DE69007069T2

DE69007069T2 - Kniescheibenprothese und Verfahren zu deren Herstellung.

Info

Publication number: DE69007069T2
Application number: DE69007069T
Authority: DE
Inventors: Bradley James Coates; Leo Allen Whiteside
Original assignee: Wright Medical Technology Inc
Current assignee: Wright Medical Technology Inc
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: JPH04329949A; US5019104A; EP0438918A1; CA2033647A1; DE69007069D1; EP0438918B1; ES2049936T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Kniescheibenprothese und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine Kniescheibenprothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-U-89 07 010 bekannt.
Es sind bereits verschiedene Prothesen zum Ersatz der gelenkbildenden Oberfläche der Patella oder Kniescheibe für die Implantation in Fällen, bei denen der Ersatz der natürlichen Gelenkoberfläche der Patella angezeigt ist, entwickelt worden. Im allgemeinen wird die hintere Oberfläche der Patella reseziert und durch eine künstliche Gelenkoberfläche ersetzt.
Im Stande der Technik sind verschiedene Kniescheibenprothesen bekannt und sind für Chirurgen kommerziell verfügbar. Derartige Beispiele sind die in U.S.-Patent Nr. 4240162, erteilt für Devas am 23. Dezember 1980, gezeigten Entwicklungen, in denen eine zweitielige zusammengerastete Konstruktion offenbart ist. Kommerziell erhältliche Implantate sind zum Beispiel in Publikation Nr. 322-688T von Dow Corning Wright Corporation, 5677 Airline Road, Arlington, Tennessee, U.S.A., mit dem Titel "Whiteside Ortholoc II Patella-Implantate" gezeigt. Ahnliche Entwicklungen mit einer Metallrückseite in einem polymeren Oberflächenteil sind z.B. in einer Veröffentlichung von Howmedica, Inc., Orthopädische Abteilung, 359 Veterans Boulevard, Rutherford, New Jersey, U.S.A., auf Seite 4 gezeigt, die als Nr. H2050, datiert 3/83 bezeichnet ist, mit dem Titel "The PCA Revision Total Knee System". Von solchen Prothesen ist bekannt, daß sie wegen Ablösung der polymeren Gelenkoberfläche von der Metallrückseite versagen können.
Angesichts dieser verschiedenen Entwicklungen bestand ein Bedürfnis für eine verbesserte Kniescheibenprothese, die widerstandsfähig gegen Scherkräfte ist, die in der Gelenkverbindung des Patella-Implantats mit einer Gelenkoberfläche einer Oberschenkelprothese auftreten. Die vorliegende Erfindung erreicht eine solche erhöhte Widerstandsfähigkeit durch eine Ausgestaltung, bei der die gegen die Seite des Patella-Implantats wirkenden Scherkräfte teilweise in Kompressionskräfte umgewandelt werden. Die Erfindung stellt weiter eine Möglichkeit und ein Verfahren zum Preßformen der polymeren gelenkverbindenden Oberfläche auf die Metallrückseite in solcher Weise zur Verfügung, daß die mechanische Verbindung und so die Verschleißfestigkeit zwischen den Komponenten der Prothese verbessert wird.
Kurzgefaßt stellt die vorliegende Erfindung eine zusammengesetzte bzw. mehrteilige Kniescheibenprothese zur Implantation in den menschlichen Körper bereit, die die Gelenkoberfläche der Kniescheibe ersetzt, wobei die Prothese einen polymeren Gelenkoberflächenteil umfaßt und einen gewölbten Metallrückseiten- oder -trägerteil mit einer vorderen Oberfläche, die zur Anbringung an die hintere Oberfläche der resezierten bzw. reponierten Kniescheibe - vorzugsweise mittels angeformter Befestigungszapfen - ausgebildet ist. Die gewölbte oder in anderer Weise in der Mitte erhöhte hintere Oberfläche ist unter Wärme- und Druckeinwirkung in Anlage an den polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteil angepreßt, um eine gegenseitige Anpassung zu erreichen. Das Metallrückseitenteil besitzt wenigstens eine und vorzugsweise mehrere durchgehende Öffnungen, die auf der Vorderseite eine größere Querschnittsfläche als auf der Hinterseite haben. Diese Öffnungen sind jeweils zur Aufnahme eines in ihnen festgelegten Verankerungszapfens ausgebildet, die einstückig mit der vorderen Oberfläche des polymeren Gelenkoberflächenteils verbunden sind, wobei die Zapfen unter Wärme- und Druckeinwirkung geformt sind, um die Öffnungen genau auszufüllen. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die vordere Oberfläche des polymeren Gelenk- bzw. gelenkverbindenen Oberflächenteils in Größe und Form zu dem Metallrückseitenteil paßt und durch Preßformen in dessen Profil eingepaßt ist. Das gelenkverbindende Oberflächenteil hat eine insgesamt konvexe hintere Gelenkoberfläche. Die Öffnungen durch den Metallrückseitenteil sind auf der Vorderseite flächenmäßig größer als auf die Hinterseite, so daß die Zapfen die beiden Teile des Verbundteils fest zusammenhalten. Die vordere Seite kann z.B. angesenkt sein, oder die Öffnungen konisch oder sich schräg erweiternd ausgebildet sein, damit sie auf der vorderen Seite eine größere Fläche haben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erklärt, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kniescheibenprothese gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer solchen Prothese
zeigt.
Unter Bezugnahme insbesondere auf die Zeichnungen ist die Kniescheibenprothese 10 aus einem starren, vorzugsweise metallischen Träger- oder Rückseitenteil 12 gebildet, auf dessen Vorderseite integral angeformte Befestigungszapfen 13 vorgesehen sind, die zur Befestigung der Prothese an der Hinterseite einer resezierten oder reponierten Patella dienen. Nach üblicher Praxis kann die vorderseite des metallischen Rückseitenteils 12 mit einer porösen Schicht, wie z.B. gesinterten Metall-Mikrokügelchen 14 versehen sein, um das Einwachsen von Gewebe zu ermöglichen.
An der Hinterseite der metallischen Trägerschicht 12 ist eine polymere Oberflächenschicht 15 angebracht, die vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material, z.B. einem ultrahochmolekularen Polyethylen, gebildet ist. Andere biologisch verträgliche preßformbare Materialien, wie Polypropylen o.dgl. können ersatzweise in der Gelenkoberfläche 15 verwendet werden. Der polymere gelenkverbindende Oberflächenteil 15 ist vorzugsweise in der gleichen Größe und Form wie das Metallrückseiten- oder -trägerteil 12 ausgebildet und die Vorderseite des gelenkbildenden Oberflächenteils ist so preßgeformt, daß es in die hintere Oberfläche des Metallrückseitenteils passend eingeformt ist.
Das polymere Oberflächenteil ist an dem Metallrückseitenteil mittels eines oder mehrerer integral angeformter Zapfen 16 befestigt, die durch Hitze und Druck in jeweils eine Öffnung eingeformt sind, die das Metallrückseitenteil 12 durchsetzt. Die Öffnungen sind so ausgebildet, daß ihre Vorderseite größer als ihre Hinterseite ist, z.B. mit Hilfe eines angesenkten Bereichs 17 auf der vorderen Seite oder mittels leicht konischer oder sich zur Vorderseite erweiternder Öffnungen 18. Das in den Zeichnungen gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel verwendet einen mittleren Zapfen 16 zusammen mit vier schmaleren Zapfen 18, die alle unter Wärme- und Druckeinwirkung in die Öffnungen eingeformt sind, um eine sichere Verankerung des Rückseitenteils an der Verschleißfläche zu gewährleisten.
wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, ist auch der mittlere Bereich des Metallrückseitenteils 12 kuppelförmig zentral verdickt. Diese Ausbildung hat sich als vorteilhaft gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Prothesen erwiesen, bei denen ebenflächig aneinandergrenzende Oberflächen verwendet wurden. Solche ebenflächigen Oberflächen können beim Tragen der Prothese Scherkräften ausgesetzt sein, während die leicht gewölbte Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, daß ein Vektor dieser Scherkräfte in Kompressionskräfte umgesetzt wird, von denen festgestellt wurde, daß sie widerstandsfähiger gegen versagen an der Verbindung zwischen den Teilen der zusammengesetzten Prothese sind.
Die Prothese gemäß der vorliegenden Erfindung wird ausgeformt, indem ein Kunststoff-Rohling der gelenkverbindenden bzw. -bildenden Oberfläche hergestellt wird, der mit einem Mittelzapfen mit einer leicht größeren Höhe als der Dicke des Metallrückseitenteils 12 versehen ist. Beim Preßformen unter Wärme und Druck wird die vordere Oberfläche des Kunststoffteils gezwungen, das Profil des Metallrückseitenteils anzunehmen und der Mittelzapfen fließt in den hinterschnittenen Bereich 17 der Öffnung 16. Die um die mittlere Öffnung mit Abstand angeordneten Öffnungen 18 haben dagegen geringeren Durchmesser und es wurde gefunden, daß das Kunststoffmaterial der gelenkverbindenden Oberfläche 15 unter Wärme und Druckeinwirkung in solche Öffnungen fließt und sie, wie in Fig. 2 gezeigt, ausfüllt. Dieses Herstellungsverfahren macht es überflüssig, weitere Zapfen auf der vorderen Oberfläche des gelenkverbindenden Rohlingbereichs anzuformen bzw. vorzusehen. Erforderlichenfalls könnten zusätzliche Zapfen vorgesehen werden, insbesondere wenn Öffnungen mit etwas größerem Durchmesser als in Figur 1 gezeigt vorgesehen werden sollen.
Die Prothese nach der vorliegenden Erfindung wird mit üblichen chirurgischen Methoden implantiert, wie sie bei der Implantation von Kniescheibenprothesen angewandt werden. In der vorliegenden Beschreibung werden diese vorgehensweisen daher nicht näher erläutert.
Obwohl die vorausgehende Beschreibung zur Veranschaulichung eine detaillierte Darstellung bestimmter Ausführungsformen der Erfindung gibt, ist ersichtlich, daß viele der angegebenen Details durch den Fachmann im Rahmen des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs der Erfindung noch wesentlich verändert werden können.

Claims

1. Kniescheibenprothese (10) zur Implantation in den menschlichen Körper, um die gelenkverbindende Oberfläche der Kniescheibe zu ersetzen, mit einem polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteil (15) und einem Metallrückseitenteil (12) mit einer vorderen Oberfläche, die zum Anbringen an die hintere Oberfläche der reponierten Kniescheibe ausgebildet ist, und einer hinteren Oberfläche, die zum Eingriff mit dem polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteil (15) ausgebildet ist, wobei das gelenkverbindende Oberflächenteil (15) eine im allgemeinen konvexe hintere gelenkverbindende Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrückseitenteil (12) mindestens eine durchgehende Öffnung aufweist, die auf der vorderen Seite einen größeren Querschnitt als auf der hinteren Seite aufweist, zur haltenden Aufnahme eines Verankerungszapfens (16, 18), der aus einem Stück mit der vorderen Oberfläche des polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteils (15) ausgebildet ist, daß die vordere Oberfläche des gelenkverbindenden Oberflächenteils (15) in Größe und Form zusammenpassend mit dem Metallrückseitenteil ausgebildet ist und eine zum Profil desselben passende Form hat und daß der Verankerungszapfen (16, 18) in die Öffnung eingepreßt ist und im wesentlichen ihr gesamtes Volumen ausfüllt.

2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrückseitenteil (12) weiterhin eine Vielzahl von kleinen Öffnungen aufweist, die alle jeweils einen sich von hinten nach vorn vergrößernden Durchmesser aufweisen.

3. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrückseitenteil (12) ein Mittelteil aufweist, das dicker ist als die Außenkanten desselben, und sich das Mittelteil auf der hinteren Seite des Rückseitenteils aufwölbt.

4. Verfahren zum Herstellen einer Knieprothese (10) zur Implantation in den menschlichen Körper, um die gelenkverbindende Oberfläche der Kniescheibe zu ersetzen, durch Schaffen eines polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteils (15) und eines Metallrückseitenteils (12) mit einer vorderen Oberfläche, die zum Anbringen an die hintere Oberfläche der reponierten Kniescheibe ausgebildet ist, und mit einer gewölbten hinteren Oberfläche, die zum Eingriff mit dem polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteil ausgebildet ist, wobei das Metallrückseitenteil (12) mindestens eine durchgehende Öffnung aufweist, die auf der vorderen Seite einen größeren Querschnitt als auf der hinteren Seite desselben aufweist, ausgebildet zur haftenden Aufnahme eines Verankerungszapfens (16, 18), der aus einem Stück mit der vorderen Oberfläche des polymeren gelenkverbindenden Oberflächenteils (15) ausgebildet ist, wobei die vordere Oberfläche des gelenkverbindenden Oberflächenteils in Größe und Form zusammenpassend mit dem Metallrückseitenteil (12) ausgebildet ist und eine zum Profil derselben passende Form hat, wobei das gelenkverbindende Oberflächenteil (15) eine im allgemeinen konvexe hintere gelenkverbindende Oberfläche aufweist, Preßformen des polymeren Oberflächenteils auf die hintere Seite des Metallrückseitenteils (12) mittels Wärme und Druck, so daß der Verankerungszapfen in die Öffnung eingepreßt wird und im wesentlichen ihr gesamtes Volumen ausfüllt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrückseitenteil (12) durchgehende Öffnungen mit kleinem Durchmesser aufweist, die einen sich von hinten nach vorn vergrößernden Durchmesser aufweisen und die mit polymerem Material unter Einwirkung von Wärme und Druck ausgefüllt werden.