sogenannten Knochenzementgrenze auf,
die zu ei#ner frühzeitigen# Auslokkerung der Totalendoprothese# führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniegelenk-Totalendoprothese
der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Schlußrotation um die jeweilige
Längsachse bei gleichzeitiger voller Stabilität im Sinne der Beugung und Streckung
zuläßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gelenkige
Verbindung aus einem Kugelgelenk mit begrenzter Flexion und begrenzter Rotation
besteht.
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Auf diese Weiße gelangt man zu einer Kniegelenk-Totalendoprothese,
bei der die Schlußrotation quasi im Zeitraum der Beugung und Streckung ohne versetzte
Schwenkachse ermöglicht wird. Damit ist auch die bisher bei bestimmten Typen von
Kriiegelenktotalendoprothesen beobachtete frühzeitige Auslockerung nicht mehr zu
befürchten. Des weiteren wird durch den optimalen Schwenkachsenverlauf die Schwerpunktlage
verbessert. Daraus ergibt sich weiterhin, daß der operierende Arzt beim Implantieren
des künstlichen Kniegelenks mit einer minimalen Knochenresektion auskommt.
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Durch das Kugelgelenk als Bewegungs- und Verbindungselement ergibt
sich ein vergrößerter Flächentraganteil gegenüber den bekannten Scharniergelenken.
Gleichwohl entspricht das erfindungsgemäß ausgebildete Kniegelenk dem "Low friktion?
Prinzip. Mit der größeren tragenden Fläche beim Kugelgelenk ist eine erheblich niedrigere
spezifische Flächenbelastung verbunden, so daß damit auch der Verschleiß des Kugelgelenkes
entsprechend niedrig ist.
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Zwweckmäßigerweise beträgt der Flexionsbereich des Kugelgelenkes 1300,
vorzugsweise 1200, während für den Rotationsbereich des Kugelgelenkes plus/minus
200, vorzugsweise plus/minus 150, d. h. nach rechts und links jeweils 0 15 vorgesehen
sind. Diese Begrenzungen bedeuten keine Einschränkung der Bewegungsfähigkeit der
Kniegelenktotal
endoprothese, da auch das natürliche Kniegelenk
keine größeren Funktionsbereiche besitzt.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks ist vorgesehen,
daß am Tibiateil mit Abstand von einem endseitig vo#rgesehenen Tibiaplateau nach
oben hin über einen Verbindungsstift ein Kugelkopf angeordnet ist, der in einer
am Condylenlager des Condylenteiles angeordneten Kugelpfanne# gelagert ist. Des
weiteren kann an dem Condylenlager gegenüber der Kugelpfanne eine den Kugelkopf
ergänzend umfassende Kugelschale angebracht sein.
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Damit wird erreicht, daß der Kugelkopf des Tibiateiles durch die Kugelschale
von unten her in der Kugelpfanne festgehalten wird, mithin im unbelasteten Zustand
eine Lageveränderung des Kugelkopfes aus der Kugelpfanne am Condylenlager heraus
nicht möglich ist.
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Vorzugsweise ist in der Kugelpfanne und der Kugelschale je eine die
Wand durchsetzende Ausnehmung vorges#ehen, die sich zu einem gemeinsamen Schlitz
zum Durchtritt des Verbindungsbolzens zwischen dem Tibiaplateau und dem Kugelkopf
ergänzen. Die Länge dieses Schlitzes ist maßgebend für die mögliche Flexion des
künstlichen Kniegelenkes.
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Des weiteren kann in dem Kugelkopf eine Führung, vorzugsweise dem
Schlitz in der Kugelpfanne und der Kugelschale gegenüberliegend, eingearbeitet sein
und können in der Kugelpfanne Begrenzungskugeln angeordnet sein, die in die Führungsnut
des Kugelkopfes eingreifen. Das Spiel zwischen den Begrenzungskugeln und der Führungsnut
ist so bemessen, daß eine Rotation um die jeweilige Längsachse im angegebenen, gewünscht
begrenzten Bereich möglich ist.
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Zweckmäßigerweise sind die Kugelschale und die Kugelpfanne im Condylenteil
über eine quer durch das Condylenlager geführte Madenschraube als Scherstift verbunden.
Damit
ist einerseits sichergestellt, daß die Kugelschale gegenüber
der Kugelpfanne eine feste Lage einnimmt; andererseits wird dadurch auch eine einfache
Trennung der beiden gelenkig miteinander verbundenen Prothesenteile im implantierten
Zustand erreicht, wozu es lediglich des Entfernens des hochfesten Scherstiftes bedarf.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei einem etwas abgewandelten Ausführungsbeispiel
vorgesehen, daß der die Kugel umfassende Lagerteil des Kugellagers aus zwei Kugelschalenhälften
besteht, von denen die obere Kugelschalenhälfte fest mit dem Condylenteil und die
untere Kugelschalenhälfte lösbar mit der oberen verbunden ist, wobei im Bereich
der Trennfuge zwischen den beiden Kugelschalenhälften in jeder Kugelschalenhälfte
zwei gegenüberliegende Begrenzungsnuten eingearbeitet sind, in denen der mit dem
Tibiateil über einen Bolzen verbundene Kugelkopf über zwei Rotationsbegrenzer geführt
ist. Auch hierbei ist zweckmäßigerweise in den Kugelschalen ein Schlitz für die
Flexion vorgesehen. Es empfiehlt sich, die beiden Kugelschalenhälften über in ihrer
Trennfuge umlaufende Feder und Nut miteinander zu verbinden.
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Vorteilhafterweise sind zu beiden Seiten der Flexionsebene auf dem
Kugelkopf Rotationsbegrenzungskügelchen angeordnet, die in den im Inneren der Kugelschalen
eingearbeiteten Begrenzungsnuten geführt sind. Auch durch diese Maßnahme wird eine
im angegebenen Rahmen gewünscht begrenzte Rotationsmöglichkeit des künstlichen Kniegelenkes
ermöglicht.
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Schließlich können der Kugelkopf und die Kugelschalen mit Teflon (Polytetrafluoräthylen)
beschichtet sein, um das durch die Maßnahmen der Erfindung erreicht "Low friction"-Prinzip
optimal zu nutzen.
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Es sei noch erwähnt, daß infolge der allseitigen Bewe#glichkeit des
Kugelgelenkes die für das Scharnierge#lenk typischen Anschlaggeräusche beim Erreichen
der Grenzstelle vermieden werden.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird
die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
des künstlichen Kniegelenkes; Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten
Gelenkes; Fig. 3 den oberen Teil des Tibiateiles; Fig. 4 eine Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung Fig. 5 eine Vorderansicht des in Fig. 4 dargestellten
Gelenkes; und Fig. 6 den oberen Teil des Tibiateiles des Gelenks gemäß Fig. 4.
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Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Kniegelenk-Totalendoprothese
besteht aus einem Condylentei#l 1 mit aufwärts gerichtetem Schaft 2 zum Implantieren
des Condylenteiles 1 in einen nicht näher dargestellten Oberschenkelknochen und
aus einem Tibiateil 3 mit abwärts gerichtetem Schaft 4 zum Implantieren des Tibiateiles
3 in ein ebenfalls nicht näher #dargestelltes Schienbein. Condylenteil 1 und Tibiateil
2 sind durch ein Kugelgelenk 5 miteinander# verbunden. Das Kugelgelenk 5 besitzt
eine begrenzte
j']<xion von 0 bis 1200 und eine ebenfalls
begrenzte Rotation von 200 nach rechts und nach links. Am Tibiateil 3 ist mit Abstand
von einem endseitig am Schaft befestigten, horizontalen Tibiaplateau 6 nach oben
hin über einen Verbindungsstift 7 ein Kugelkopf 8 angeordnet. Dieser ist in einer
am Condylenlager 9 des Condylenteiles 1 angeordneten Kugelpfanne 10 gelagert. Die
Kugelpfanne 10 in ihrer Lagereigenschaft ergänzend ist dieser gegenüberliegend am
Condylenlager 9 eine Kugelschale 11 angebracht.
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In der Kugelschale und der Kugelpfanne ist ein gemeinsamer Schlitz
12 zum Durchtritt des Verbindungsbolzens 7 zwischen dem Tibiaplateau 6 und dem Kugelkopf
8 vorgesehen. Im Kugelkopf 8 ist eine Führungsnut 13 eingearbeitet, die in getreckter
Position der Gelenkteile im wesentlichen dem Schlitz 12 in der Kugelpfanne 10 und
der Kugelschale 11 gegenüberliegend verläuft. Des weiteren sind in der Kugelpfanne
10 Begrenzungskugeln 14 angeordnet, an denen der Kugelkopf 8 mit der Führungsnut
13 geführt ist. Die Kugelschale lf und die Kugelpfanne 10 im Condylenteil 1 sind
über eine quer durch das Condylenlager 9 geführte Madenschraube 15 als hochfester
Scherstift miteinander verbunden.
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Das Tibiaplateau 6 besitzt eine zum zugehörigen Schaft hin gerichtete
Abwinkelung 16, die Haltefunktionen am Knochen zu erfüllen hat. Außerdem ragen vom
Tibiaplateau 6 aus nach unten hin, also im implantierten Zustand in das Schienbein
hinein mehrere Spitzen 17, 18 und 19. Des weiteren ist in der Gegend der Kniescheibe
am Condylenlager 9 eine Abwinkelung nach oben vorgesehen.
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Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Ausführung des künstlichen
Kniegelenks unterschiedet sich von derjenigen nach den Figuren 1 bis 3 im wesentlichen
nur durch die
Ausbildung der Lagerung zwischen Condylenteil 1 und
Tibiateil 3, das Kugellager aus zwei Kugelschalenhälften 21 und 22 besteht. Die
obere Kugelschalenhälfte 21 ist fest mit dem Condylenteil 1 verbunden, während die
untere Kugelschalenhälfte 22 lösbar mit der oberen 21 verbunden ist. Im Bereich
der Trennfuge 23 zwischen den beiden Kugelschalenhälften 21 und 22 sind in jeder
Kugelschalenhälfte zwei gegenüberliegende Begrenzungsnuten 24 und 25 eingearbeitet,
in denen der mit dem Tibiateil 3 #über einen Bolzen 7 verbundene Kugelkopf 26 über
zwei Rotationsbegrenzer 27 und 28 geführt ist.
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In den beiden Kugelschalen 21 und 22, die über in ihrer Trennfuge
23 umlaufende Feder und Nut miteinander verbunden sind, ist ein Schlitz für die
Flexion des künstlichen Kniegelenkes vorgesehen. Zu beiden Seiten der Flexionsebene
sind auf dem Kugelkopf 26 Rotationsbegrenzungskügelchen 27 und 28 angeordnet. Diese
sind in den im Inneren der Kugelschalen 21 und 22 eingearbeiteten Begrenzungsnuten
24 und 25 geführt.
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Es empfiehlt sich, den Kugelkopf 8 bzw. 26 und die Kugelschalen 10
und 11 bzw. 21 und 22 mit Teflon (Polytetrafluoräthylen) zu beschichten, um auf
diese Weise die Reibung zwischen den sich berührenden Teilen noch weiter zu verringern,
die ohnehin durch das quasi Zusammenlegen der beiden Hauptbewegungsachsen gegenüber
bekannten Vorschlägen schon erheblich niedriger ist.