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Diese
Erfindung betrifft Gelenkprothesen für menschliche oder tierische
Körper.
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Das
Ersetzen abgenutzter, beschädigter oder
kranker Gelenke menschlicher oder tierischer Körper durch künstliche
Gelenkprothesen oder Komponenten ist eine etablierte medizinische
Prozedur. Herkömmliche
Gelenkprothesen oder Komponenten für die Verwendung bei diesen
Prozeduren, die für praktisch
alle Gelenktypen entwickelt wurden, weisen im allgemeinen Komponententeile
mit der gleichen oder einer ähnlichen
Gestalt oder Form auf wie das ganze natürliche Gelenk, das sie ersetzen
sollen, oder ein Teil davon. Beispielsweise können die Kondylenflächen eines
Kniegelenks durch Metallplatten ersetzt werden, die die gleiche
Form aufweisen wie die Flächen,
die sie ersetzen. Alternativ kann ein ganzes Gelenk durch eine Metallgelenkprothese
ersetzt werden, die im Allgemeinen die gleiche Form annimmt wie
das ursprüngliche
Knie.
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Dieser
herkömmliche
Ansatz für
den Gelenkersatz weist verschiedene Nachteile auf. Erstens sind
die Komponententeile solcher Gelenkprothesen gewöhnlich groß und erfordern invasive chirurgische Prozeduren,
um die Prothesekomponente an ihren Ort zu bringen. Zweitens können die
künstlichen Komponententeile,
wenngleich sie die gleiche Form aufweisen mögen wie die ursprünglichen
natürlichen Gelenke,
nicht die gleiche Funktion bereitstellen, weil sie aus künstlichem
Material statt aus Knochen und/oder Körpergeweben bestehen. Wenn
beispielsweise die Kondylenfläche
eines Knies ersetzt wird, wird der Gelenkknorpel entfernt, und die
neue künstliche
Fläche
wird nicht in der gleichen Weise geschmiert wie ein natürliches
Knie. Dies führt
zu einer Abnutzung sowohl der künstlichen
Komponenten als auch des Körpergewebes,
das die künstliche
Komponente umgibt oder in Kontakt damit gelangt.
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In
der Druckschrift
FR 2747915 ist
eine Knieprothese gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 offenbart.
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Die
Anmelder haben erkannt, dass erhebliche Vorteile gewonnen werden
können,
indem ein neuer Ansatz für
den Entwurf von Gelenkprothesen verwendet wird. Dieser beinhaltet
das Ersetzen der Funktion eines natürlichen Gelenks, ohne dass
notwendigerweise Komponententeile verwendet werden, die die gleiche
oder ähnliche
Gestalt oder Form haben wie das Gelenk, dessen Funktion sie ersetzen.
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Demgemäß ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Prothese nach Anspruch 1 vorgesehen.
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Eine
solche Gelenkprothese ersetzt ein Kniegelenk. Die Ausnehmung kann
dann durch geringfügiges
Ausräumen
des natürlich
auftretenden Zwischenraums zwischen den Femoralkondylen eines Femurs
gebildet werden. Das Schwenkelement greift dann in eine Tibia ein,
der Stift wird entlang einer Achse, die zwischen den Femoralkondylen
des Femurs verläuft,
positioniert, und die Prothese ermöglicht ein Schwenken um diese
Achse, um die natürliche
Funktion des Gelenks zu erreichen.
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Alternativ
ersetzt die Gelenkprothese ein Ellbogengelenk. Die Ausnehmung kann
dann durch geringfügiges
Ausräumen
des natürlich
auftretenden Zwischenraums zwischen der medialen und der lateralen
Kondyle eines Humerus gebildet werden. Das Schwenkelement greift
dann in eine Ulna ein, der Stift wird entlang einer Achse, die zwischen
den Kondylen des Humerus verläuft,
positioniert, und die Prothese ermöglicht ein Schwenken um diese
Achse, um die natürliche
Funktion des Gelenks zu erreichen.
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Der
Stift und das Schwenkelement der Prothese stellen ein mechanisch
zweckmäßiges System dar,
das in der Lage ist, die Funktion eines Gelenks zu ersetzen. Überdies
können
sie mit weniger Trauma für
das Gelenk, dessen Funktion sie ersetzen, positioniert werden als
Prothesen aus dem Stand der Technik, weil der Stift und das Schwenkelement
eine Gelenk- oder Schwenkanordnung bilden, die im allgemeinen kleiner
ist als jene des ursprünglichen
Gelenks und kompakter als bekannte Prothesen. Folglich kann eine
erfindungsgemäße Prothese
mit einem geringeren Ausmaß an
Knochen- und Gewebeentfernung aus dem Bereich des Gelenks an ihrem
Ort befestigt werden als im Stand der Technik.
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Überdies
können
verhältnismäßig große Flächen des
Knochens um das Gelenk, das ersetzt worden ist, frei voneinander
schweben und im wesentlichen keiner Last ausgesetzt sein. Hierdurch
wird eine weitere Abnutzung dieser Flächen verringert und die Wahrscheinlichkeit
verringert, dass es notwendig ist, weitere Prozeduren zum erneuten
Ersetzen des Gelenks auszuführen.
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Vorzugsweise
weist das Schwenkelement eine Hülse
auf, um einen Eingriff mit dem Stift zu bilden. Der Stift kann durch
die Hülse
hindurchtreten, wodurch ermöglicht
wird, dass sich das Schwenkelement in bezug auf den Stift dreht,
und er kann zusätzlich
das Schwenkelement an seinem Ort festhalten. Diese Anordnung ist
besonders einfach in einem Körper
zu positionieren, und die Positionierung ist mit einem minimalen
Trauma für
das Gelenk verbunden.
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Das
Schwenkelement kann weiter ein oder mehrere Stützelemente aufweisen, die sich
von der Hülse
zu einem Knochen erstrecken, um sie durch die Prothese zu verbinden.
Das Stützelement
bzw. die Stützelemente
des Schwenkelements nehmen das Gewicht auf, das durch das Gelenk
ausgeübt wird,
und sie drehen sich um die Längsachse
des Stifts, wodurch ermöglicht
wird, dass sich auch der Knochen, der in Eingriff mit dem Schwenkelement
ist, um die Längsachse
des Stifts dreht, wodurch die Funktion des ersetzten Gelenks bereitgestellt
wird.
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Vorzugsweise
weist jedes Stützelement
ein Basiselement auf, das beim Gebrauch in das Ende des Knochens
eingreift, der mit dem Schwenkelement in Eingriff zu bringen ist.
Das Basiselement bzw. die Basiselemente können beim Gebrauch auf einer vorbereiteten
Fläche
des Knochens ruhen. In diesem Fall kann das Basiselement bzw. können die
Basiselemente infolge des Gewichts, das durch das Gelenk ausgeübt wird,
und der natürlichen
Spannung, die durch Muskeln und Bänder usw. über das Gelenk bereitgestellt
wird, sicher an ihrem Ort bleiben. Alternativ kann das Basiselement
bzw. können
die Basiselemente am Ende des Knochens befestigt werden. Dies kann
beispielsweise durch Schrauben des Basiselements bzw. der Basiselemente
an den Knochen erreicht werden. Alternativ kann dies durch Zementieren
des Basiselements bzw. der Basiselemente an den Knochen erreicht
werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann sich das Stützelement
bzw. können
sich die Stützelemente
in den Knochen oder eine Bohrung in dem Knochen erstrecken, und
ein Basiselement für
ein solches Stützelement
kann einen Zapfen aufweisen, der sich beim Gebrauch durch den Knochen
erstreckt, um in Eingriff mit dem Schwenkelement gebracht zu werden.
Mit anderen Worten kann sich der Zapfen über den Knochen, d.h. im wesentlichen senkrecht
zur Länge
des Knochens, erstrecken. Der Zapfen kann sich im wesentlichen vom
anterioren zum posterioren Bereich des Knochens erstrecken. Alternativ
kann sich der Zapfen im wesentlichen von der lateralen zur medialen
Seite des Knochens erstrecken. In diesem letztgenannten Fall kann
ein einziger Zapfen für
mehr als ein Stützelement
bereitgestellt werden. Das Stützelement
bzw. die Stützelemente
können
in den Zapfen bzw. die Zapfen eingreifen, wenn sie im Knochen montiert
werden, so dass eine Last über
den Zapfen bzw. die Zapfen auf den Knochen ausgeübt wird. Dies ist besonders
vorteilhaft, weil dadurch ermöglicht
wird, dass die Endflächen
(Kondylenflächen)
des Knochens in hohem Maße
intakt bleiben.
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Bei
einer Ausführungsform,
die für
den Gebrauch im Knie besonders geeignet ist, weist das Schwenkelement
zwei solche Stützelemente
auf. Eines dient dem Stützen
der medialen Seite des Kniegelenks, indem es beim Gebrauch die mediale
Kondyle eines Femurs und die mediale Kondyle einer Tibia verbindet,
und das andere dient dem Stützen
der lateralen Seite des Kniegelenks, indem es beim Gebrauch die
laterale Kondyle eines Femurs und die laterale Kondyle einer Tibia
verbindet. Das Bereitstellen eines Schwenkelements, das zwei getrennte Stützelemente
aufweist, ermöglicht
es, dass die Gelenkprothese in einer Prozedur eingepasst wird, die besonders
wenig Trauma für
den zentralen Bereich des Kniegelenks hervorruft. Insbesondere können die
Stützelemente
im wesentlichen lang gestreckt sein und durch Bohrungen in der Tibia
oder im Femur montiert werden, und der zentrale Abschnitt des Kniegelenks
kann im Wesentlichen ungestört
bleiben.
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Bei
einer anderen Ausführungsform,
die für die
Verwendung im Knie besonders geeignet ist, weist das Schwenkelement
ein solches Stützelement auf.
Das Stützelement
kann dann zentral im Gelenk positioniert werden, um zu ermöglichen,
dass die Kondylenflächen
des Femurs und der Tibia vollkommen oder fast vollkommen intakt
bleiben.
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Weil
Gelenke, selbst solche des gleichen Typs, Abmessungen aufweisen,
die erheblich variieren, kann das Schwenkelement einstellbar sein,
um verschiedenen Abständen
zwischen dem Stift und dem Knochen, worin das Schwenkelement eingreift, Rechnung
zu tragen. Um dies zu erreichen, kann das Stützelement bzw. können die
Stützelemente
eine einstellbare Länge
aufweisen.
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Einige
natürliche
Gelenke ermöglichen
einen kleinen Bewegungsgrad um andere Achsen als die Hauptdrehachse
des Gelenks. Beispielsweise kann ein Kniegelenk bei Betrachtung
von der Vorderseite (d.h. bei anteriorer Betrachtung) um einige
Grad von Seite zu Seite gebeugt werden. Diesen "Beugungsbewegungen" in Gelenken kann durch das Schwenk element
Rechnung getragen werden. Das Schwenkelement kann daher weiter Mittel
zum Drehen um eine Achse aufweisen, die im wesentlichen senkrecht sowohl
zur Hauptachse des Stifts als auch zur Hauptachse von mindestens
einem der mit dem Gelenk zu verbindenden Knochen steht. Die Drehung
kann elastisch sein, um die Abstützung
des Gelenks durch die Prothese zu verbessern.
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Beispielsweise
kann sich das Stützelement bzw.
können
sich die Stützelemente
entlang ihrer Länge
zwischen dem Stift und ihrem Basiselement bzw. ihren Basiselementen
elastisch dehnen und zusammenziehen. Wenn demgemäß das Schwenkelement zwei Stützelemente
aufweist, ermöglichen
das relative Dehnen und Zusammenziehen zwischen den beiden Stützelementen
eine geeignete Beugungsbewegung, um der gewünschten Drehung Rechnung zu tragen.
Das Dehnen und das Zusammenziehen können durch eine Kolben- und
Zylinderanordnung bereitgestellt werden. Alternativ kann die Beugungsbewegung
durch das Stützelement
bzw. die Stützelemente,
die selbst biegsam sind, bereitgestellt werden. Dies ist besonders
nützlich,
wenn das Schwenkelement nur ein Stützelement aufweist, weil durch das
Biegen des Stützelements
die gewünschte
Drehung direkt ermöglicht
wird.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform,
die wiederum für
den Gebrauch mit einem Knie oder einem Ellbogen geeignet ist, kann
das Schwenkelement mit einem Gewindezapfen versehen werden, der
einen selbst schneidenden Eingriff mit einem Knochen bereitstellt,
der in dem benachbarten Knochen gebildet wird, wodurch das Element
an dem Knochen befestigt werden kann. Dieses Schwenkelement kann
wiederum elastisch sein oder auf andere Weise dafür eingerichtet
sein, eine beschränkte
Relativbewegung außer
der Hauptschwenkbewegung des Gelenks bereitzustellen, falls dies
erwünscht
ist.
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Natürliche Gelenke
können
auch einen gewissen Grad an Bewegung um eine Achse aufweisen, die
im wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines Knochens verläuft, dessen
Bewegung das Gelenk erleichtert. Beispielsweise dreht sich ein Kniegelenk
um eine Achse, die durch die mediale Kondyle einer Tibia und im
wesentlichen parallel zur Tibia verläuft. Diese "Verdrehungsbewegung" in Gelenken kann durch das Schwenkelement
ermöglicht werden.
Das Schwenkelement kann daher weiter Mittel zur Drehung um eine
Achse, die im wesentlichen parallel zur Hauptachse von einem der
mit dem Gelenk verbundenen Knochen verläuft, aufweisen.
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Beispielsweise
kann das Basiselement bzw. können
die Basiselemente des Schwenkelements, das bzw. die in das Ende
des Knochens eingreifen, dafür
eingerichtet werden, sich in einer Ebene zu drehen, in der das Basiselement
bzw. die Basiselemente den Knochen berührt bzw. berühren. Beispielsweise kann
für ein
Knie ein Basiselement, das auf einer Fläche einer medialen Kondyle
einer Tibia ruht, so eingerichtet werden, dass es sich in der Ebene
der Fläche
dreht, so dass die zentrale Drehachse durch die mediale Kondyle
der Tibia und im Wesentlichen parallel zur Tibia verläuft. Wenn
das Schwenkelement auch ein Basiselement aufweist, das auf der lateralen Kondyle
der Tibia ruht, kann dieses so eingerichtet werden, dass es gleitet,
um der Drehung des anderen Basiselements Rechnung zu tragen.
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Die
Drehung oder das Gleiten eines Basiselements können bereitgestellt werden,
indem das Basiselement in eine Hülse eingepasst
wird, die zwischen dem Basiselement und dem Knochen positioniert
ist. Alternativ kann eine Scheibe oder ein zweidimensionales Lager
zwischen dem Basiselement und dem Knochen angeordnet werden.
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Dies
stellt an sich eine Abweichung von dem Stand der Technik dar, und
es ist gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auch eine Komponente für eine Gelenkprothese
bereitgestellt, die dafür
eingerichtet ist, sich um eine Achse zu drehen, die im wesentlichen
parallel zur Hauptachse eines Knochens, der durch die Prothese zu
verbinden ist, verläuft.
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Der
Stift weist vorzugsweise einen im wesentlichen zylindrischen Schaft
auf, der in einer im Knochen gebildeten Bohrung montiert wird, wobei die
Bohrung auf beiden Seiten der Ausnehmung Abschnitte aufweist, in
denen der Stift zu montieren ist. Die Bohrung wird vorzugsweise
von einer Seite (d.h. der proximalen Seite) des Gelenks gebildet.
Der Stift kann auch von der einen Seite (d.h. der proximalen Seite)
des Gelenks in die Bohrung eingeführt werden (d.h. von einem
Ende der Bohrung). Insbesondere kann der Stift axial eingeführt und
in seine Position gebracht werden. Demgemäß kann von einem Chirurgen
nur ein einziger kleiner Einschnitt vorgenommen werden, um zu ermöglichen,
dass die Bohrung gebildet wird, und um den Stift einzuführen, wodurch das
Trauma für
den Patienten stark verringert wird. Dementsprechend kann der Stift
dafür eingerichtet werden,
von einem Ende in die Bohrung eingeführt zu werden, beispielsweise
indem er selbst schneidende Mittel an einem distalen Ende oder Mittel, durch
die er in Eingriff gebracht werden kann, aufweist, um die Einführung am
proximalen Ende zu erleichtern.
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Insbesondere
kann der Stift durch einen Pressitz in der Bohrung festgehalten
werden und daher eine raue oder gerändelte Oberfläche aufweisen, um
in die Innenfläche
der Bohrung einzugreifen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Stift externe Schraubgewindeabschnitte zum selbst schneidenden
Eingriff mit der Innenfläche
der Bohrung auf. Eine andere Alternative besteht darin, dass der
Stift sich verengt und/oder darin, dass er in eine sich verengende
Bohrung eingepasst wird. Zusätzlich
oder alternativ kann der Stift an seiner Position zementiert werden.
In jedem Fall überbrückt der
Stift eine Ausnehmung, die in oder zwischen Knochen definiert ist,
und seine Enden werden in Bohrungsabschnitten auf einer Seite der
Ausnehmung gestützt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Form des Verfahrens für ein Knie-
oder Ellbogengelenk wird der Stift über einen Bohrungsabschnitt,
der sich vollständig
durch den Knochen auf einer Seite der Ausnehmung erstreckt, vom
Chirurgen gebildet wurde und mit der Ausnehmung in Verbindung steht,
in seine Position gebracht. Die Hülse ist mit diesem Bohrungsabschnitt
und dem Stift, der so eingeführt
ist, dass er durch die Hülse
hindurchtritt und in einen entgegengesetzten im Knochen auf der
anderen Seite der Ausnehmung ausgebildeten Bohrungsabschnitt eintritt,
ausgerichtet.
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Alternativ
kann die Hülse
zuerst in einen Bohrungsabschnitt eingeführt werden, und der Stift kann
dann durch die Bohrung in die Hülse
eingeführt werden.
Bei einer anderen Alternative werden der Stift und die Hülse gemeinsam
durch die Bohrung eingeführt,
wobei sie sich ineinander befinden und sich die beiden Enden des
Stifts zur Anbringung an benachbarten Knochenteilen über die
Enden der Hülse
hinaus erstrecken.
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Bei
besonders bevorzugten Ausführungsformen
erstreckt sich die Bohrung auf der distalen Seite nur über einen
Teil des Wegs durch den Knochen. Beispielsweise kann sich der distale
Abschnitt der Bohrung in einem Abschnitt des Knochens einwärts der
Innenfläche
der Rindenknochenwand distal von der Seite des Knochens, von der
die Bohrung gebildet ist, befinden. Der Stift kann sich daher, wenn
er eingeführt
ist, auf der distalen Seite nur über
einen Teil des Wegs durch den Knochen erstrecken. Dies ist vorteilhaft,
weil dadurch das Trauma für
den Knochen auf der distalen Seite des Gelenks verringert wird und
insbesondere eine Beschädigung
von Bändern
oder der Einführungspunkte
von Bändern
auf dieser Seite des Gelenks verhindert wird.
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Für ein Knie
ist es bevorzugt, dass die Bohrung von der medialen Seite des Femurs
gebildet wird, weil das mediale Kollateralband weiter in den Femur
eingeführt
ist als das laterale Kollateralband. Demgemäß kann das mediale Kollateralband
aufgetrennt werden, um zum Bilden der Bohrung und zum Einführen des
Stifts einen Zugang zum Femur zu ermöglichen, und das laterale Kollateralband
kann unberührt
bleiben.
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Für einen
Ellbogen ist es bevorzugt, dass die Bohrung von der lateralen Seite
des Humerus gebildet wird, weil hierdurch das Risiko einer Beschädigung des
Ulnanervs (Nervus ulnaris) reduziert wird, der durch die mediale
Seite des Ellbogengelenks verläuft.
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Der
Bohrungsabschnitt auf der proximalen Seite kann einen etwas größeren Radius
aufweisen als jener auf der distalen Seite der Ausnehmung, wobei
der Stift beispielsweise selbst schneidende Gewindeabschnitte oder
Presssitzabschnitte aufweist, deren Radien den Radien der jeweiligen
Bohrungsabschnitte entsprechen, so dass die vordere Kante des Stifts
frei durch den proximalen Bohrungsabschnitt treten kann, um die
Einführung
zu unterstützen.
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Wie
vorstehend beispielhaft mit Bezug auf das Knie und den Ellbogen
erwähnt
wurde, befindet sich der Stift entlang der Hauptdrehachse des Gelenks.
Die Bohrung wird vorzugsweise auch entlang der Hauptdrehachse gebildet,
um den Stift entlang der Achse anzuordnen. Bei einem Knie wird die
Bohrung beispielsweise vorzugsweise entlang einer Achse gebildet,
die durch die posterioren Femoralkondylen läuft, weil die Bewegung eines
natürlichen
Knies praktisch vollständig
um eine solche Achse geschieht, und der Stift wird entlang dieser
Achse angeordnet.
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Dementsprechend
ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
eine Knieprothese mit einem Stift, der beim Gebrauch in die posterioren
Femoralkondylen eines Kniegelenks eingreift, und einem Schwenkelement,
das beim Gebrauch in eine Tibia eingreift, vorgesehen, wobei die
Komponenten beim Gebrauch schwenkbar so in Eingriff gebracht werden,
dass ermöglicht
wird, dass sich die Tibia um eine Achse dreht, die sich zwischen
den posterioren Femoralkondylen des Femurs erstreckt.
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Überdies
wird hier ein Verfahren zum Ersetzen eines Kniegelenks offenbart,
bei dem ein Stift in Eingriff mit den posterioren Femoralkondylen
eines Kniegelenks montiert wird und ein Schwenkelement in Eingriff
mit der Tibia montiert wird, wobei der Stift und das Schwenkelement
beim Gebrauch schwenkend so in Eingriff gebracht werden, dass ermöglicht wird,
dass sich die Tibia um eine Achse dreht, die sich zwischen den posterioren
Femoralkondylen des Femurs erstreckt.
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Diese
Knieprothese erreicht die natürliche Funktion
des Kniegelenks in überraschend
einfacher Weise, weil praktisch die gesamte mechanische Bewegung
des Knies um die Achse stattfindet. Es ist keine weitere Unterstützung des
Kniegelenks erforderlich, weil die Drehung um die Achse die Funktion des
Kniegelenks ersetzt. Die Komponenten können daher nur schwenkend in
Eingriff gebracht werden, und es sind keine anderen Eingriffs- oder
Lastaufnahmeflächen
erforderlich.
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Insbesondere
verläuft
die Achse vorzugsweise zwischen den Scheiteln der medialen und der
lateralen Femoralepikondyle (der Transepikondylarachse) oder in
der Nähe
davon. Eine solche Achse ist die optimale Hauptdrehachse für ein Knie,
und die Funktion des Knies kann daher durch die Verwendung einer
Prothese ersetzt werden, die sich um eine solche Achse dreht.
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Vorstehend
wurde auch das Ersetzen eines Ellbogengelenks erwähnt. Die
Bohrung wird entlang einer Achse, die durch die Epikondylen eines
Humerus verläuft,
gebildet, und der Stift wird entlang dieser angeordnet. Eine solche
Achse ist die optimale Hauptdrehachse für einen Ellbogen. Die Funktion des
Ellbogens kann daher durch die Verwendung einer Prothese ersetzt
werden, die sich um eine solche Achse dreht.
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Dementsprechend
ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
eine Ellbogenprothese vorgesehen, die einen Stift, der beim Gebrauch
in die mediale und die laterale Kondyle des Humerus an einem Ellbogengelenk
eingreift, und ein Schwenkelement, das beim Gebrauch in eine Ulna
eingreift, aufweist, wobei der Stift und das Schwenkelement beim Gebrauch
derart schwenkbar in Eingriff gebracht sind, dass es möglich ist,
dass sich die Ulna um eine Achse dreht, die zwischen den Epikondylen
des Humerus verläuft.
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Bei
einem hier offenbarten Verfahren zum Ersetzen eines Ellbogengelenks
wird ein Stift in Eingriff mit der medialen und der lateralen Kondyle
des Humerus am Ellbogengelenk gebracht und ein Schwenkelement in
Eingriff mit der Ulna gebracht, wobei die Komponenten beim Gebrauch
derart schwenkbar in Eingriff gebracht sind, dass es möglich ist,
dass sich die Ulna um eine Achse dreht, die zwischen den Epikondylen
des Humerus verläuft.
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Eine
solche Achse ist die optimale Drehachse eines Ellbogengelenks.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun nur als Beispiel mit Bezug
auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Kniegelenk,
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2 das
Kniegelenk aus 1, wobei sich eine erfindungsgemäße Knieprothese
an ihrem Ort befindet,
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3 ein
Kniegelenk mit einem zweiten Beispiel einer erfindungsgemäßen Knieprothese,
die sich an ihrem Ort befindet,
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4 ein
Ellbogengelenk,
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5 das
Ellbogengelenk aus 4 während der Vorbereitung zur
Anordnung einer Ellbogenprothese gemäß der Erfindung und
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6 eine
Einzelteilansicht des Ellbogengelenks aus 5, wobei
sich die Ellbogenprothese an ihrem Ort befindet.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt ist, wird eine
Gelenkprothese gemäß der Erfindung
auf ein Knie angewendet. In diesem Beispiel weist eine Knieprothese
einen Stift 1 und ein Schwenkelement 2 auf. Der
Stift 1 überbrückt einen
Zwischenraum 3 zwischen einer medialen Kondyle 4 und
einer lateralen Kondyle 5 eines Femurs F. Das Schwenkelement 2 ist
in dem Zwischenraum 3 angeordnet, und der Stift 1 durchläuft das
Schwenkelement 2, um es an seinem Ort zu befestigen und
zu ermöglichen,
dass es um den Stift 1 schwenkt.
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In
diesem Beispiel weist der Stift 1 einen gleichmäßig zylindrischen
Stab auf, der beispielsweise aus Titan, Chrom oder Polyetheretherketon (PEEK)
besteht. Selbst schneidende Gewinde 7 und 8 sind
an dem medialen Ende 7 und dem lateralen Ende 8 des
Stifts 1 bereitgestellt, während der zentrale Abschnitt
des Stifts 1 eine glatte Oberfläche aufweist. Der Stift hat
einen Durchmesser von beispielsweise 5 bis 10 Millimeter, wodurch
ermöglicht
wird, dass er stark genug ist, um das Kniegelenk zu stützen, er
jedoch nicht so groß ist,
dass er bei der Einführung
in die Bohrung 9, die vom Chirurgen in der medialen Kondyle 4 und
der lateralen Kondyle 5 des Femurs F gebildet ist, zu invasiv
ist. Die Gewinde 7 und 8 sind dafür konfiguriert,
fest in jeweilige Abschnitte der Innenfläche der Bohrung 9 einzugreifen, um
den Stift an seinem Ort zu befestigen. Das Gewinde 8 weist
einen etwas geringeren Durchmesser auf als das Gewinde 9 und
kann frei durch den Abschnitt der Bohrung 9 in der medialen
Kondyle 4 hindurchtreten, der einen etwas größeren Durchmesser hat
als der Abschnitt der Bohrung 9 in der lateralen Kondyle.
Demgemäß kann der
Stift durch die mediale Kondyle und durch das Schwenkelement gedrückt werden,
bis die Gewinde in ihre zusammenwirkenden Knochenabschnitte eingreifen,
woraufhin der Stift an seinem Ort fest verschraubt werden kann.
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Der
Stift 1 kann alternativ durch einen sich verengenden Sitz,
einen Pressitz oder durch Zementieren befestigt werden.
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Der
Stift 1 weist eine Länge
auf, die es ermöglicht,
dass er sich zwischen der medialen Kondyle 4 und der lateralen
Kondyle 5 erstreckt, in diesem Beispiel erstreckt sich
der Stift 1 jedoch nicht durch die äußere Rindenknochenwand der
lateralen Kondyle 5 proximal zum lateralen Kollateralband
(nicht dargestellt), um das Trauma für das Kniegelenk zu verringern.
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Das
Schwenkelement 2 umfasst eine Hülse in Form eines Metallröhrchens 10 mit
einem Innendurchmesser, der geeignet ist, um eng in den Außendurchmesser
des zentralen Abschnitts des Stifts 1 zu passen, und zwei
Stützelemente 11 und 12,
die sich von dem Röhrchen 10 zu
Basiselementen 13 und 14 erstrecken, welche bei
der Verwendung auf der Oberfläche
der medialen Kondyle 15 und der lateralen Kondyle 16 einer
Tibia T liegen. In diesem Beispiel weisen die Stützelemente 11, 12 und
die Basiselemente 13, 14 feste Komponententeile
auf, die mit dem Röhrchen 10 verbunden
sind. Die Basiselemente 13, 14 haben Löcher 18, 19 zum
Aufnehmen von Schrauben 20, 21, die in die Kondylen 15, 16 der
Tibia T geschraubt werden.
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In
einem anderen Beispiel sind die Basiselemente 13, 14 an
die Kondylen 15, 16 der Tibia T zementiert.
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In
einem weiteren Beispiel sind die Basiselemente 13, 14 nicht
in die Kondylen 15, 16 geschraubt oder an diese
zementiert, sondern liegen einfach auf der Oberfläche der
Kondylen 15, 16 oder in Ausnehmungen, die vom
Chirurgen in die Oberflächen
der Kondylen 15, 16 geschnitten sind.
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Um
einen Grad einer Drehbewegung um die Achse der Löcher 18, 19 zu
ermöglichen,
kann, unabhängig
davon, ob die Basiselemente 13 und 14 an den Kondylen 15, 16 befestigt
sind, eine Scheibe oder ein zweidimensionales Lager zwischen den
Basiselementen und den Oberflächen
der Kondylen 15, 16 bereitgestellt werden. Insbesondere
wird eine Drehung des Schwenkelements 2 um eine Achse,
die durch die mediale Kondyle 15 und im wesentlichen parallel
zur Tibia T verläuft,
bereitgestellt, indem eine zweidimensionale Scheibe zwischen dem
Basiselement 13 und der Oberfläche der medialen Kondyle 15 angeordnet
wird. Zusätzlich
wird das Basiselement 14 in einer Hülse (nicht dargestellt) angeordnet,
um zu ermöglichen,
dass es gleitet und der Bewegung des anderen Basiselements 13 Rechnung trägt. Die Stützelemente 11 und 12 können mit
einem bestimmten Grad einer elastischen Bewegung versehen werden,
um Verdrillungs- und Biegebewegungen zwischen den Basiselementen 13, 14 und
dem Röhrchen 10 Rechnung
zu tragen. Dies kann durch eine Mikrokolbenanordnung ermöglicht werden,
die eingerichtet ist, um zu ermöglichen,
dass die Stützelemente 11, 12 eine
einstellbare Länge
aufweisen, damit das Schwenkelement 2 in Kniegelenke mit
unterschiedlichen Größen und
Abmessungen eingepasst werden kann.
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Die
Knieprothese wird dadurch eingepasst, dass der Chirurg zuerst einen
Einschnitt in der medialen Seite des Knies vornimmt, damit ein Zugang
zu dem Zwischenraum 3 zwischen der medialen Kondyle 4 und
der lateralen Kondyle 5 des Femurs und den Kondylenflächen 15, 16 der
Tibia T erzielt wird. Der Zwischenraum 3 wird dann ausgeräumt, um
den Zwischenraum 3 zu vergrößern und Raum zum Aufnehmen
des Schwenkelements 2 und insbesondere des Röhrchens 10 bereitzustellen,
wenngleich dies möglicherweise
nicht notwendig ist.
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Ein
zweiter Einschnitt wird in der medialen Seite des Knies vorgenommen,
und eine Bohrung 9 wird durch die laterale Kondyle 4 und
teilweise durch die laterale Kondyle 5 des Femurs F gebildet.
Diese Bohrung 9 erstreckt sich entlang der Hauptdrehachse
des Kniegelenks, die manchmal als transepikondylare Achse bezeichnet
wird. Diese Achse ist die Achse der optimalen Bewegung des Kniegelenks und
erstreckt sich im wesentlichen zwischen den Scheiteln der Femoralepikondylen.
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Wie
vorstehend erörtert
wurde, ist der Bohrungsradius in der medialen Kondyle 4 etwas
größer als
in der lateralen Kondyle 5.
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Die
Oberflächen
der Kondylen 15, 16 der Tibia T werden dann für die Aufnahme
des Schwenkelements 2 präpariert. In diesem Beispiel
werden etwa 5 Millimeter Knochen von den Kondylenoberflächen entfernt
oder reseziert, um Raum für
das Schwenkelement 2 bereitzustellen und die Oberflächen der Kondylen 15, 16 für die Aufnahme
der Basiselemente 13, 14 des Stützelements 2 zu
formen. In einem anderen Beispiel werden die Oberflächen der
Kondylen 15, 16 nicht reseziert. In diesem Fall
können
die Stützelemente 11, 12,
falls gewünscht,
eine Länge
aufweisen, welche die Endflächen
des Femurs F und der Tibia T getrennt hält.
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Das
Schwenkelement 2 wird dann in den Raum zwischen dem Femur
F und der Tibia T eingeführt,
so dass das Röhrchen 10 in
den Zwischenraum 3 passt. Das Schwenkelement 2 passt
zwischen das anteriore Kreuzband 23 und das posteriore
Kreuzband 24 und kann eingeführt werden, ohne ein erhebliches
Trauma zu bewirken oder die Funktion dieser Bänder 23, 24 zu
stören.
Dies hat den Vorteil, dass das Trauma für das Kniegelenk im allgemeinen verringert
wird und die Genesungszeit verbessert wird.
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Der
Stift 1 wird dann von der medialen Seite in die Bohrung 9 eingeführt. Der
Stift durchläuft
das Röhrchen 10 und
wird in die Kondylen eingeschraubt, wie vorstehend erörtert wurde,
um das Schwenkelement 2 an seinem Ort zu befestigen.
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Mit
Bezug auf 3 sei bemerkt, dass ein zweites
Beispiel einer Knieprothese einen Stift 51 und zwei Stütz elemente 52, 53 aufweist.
Der Stift befindet sich an der gleichen Position wie derjenigen
für das
erste Beispiel der Knieprothese und kann in ähnlicher Weise eingepasst werden.
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Die
Stützelemente 52, 53 weisen
jeweils eine Öse 54 mit
einem Innendurchmesser auf, der geeignet ist, um eng zum Außendurchmesser
des zentralen Abschnitts des Stifts 51 zu passen (analog
zu der Hülse 10 aus
dem ersten Beispiel). Jedes Stützelement 52, 53 erstreckt
sich zu einem Zapfen 55, 56. Die Stützelemente 52, 53 ruhen
auf einem jeweiligen Zapfen 55, 56, so dass die
durch die Stützelemente 52, 53 ausgeübte Last
auf die Zapfen 55, 56 übertragen und in der Tibia
T ausgebreitet wird. Die Zapfen 55, 56 erstrecken
sich vom anterioren zum posterioren Bereich der Tibia T, wenngleich
sie sich nicht über den
ganzen Weg durch den Knochen erstrecken brauchen. In einem anderen
Beispiel ist ein einziger Zapfen bereitgestellt, der sich von der
lateralen zur medialen Seite der Tibia T erstreckt.
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Die
Knieprothese wird dadurch eingepasst, dass der Chirurg Einschnitte
vornimmt, um einen Zugang zum anterioren (vorderen) Bereich der
Tibia T zu ermöglichen.
Zapfenaufnahmebohrungen werden dann vom anterioren Bereich der Tibia
T zum posterioren Bereich der Tibia T gebildet, um die Zapfen 55, 56 aufzunehmen.
Der Chirurg bildet auch einen Einschnitt in der medialen Seite des
Knies, und es wird eine Bohrung 58 durch die Kondylen des
Femurs F in der mit Bezug auf das erste Beispiel beschriebenen Weise
gebildet.
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Weitere
Bohrungen werden vorgenommen, um die Stützelemente 52, 53 in
der Tibia T und im Femur F aufzunehmen. Diese weiteren Bohrungen
erstrecken sich von den Zapfenaufnahme bohrungen in der Tibia T zur
Bohrung 58 im Femur F. In einem Beispiel werden diese weiteren
Bohrungen über
die Bohrung 58 gebildet. In anderen Beispielen werden diese
Bohrungen zusätzlich
oder alternativ über
die Zapfenaufnahmebohrungen oder über einen weiteren Einschnitt
in dem Gewebe um das Kniegelenk gebildet. Der Teil dieser Bohrungen
zum Aufnehmen der Stützelemente 52, 53,
der sich im Femur F befindet, muss groß genug sein, um zu ermöglichen,
dass sich die Stützelemente
und daher die Tibia T um den Stift 51 drehen und eine natürliche Bewegung
des Kniegelenks bereitstellen.
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Die
Stützelemente 52, 53 werden
dann in ihre jeweiligen Bohrungen eingeführt. Die Ösen 54 werden manövriert,
um sie mit der Bohrung 58 auszurichten, und der Stift 51 wird
in der im vorstehenden Beispiel beschriebenen Weise eingeführt. Die Zapfen 55, 56 werden
dann in die Zapfenaufnahmebohrungen der Tibia eingeführt, um
sie in Eingriff mit den Stützelementen 52, 53 zu
bringen.
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In
einem anderen Beispiel erstreckt sich ein einziges zentrales Stützelement
zwischen dem Stift 51 und einem Zapfen in der Tibia T.
Dies ermöglicht, dass
ein größerer Abschnitt
des Knorpels an den Kondylenoberflächen der Tibia T und des Femurs
F intakt bleibt und eine gewisse Last durch diese Oberflächen gestützt bleibt.
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Mit
Bezug auf die 4, 5 und 6 sei bemerkt,
dass ein Ellbogengelenk auch durch die Verwendung einer Ellbogenprothese
ersetzt werden kann. Die Ellbogenprothese weist einen Stift 101 und ein
Schwenkelement 102 auf. Der Stift 101 erstreckt sich über einen
Zwischenraum 103 zwischen einer medialen Kondyle 104 und
einer lateralen Kondyle 105 eines Humerus H.
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Ähnlich dem
vorstehend Erwähnten
hat der Stift 101 selbst schneidende Gewinde der Flächen 107, 108 an
beiden Enden zum Eingreifen in jeweilige Abschnitte der Innenfläche einer
Bohrung 109 in der medialen Kondyle 104 und der
lateralen Kondyle 105.
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Das
Schwenkelement 2 umfasst eine Ösenschraubenanordnung mit einer Öse 110 (entsprechend
der Hülse
oder dem Röhrchen 10 der
Knieprothese) zum Eingriff mit dem Stift 101, so dass sich das
Schwenkelement 102 um den Stift 101 drehen kann,
einen Körper 117 und
ein selbst schneidendes Schraubgewinde 111 zum Eingriff
in den Olekranonfortsatz 112 einer Ulna U. In diesem Beispiel
besteht der Körper 117 aus
Metall, beispielsweise aus Titan oder Chrom. In einem anderen Beispiel
(nicht dargestellt) ist der Körper
so eingerichtet, dass er elastisch dehnbar, streckbar und zusammenziehbar
ist, um einer leichten Bewegung des Ellenbogengelenks außer einer
Bewegung um die Achse des Stifts 101 Rechnung zu tragen.
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Die
Ellenbogenprothese wird eingepasst, indem zuerst ein Einschnitt
vorgenommen wird, um Zugang zum Olekranonfortsatz 112 der
Ulna U zu erhalten. Eine Bohrung 114 wird dann unter Verwendung eines
Räumungsinstruments 115,
wie in 4 dargestellt ist, im Olekranonfortsatz 112 gebildet.
Der Zwischenraum 103 kann dann unter Verwendung desselben
Räumungsinstruments 115 durch
die Bohrung 114 vergrößert werden
(wie in 3 schraffiert dargestellt ist),
indem die Ulna U in Bezug auf den Humerus H manipuliert wird.
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Ein
zweiter Einschnitt wird dann vorgenommen, um Zugang zur medialen
Epikondyle des Humerus H zu erhalten, und die Bohrung 109 wird
durch die mediale Epikondyle 104 und die laterale Epikondyle 105 gebildet.
In einem bevorzugten Beispiel (nicht dargestellt) wird der zweite
Einschnitt zum Gewinnen von Zugang zur lateralen Kondyle 105 des Humerus
H vorgenommen, und die Bohrung 109 wird von der lateralen
Seite des Ellenbogengelenks durch die laterale Epikondyle 105 und
die mediale Kondyle 104 gebildet. In diesen beiden Beispielen
braucht sich die Bohrung 109 nicht über den ganzen Weg durch die
Epikondylen 104, 105 erstrecken. Vielmehr kann
sich die Bohrung nur auf der Seite, die fern von dem Ort ist, an
dem die Bohrung 109 gebildet wird, über einen Teil des Wegs durch
die Epikondylen 104, 105 erstrecken. Falls die
Bohrung 109 von der medialen Seite gebildet wird, kann
die Außenfläche der
lateralen Kondyle 105 intakt bleiben, und das radiale Kollateralband
(nicht dargestellt) wird nicht beschädigt. Falls die Bohrung 109 von
der lateralen Seite gebildet wird, was bevorzugt ist, kann der äußere Abschnitt
der medialen Kondyle 104 intakt bleiben, wodurch das Risiko
einer Beschädigung
des dadurch verlaufenden Nervs ausgeschlossen wird.
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Nach
Abschluss der Räum-
und Bohrprozeduren wird das Schwenkelement 102 in die jeweilige Bohrung 114 eingeschraubt
und festgezogen, bis sich die Öse 110 parallel
zu der vorgesehenen Schwenkachse des Gelenks erstreckt.
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Das
Schwenkelement 102 kann dann in dem vergrößerten Zwischenraum 103 angeordnet
werden, wobei die Öse 110 mit
der Bohrung 109 ausgerichtet wird, und der Stift 101 wird
so in die Bohrung 109 eingeführt, dass er durch die Öse 110 hindurchtritt.
Der Stift 101 wird dann fest an seinem Ort verschraubt,
um die Prothese im Humerus H zu verankern, wie vorstehend beschrieben
wurde.