DE69120083T2 - Zum wiederherstellen von gelenken gebrauchter künstlicher gelenkmechanismus - Google Patents
Zum wiederherstellen von gelenken gebrauchter künstlicher gelenkmechanismusInfo
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Description
- Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen künstlichen Gelenkmechanismus zum Gebrauch bei der Wiederherstellung von Gelenken, wie Hand-, Fingergelenke und ähnliches, welcher zur Anwendung zwischen in einem Knochen und/oder einem Gewebe an jeder Seite des Gelenkes verankerten Befestigungen ausgelegt ist.
- Zum Beispiel umfassen bisher bekannte Gelenkmechanismen für Finger- und Handgelenke im wesentlichen eine Lage aus elastischem Material, welche in geeigneter Weise zwischen in dem Knochen und/oder dem Gewebe an jeder Seite des natürlichen, entfernten Gelenkes verankerten Befestigungen angebrachte wurde - vergleiche z. B. US-Patentanmeldung Nr. 406,586.
- Ebenfalls ist aus dem Stand der Technik (US-A-3 991 425) eine chirurgisch implantierbare Gelenkersatzprotese zur Implantation in den Markkanälen von Mittelhandknochen und/oder Finger- bzw. Zehengliedern bekannt, von welcher die Erfindung ausgeht. Dieser bekannte künstliche Gelenkmechanismus umfaßt gegenseitig in Eingriff bringbare männliche und weibliche Baugruppen. Die männliche Baugruppe weist zwei Scharnierstifte mit im wesentlichen bögenförmigen Gelenkflächen, wie Zylindersektoren, und einer zwischen diesen vorgesehenen zentralen Ausnehmung Die Scharnierstifte sind gegenseitig axial ausgerichtet und erstrecken sich von der Ausnehmung ausgehend. Die weibliche Baugruppe weist eine mittige Ausnehmung mit einer bogenförmigen, diese umrandenden Oberfläche auf. Die weibliche Ausnehmung ist zentral mit einer Schulter versehen, welche zum Zusammenwirken mit der zentralen Ausnehmung der männlichen Baugruppe vorgesehen ist und ebenfalls zwei Berühroberflächen zum Zusammenwirken mit den bogenförmigen Gelenkflächen der männlichen Baugruppe aufweist. Die männliche Baugruppe umfaßt eine Trageplatte. Eine weitere Trageplatte wird von der weiblichen Baugruppe umfaßt. Die Schanierstifte sind hervorspringend an der Trageplatte der männlichen Baugruppe angebracht, während die mittige Ausnehmung in der Trageplatte der weiblichen Baugruppe vorgesehen ist.
- vorgenannte, bekannte Mechanik zur Implantation in Markkanälen von Mittelhandknochen und/oder Finger- bzw. Zehengliedern erlaubt eine Beugebewegung, allerdings nicht eine Seitenbewegung. Ein Ziel vorliegender Erfindung ist es einen künstlichen Gelenkmechanismus vorgenannter Art vorzusehen, welcher auch eine seitliche Bewegung ermöglicht.
- Erfindungsgemäß wird eine seitliche Bewegung eines künstlichen Gelenkmechanismusses vorgenannter Art dadurch ermöglicht, daß die Gelenkflächen der männlichen Baugruppe erste, nahe bei der Ausnehmung angeordnete und von diesen ausgehend sich erstreckende Gelenkbereiche, deren Achsen im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Trageplatte angeordnet sind, und zweite an die ersten Gelenkbereiche anschließende Gelenkbereiche, deren Achsen mit einer leichten Abwärtsneigung auf die Trageplatte zu angeordnet sind, aufweisen.
- Auf diese Weise wirken die Gelenkflächen des ersten Gelenkbereiches der männlichen Baugruppe mit der Ausnehmung in der weiblichen Baugruppe derart zusammen, daß diese sich als Gelenk bei Beugebewegungen verhalten, während die gewünschte Seitenbewegung durch Zusammenwirken der zweiten, geneigten Gelenkbereiche der männlichen Baugruppe mit der Ausnehmung in der weiblichen Baugruppe erreicht wird.
- Einer anderen Ausführungsform der Erfindung entsprechend können die zweiten Gelenkbereiche der Gelenkflächenbereiche, von den anatomischen Gegebenheiten abhängend, verschiedene Neigungswinkel (α und β) bezüglich der Trageplatte aufweisen.
- Die Neigungswinkel zwischen der Trageplatte und den zweiten Gelenkbereichen können zweckmäßiger Weise zwischen 0º und 50º liegen. Die Gelenkbereiche sind bogenförmig ausgeformt und schließen zweckmäßiger Weise einen Bogenwinkel zwischen 10º und 350º ein.
- Einer weiteren Ausführungform vorliegender Erfindung entsprechend können die zweiten Gelenkbereiche der männlichen Baugruppe verschiedenartige, gewählte Oberflächenprofilierungen aufweisen und zum Zusammenwirken mit anders profilierten Ausnehmungen in der weiblichen Baugruppe vorgesehen sein.
- Erfindungsgemäß sind die männliche Baugruppe und die weibliche Baugruppe gegen Verschieben entlang ihrer zusammenwirkenden Oberflächen gesichert. Dieses wird zweckmäßiger Weise durch Vorsprünge, die von den Gelenk- oder Berühroberflächen der männlichen und/oder weiblichen Baugruppen hervorspringen und zur Zusammenwirkung mit korrespondierenden Ausnehmungen in den entsprechenden Baugruppen vorgesehen sind, oder durch die seitlichen Enden entweder der männlichen oder der weiblichen Baugruppe, die derart ausgebildet sind, daß sie die kurzen Seiten der männlichen oder weiblichen Baugruppe halten, erreicht.
- Einer anderen Ausführungsform vorliegender Erfindung entsprechend, kann die tatsächliche Beugebewegung zweckmäßig durch einen Kantenbereich der weiblichen Baugruppe begrenzt werden, welcher zum Anschlag an eine der Seitenoberflächen der Trageplatte der männlichen Baugruppe vorgesehen ist.
- Der erfindungsgemäße Gelenkmechanismus besteht zweckmäßiger Weise aus körperverträglichem Material. Einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend besteht die männliche Baugruppe aus Titan und die weibliche Baugruppe aus einem geeigneten Kunststoff.
- Detaillierter wird die Erfindung nachfolgend unter Bezug auf in anliegender Zeichnung dargestellter Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1 bei einer ersten bevorzugten Ausführungform die Herstellung einer Hand mit normalem Handgelenk, bei welcher der erfindungsgemäße Handgelenkmechanismus angewandt ist,
- Figuren 2 und 3 perspektivische Ansichten der Unter- und Oberseite der männlichen Baugruppe des der ersten bevorzugten Ausführungsform entsprechenden Gelenkmechanismusses,
- Figur 4 eine Aufsicht auf die von dem vorgeschlagenen Gelenkmechanismus der ersten bevorzugten Ausführungsform umfaßten weiblichen Baugruppe,
- Figur 5 die weibliche Baugruppe von der Unterseite der ersten bevorzugten Ausführungsform gesehen, und
- Figur 6 die männliche Baugruppe der ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 3 von oben gesehen,
- Figur 7 eine zweite bevorzugte Ausführungform der Erfindung in einer Figur 1 entsprechenden Darstellung,
- Figur 8 die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Figur 3 entsprechenden Darstellung,
- Figur 9 die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Figur 5 entsprechenden Darstellung.
- Der erfindungsgemäß vorgeschlagene und als eine erste bevorzugte Ausführungsform in der Zeichnung (Fig. 1 bis Fig. 6) dargestellte Gelenkmechanismus umfaßt im wesentlichen eine männliche Baugruppe 1 und eine mit dieser zusammenwirkende Baugruppe 2. Des weiteren weist die männliche Baugruppe 1 im wesentlichen eine hervorragende Gelenkfläche auf, welche zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Ausnehmung in der weiblichen Baugruppe 2 ausgelegt ist. Die beiden Baugruppen 1, 2 sind lösbar an ihren nicht zusammenwirkenden Seiten an Befestigungen 3, 3a, nicht detailliert dargestellt, befestigt, welche in den Knochen und/oder in das Gewebe mittels Knochen- und/oder Gewebeverankerungseinrichtungen implantiert wurden, nachdem das natürliche Gelenk entfernt worden ist.
- Bei der ersten in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform umfaßt die männliche Baugruppe 1 eine im wesentlichen rechteckige Trageplatte 4 mit einander gegenüberliegenden kurzen Kanten 5, 5a und einander gegenüberliegenden langen Kanten 6, 6a. Die Gelenkfläche der männlichen Baugruppe 1 besteht aus zwei Teilgelenkflächen 7, 7a, die gegenseitig axial ausgerichtet sind und sich entlang der Mittellinie der Trageplatte 4 von einer zentralen Ausnehmung 8 ausgehend in Richtung auf die kurzen Kanten 5, 5a der Trageplatte 4 erstrecken.
- Jede Teilgelenkfläche 7, 7a umfaßt einen erste Gelenkbereich 9, 9a, welcher nahe der zentralen Ausnehmung 8 angeordnet ist, sich im wesentlichen parallel zu der Trageplatte 4 erstreckt und jeweils in einen zweiten Gelenkbereich 10, 10a übergeht, welcher sich mit einer leichten Abwärtsneigung auf die kurzen Kanten 5, 5a der Trageplatte (4) erstreckt.
- Von den anatomischen Bedingungen abhängig können die Neigungswinkel α und β variieren.
- Die Neigungswinkel α und β sollten zwischen 0º und 50º, vorzugsweise um 10º, liegen.
- Alle Gelenkflächenbereiche 9, 9a; 10, 10a sind bogenförmig, wie eine Zylindersegment, ausgebildet, wobei jede Gelenkfläche zweckmäßiger Weise einen Sektorwinkel zwischen ungefähr 10º und 350º, vorzugsweise zwischen 40º und 320º, aufweisen.
- Die außerhalb des Gelenkkörpers angeordneten Seitenflächen der Trageplatte 4 sind mit der Bezugsziffer 11 beziffert.
- Wie detaillierter in den Figuren 4 und 5 dargestellt, besteht die weibliche Baugruppe 2 ebenfalls im wesentlichen aus einer rechteckigen Trageplatte 12 mit einer länglichen mittigen Ausnehmung 13, die eine bogenförmige, diese umrandende Oberfläche 14 aufweist. Zentral in der Ausnehmung 13 ist eine hervorkragende Schulter 15 vorgesehen, welche zur Zusammenwirkung mit der zentralen Ausnehmung 8 der männlichen Baugruppe 1 vorgesehen ist. Auf diese Weise sind ebenfalls auf jeder Seite der Schulter 15 zwei Berühroberflächen 16 ausgebildet, die zum Zusammenwirken mit den bogenförmigen Gelenkflächen 7, 7a der männlichen Baugruppe vorgesehen sind. Des weiteren ist auch die weibliche Baugruppe 2 mit im wesentlichen flachen, abgrenzenden Oberflächen 17, 17a - auf jeder Seite der Ausnehmung 13 - versehen.
- In eingebautem Zustand bietet der Gelenkmechanismus folgende wichtige Funktionen an:
- Verwirklichung einer stabilen normalen Beugefunktion des Gelenks, wobei die Berühroberflächen 16, 16a teilweise -mit anderen Worten mit ihren nahe der Führungsschulter 15 angeordneten Bereichen - mit den erste Gelenkbereichen 9, 9a der männlichen Baugruppe (1) zusammenwirken,
- Verwirklichung einer im voraus einstellbaren Begrenzung der Beugebewegung, dadurch daß die abgrenzenden Oberflächen 17, 17a an den Seitenflächen 11 der Trageplatte 4 der männlichen Baugruppe 1 anschlagen,
- Verwirklichung einer Beugung bei gesicherter Position, da die Führungsschulter 15 der weiblichen Baugruppe (2) in die zentrale Ausnehmung 8 der männlichen Baugruppe 1 eingreift und auf diese Weise eine seitliche Verschiebung der einen oder der anderen Baugruppe verhindert wird,
- Verwirklichung einer seitlichen Beugebewegung, wenn die Berühroberflächen 16, 16a mit den geneigten zweiten Gelenkbereichen 10, 10a der männlichen Baugruppe 1 in Kontakt gebracht werden, und
- Verwirklichung eines stabilen Tragegelenks, wenn zum Beispiel großer Druck auf die Mechanik durch den Handgelenkballen ausgeübt wird, wenn zum Beispiel der Körper aus einer sitzenden Position angehoben wird.
- Die männlichen und weiblichen Baugruppen sind aus gewebeverträglichem Material hergestellt. Einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend ist eine Baugruppe, zweckmäßiger Weise die männliche Baugruppe, aus Metall, vorzugsweise Titan, und die weibliche Baugruppe aus einem Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, hergestellt. Für die beiden Baugruppen werden verschiedene Materialien bevorzugt, um Abnutzungserscheinungen zu reduzieren.
- Selbstverständlich sind Abwandlungen des beschriebenen Gelenkmechanismusses innerhalb des Schutzbereiches nachfolgender Ansprüche möglich. Ist aus irgendwelchen Gründen eine seitliche Beugebewegung nicht notwendig, brauchen die zweiten Gelenkbereiche 10, 10a nicht geneigt sein, sondern sind axial mit den erste Gelenkbereichen 9, 9a ausgerichtet.
- Des weiteren kann das Risiko einer seitlichen Verschiebung beider Baugruppen 1 vermieden werden, dadurch daß die kurzen Seiten der weiblichen Baugruppe derart ausgelegt sind, daß sie zum Beispiel die kurzen Seiten der männlichen Baugruppe oder die kurzen Seiten der Gelenkelemente halten. In diesen Fällen kann auf die Schulter 15 und die Ausnehmung 8 verzichtet werden. Des weiteren kann zwischen der Schulter und der Ausnehmung mehr als eine dargestellte Halteeinrichtung vorgesehen sein. Auf die Ausgestaltung der konzentrischen Gelenkflächen der männlichen und weiblichen Baugruppen, welche miteinander zusammenwirken, bezugnehmend, können diese, statt bogenförmig, zweckmäßiger Weise kreisbogenförmig, ausgestaltet zu sein, auch eine verschiedene Oberflächenprofilierung von geeigneter Formgebung aufweisen. Auch können die zweiten Gelenkflächen eine von den ersten Gelenkflächen abweichende Profilierung aufweisen.
- Der einer zweiten bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung entsprechende Gelenkmechanismus ist in Figuren 7 bis 9 dargestellt. Dieser umfaßt eine männliche Baugruppe 1' und eine weibliche Baugruppe 2', welche im wesentlichen in der gleichen Weise wie die männliche Baugruppe 1 mit der weiblichen Baugruppe 2 der ersten bevorzugten Ausführungsform zusammenwirken, außer daß die zweiten Gelenkbereiche 10', 10a' der zweiteiligen Gelenkflächen 7', 7a', mit Ausnahme deren ersten nahe der zentralen Ausnehmung 8' angeordneten Gelenkbereiche 9' und 9(a)', im wesentlichen bananen-förmig ausgebildet sind. Die zweiten Gelenkbereiche 10' und 10a' verlaufen parallel entlang der langen Kante 6a und sind leicht gegen die kurzen Seiten 5 und 5a der unveränderten Trageplatte 4 geneigt.
- Die weibliche Baugruppe 2' der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist passend zu der männlichen Baugruppe 1' ausgestaltet, indem sie mit Ausnehmungen versehen ist, die im wesentlichen umgekehrt bananen-förmige Oberflächen 16(') und 16a' aufweisen und an jeder Seite der hervorkragenden Schulter 15 angeordnet sind.
- Die zweiteiligen Gelenkflächen 7', 7'a der männlichen Baugruppe (1') der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind gegenseitig axial ausgerichtet und verlaufen mit einer leichten Abwärtsneigung in Richtung auf die kurzen Kanten 5 und 5a der Trageplatte (4). Deren Neigungswinkel α' und β', welche in den Figuren nicht dargestellt aber im wesentlichen ähnlich den Winkeln α und β der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgestaltet sind und innerhalb derselben Grenzen, nämlich zwischen 0º und 50º, vorzugsweise in etwa 10º, variieren, können von den anatomischen Gegebenheiten abhängend variieren.
- Alle Gelenkflächenbereiche 9, 9a; 10', 10a' der männlichen Baugruppe (1') der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind bogenförmig, wobei jede Gelenkfläche einen Sektorwinkel zwischen 10º und 350º, vorzugsweise zwischen 40º und 320º, einschließt.
- Während die zweite bevorzugte Ausbildungsform gleich wirksam in ihrer "Halte"wirkung ist, übertrifft sie die erste bevorzugte Ausführungform insbesondere in Bezug auf die Leichtigkeit einer seitlichen Bewegung.
Claims (14)
1. Künstlicher Gelenkmechanismus zum Gebrauch bei der
Wiederherstellung von Gelenken, wie Hand-, Fingergelenke und
ähnliches, welcher zur Anwendung zwischen in einem Knochen
und/oder einem Gewebe an jeder Seite des Gelenkes veranker
ten Befestigungen ausgelegt ist und gegenseitig in Eingriff
bringbare männliche (1) und weibliche (2) Baugruppen
umfaßt, wobei die männliche Baugruppe (1) zwei
Scharnierstifte mit im wesentlichen bogenförmigen Gelenkflächen, wie
Zylindersektoren (7, 7a), und eine zwischen diesen
angeordnete zentrale Ausnehmung (8) aufweist, diese Stifte
gegenseitig axial ausgerichtet sind und sich von der Ausnehmung
(8) ausgehend erstrecken, die weibliche Baugruppe (2) eine
mittige Ausnehmung (13) mit einer bogenförmigen, diese
umrandenden Oberfläche (14) und zwei Berühroberflächen (16,
16a) zur Zusammenwirkung mit den zylinderförmigen
Gelenkflächen (7, 7a) der männlichen Baugruppe (1) umfaßt, welche
Ausnehmung (13) zentral eine Schulter (15) aufweist, die
für eine Zusammenwirkung mit der zentralen Ausnehmung (8)
der männlichen Baugruppe (1) ausgelegt ist, die männliche
Baugruppe (1) eine Trageplatte (4) aufweist, an welcher die
Schanierstifte vorspringend ausgebildet sind, und die
weibliche Baugruppe (2) eine weitere Trageplatte (12) aufweist,
in welcher die Ausnehmung ((8)) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkflächen (7, 7a) der männlichen Baugruppe (1)
erste, nahe der Ausnehmung (8) angeordnete und von dieser
ausgehend sich erstreckende Gelenkbereiche (9, 9a), deren
Achsen im wesentlichen parallel zur Oberfläche der
Trageplatte (4) ausgerichtet sind, und zweite, an die ersten
Gelenkbereiche (9, 9a) anschließende Gelenkbereiche (10,
10a), deren Achsen mit einer leichten Abwärtsneigung auf
die Trageplatte (4) zu ausgerichtet sind, aufweisen.
2. Gelenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweiten Gelenkbereiche (10, 10a) der Gelenkflächen
(7, 7a) der männlichen Baugruppe (1) verschiedene
Neigungswinkel (α und β) bezüglich der Trageplatte (4) aufweisen.
3. Gelenkmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Neigungswinkel (α, β) zwischen 0º und 50º liegen.
4. Gelenkmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Neigungswinkel (α, β) ungefähr 10º betragen.
5. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die durch die bogenförmigen
Gelenkbereiche (9, 9a; 10, 10a) der Gelenkflächen (7, 7a) der
männlichen Baugruppe (1) abgedeckten Sektorwinkel einen
Winkelbogen zwischen 10º und 350º, vorzugsweise zwischen 40º und
320º einschließen.
6. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweiten Gelenkbereiche (10, 10a)
der Gelenkflächen (7, 7a) der männlichen Baugruppe (1)
verschiedenartige, ausgewählte Oberflächenprofilierungen
aufweisen und zum Zusammenwirken mit den Berühroberflächen
(16, 16a) der Ausnehmung (13) der weiblichen Baugruppe (2)
vorgesehen sind, wobei die Berühroberflächen (16, 16a) eine
den Oberflächenprofilierungen der zweiten Gelenkbereiche
(10, 10a) entsprechende Oberflächenprofilierung aufweisen.
7. Gelenkmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenprofilierungen der zweiten
Gelenkbereiche (10', 10a') im wesentlichen bananen-förmig sind.
8. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die männliche Baugruppe (1) und die
weibliche Baugruppe (2) gegen eine Verschiebung entlang
ihrer zusammenwirkenden Oberflächen gesichert sind.
9. Gelenkmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schulter (15) zur Vermeidung der seitlichen
Verschiebung vorgesehen ist.
10. Gelenkmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die seitliche Verschiebung durch die seitlichen Enden
entweder der männlichen Baugruppe (1) oder der weiblichen
Baugruppe (2) vermieden wird, welche zum Halten der kurzen
Kanten (5, 5a) der männlichen Baugruppe (1) bzw. der kurzen
Kanten der weiblichen Baugruppe (2) entsprechend
ausgebildet sind.
11. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die weibliche Baugruppe (2)
Randbereiche (17, 17a) aufweist, welche zur Begrenzung einer
Beugebewegung mit einer sich an die Scharnierstifte
anschließenden Fläche (Seitenfläche 11) der männlichen
Baugruppe (1) in Kontakt bringbar sind.
12. Gelenekmechanismus nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Randbereiche (17, 17a) im wesentlichen
flache, abgrenzende, an jeder Seite der Ausnehmung (13)
angeordnete Oberflächen sind.
13. Gelenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Baugruppen aus körperverträglichem Material
bestehen.
14. Gelenkmechanismus nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die männliche Baugruppe (1) aus metallischem Material,
vorzugsweise Titan, und die weibliche Baugruppe (2) aus
Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, besteht.
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