DE69105713T2 - Prothetische femorale komponente. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft prothetische femorale Komponenten in Form von Dreifachkompartimenten als Ersatz für die Patellarfacette und die beiden Tibialfacetten des distalen Femurs.
• Es war einige Jahre lang Routine, Komponenten dieser Art zwar nicht ausschließlich, aber doch typischerweise, für den Totalersatz des Kniegelenks in Verbindung mit anderen Komponenten für den Ersatz für die femoralen Facetten der proximalen Tibia und auch der femoralen Facette der Patella zu verwenden. Gegenwärtig besteht jedoch eine gewisse Besorgnis wegen der Fehlerquoten, die aufgrund verschiedener Ursachen in Zusammenhang mit diesen anderen Komponenten auftreten.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Fehlerquoten zu reduzieren. Die Verfolgung dieses Ziels findet ihre Basis in einem laufenden Entwicklungs- und Analyseprogramm, das in den frühen siebziger Jahren begann. Das erste praktische Ergebnis dieses Programms war ein Vorschlag für eine verbesserte Kniegelenkvorrichtung, die in GB-PS 1 534 263 beschrieben ist und die die femorale, die tibiale und die Meniskus-Komponente betrifft, die im Zusammenwirken eine Bewegung ermöglichen, die diejenige des natürlichen Gelenks in Beugung und Streckung und gleichzeitig die Kongruenz an den Gelenkverbindungsstellen der Vorrichtung genau simuliert. Es war ein Merkmal dieses Vorschlags, daß die femoralen Komponenten sphärisch geformte Tibialfacetten haben konnten.
• Eine andere Kniegelenkprothese, die in US-PS 4 215 439 beschrieben ist, umfaßt tibiale Komponenten und eine femorale Komponente in Form eines Dreifachkompartiments, d.h. eine Komponente mit einem Paar einander zugeordneter kondylarer Teile, die durch ein Brückenteil miteinander verbunden sind, das eine patellare Gelenkfläche bildet.
• Die Patentanmeldung FR-A-2 172 104 beschreibt ein prothetisches Knieimplantat mit einer femoralen Komponente, die als Teil eines Rings ausgebildet ist und eine Führungskehle besitzt, um Führungsmittel für ein komplementäres Patellarglied vorzusehen.
• Seit dem in GB-PS 1 534 263 beschriebenen Vorschlag wurde herausgefunden, daß die Tibialfacetten in dem natürlichen Femur tatsächlich einer sphärischen Form sehr nahekommen. In jüngerer Zeit wurde herausgefunden, daß der Sulcus der Trochlea, die Basis der Patellarfacette des distalen Femurs, in der sagittalen Ebene eine kreisrunde gebogene Form sehr genau approximiert. In jüngster Zeit hat sich herausgestellt, daß eine genügend bestimmte Relation zwischen den Abmessungen und Abständen dieser Formen besteht, die es erlaubt, diese in eine femorale Komponente in Form eines Dreifachkompartiments zu übernehmen.
• Ein Vorzug einer solchen Komponente besteht darin, daß sie die Möglichkeiten für den Kniegelenkersatz erweitert und dabei Vorteile erreicht, die denjenigen des erwähnten Patents ähneln, d.h. die Fähigkeit einer genaueren Simulation der natürlichen femoralen Form sowie eine genaue Simulation der natürlichen Bewegung mit einem hohen Grad an Kongruenz an den Gelenkverbindungsstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Herstellung einer solchen Komponente durch Vereinfachung ihrer Geometrie, verglichen mit femoralen Komponenten in Form von Dreifachkompartimenten nach dem Stand der Technik, wie sie zur Zeit verwendet werden, erleichtert wird, wodurch erstere, wenn sie aus Metall hergestellt wird, wie dies üblicherweise der Fall ist, leichter einer maschinellen Endbearbeitung zugänglich ist, während letztere üblicherweise direkt aus einem Gußformteil herauspoliert wird.
• Eine femorale Komponente in Form eines Dreifachkompartiments gemäß der Erfindung umfaßt einen integrierten Körper, der zwei Gelenkflächen bildet, die Seite an Seite im Abstand voneinander angeordnet sind und die Funktionen der betreffenden Tibialfacetten übernehmen sollen, sowie eine weitere Gelenkfläche, die die Funktion der Patellarfacette übernehmen soll, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Gelenkflächen sphärische Form haben, während die weitere Gelenkfläche als Hohlkehle mit kreisrunder gebogener Längsform ausgebildet ist und sich in Längsrichtung zwischen den beiden genannten Gelenkflächen erstreckt, wobei das Krümmungszentrum der kreisrunden gebogenen Längsform, in einer Seitenansicht betrachtet, gegenüber den Krümmungszentren der beiden sphärischen Formen sagittal versetzt ist.
• Was die Dimensionen betrifft, so haben die sphärischen Formen vorzugsweise gleiche Krümmungsradien, und der Radius der kreisrunden gebogenen Form liegt in der gleichen Größenordnung. Nach der derzeitigen Meinung soll der Radius der kreisrunden gebogenen Form normlaerweise größer sein als derjenige der sphärischen Form, und zwar um einen geringen proportionalen Anteil von vorzugsweise etwa 1,2:1.
• Hinsichtlich der räumlichen Dimension fallen die beiden Gelenkflächen, in einer Seitenansicht betrachtet, zusammen, wobei das Krümmungszentrum der gebogenen Form um etwa 0,4R nach oben und um etwa 0,6R nach vorn versetzt ist, wobei R der Krümmungsradius der beiden genannten Gelenkflächen ist. Die gebogene Form ist, in einer sagittalen Richtung betrachtet, im wesentlichen zentral zwischen den sphärischen Formen angeordnet, wobei die Zentren der letzteren einen Abstand von etwa 2,3R haben.
• Der Querschnitt der Hohlkehle kann zur Anpassung an die natürliche Patella oder eine patellare Komponente eine kreisrunde, eine abgerundet dreieckige oder eine andere geeignete Form haben.
• Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden exemplarisch anhand eines ersten Ausführungsbeispiels veranschaulicht, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
• Fig. 1, 2 und 3 zeigen das Ausführungsbeispiel schematisch in einer der Linie 1-1 von Fig. 3 entsprechenden Querschnittsansicht, einer Frontansicht bzw. einer Rückansicht.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Komponente ist allgemein mit 10 bezeichnet und besteht im wesentlichen aus drei Teilen 20, 30, 20.
• Die Teile 20 haben gleiche Form und entsprechen femoralen Komponenten in Form eines Einfachkompartiments gemäß der Patentschrift GB 2 215 610 A. Jedes der Teile besitzt eine sphärische Gelenkfläche 21, die als Tibialfacette dienen soll, sowie eine weitere Fläche 22, die für die Befestigung an dem Knochen geeignet ist. Die Fläche 22 besitzt sphärische und planare Abschnitte 23, 24, wie dies in der genannten Patentschrift beschrieben ist, und kann außerdem einen Stift 25 aufweisen, der in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellt ist. Die Teile 20 haben im wesentlichen Streifenform, sind Seite an Seite im Abstand voneinander angeordnet und durch das Teil 30 miteinander verbunden.
• Das Teil 30 ist ebenfalls im wesentlichen streifenförmig und Seite an Seite zwischen den Teilen 20 angeordnet, relativ zu den Streifenformen jedoch in einer im wesentlichen longitudinalen Richtung versetzt. Das Teil 30 ist in Längsrichtung kreisförmig gebogen und bestimmt eine als Hohlkehle ausgebildete Gelenkfläche 31, die sich auf derselben Seite der Komponente befindet wie die Flächen 21. Die Gelenkfläche 31 dient als Patellarfacette. Diese als Hohlkehle ausgebildete Fläche 31 besitzt eine kreisförmig gebogene Querschnittsform. Die verbleibende Fläche 32 hat eine im wesentlichen zylindrische Form, obwohl der freie Endbereich in 33 zu einer planaren Fläche ausgezogen ist, die gegenüber einer zu den planaren Abschnitten der Flächen 22 parallelen Anordnung leicht divergiert.
• Bei einer Größe dieses Ausführungsbeispiels haben die Radien der sphärischen und der gebogenen Flächen 21 und 31 die Größen 24 mm bzw. 28 mm, wobei die betreffenden Zentren 26 und 34 in vertikaler Richtung einen Abstand von 10 mm und in horizontaler Richtung einen Abstand von 14 mm haben, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und die Zentren 26 einen Abstand von 45 mm haben, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Querschnitt der Fläche 31 hat einen Radius von 25 mm. Die Divergenz zwischen den Flächenteilen 24 und 33 beträgt etwa 3º.
• Diese Details beziehen sich auf andere Abmessungen, die im wesentlichen die dargestellten Proportionen haben, wobei das Teil 30 eine Breite von 25 mm hat, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, und an eine spezielle Kniegröße angepaßt ist. Andere Kniegrößen können auf einer einfachen proportionalen Basis bedient werden. Alternativ können andere Größen lediglich zum Teil proportionale Änderungen bedingen, um den relativen Abstand der Flächen 21 und 31 zu berücksichtigen, jedoch ohne entsprechende Änderungen der Krümmung dieser Flächen.
• Die Anwendung eines Ausführungsbeispiels der beschriebenen Art kann durch entsprechende Modifizierung derjenigen Verfahren erfolgen, wie sie in der oben erwähnten Patentschrift für eine femorale Komponente in Form eines Einfachkompartiments vorgeschlagen werden. Die Teile 20 können auf diese Weise sicher angebracht werden, wobei die Vorbereitung der femoralen Stelle in den betroffenen Bereichen durch einen intramedullaren Nagel als Referenzglied für die relevante Bearbeitung koordiniert wird. Die Vorbereitung der Stelle zur Aufnahme des Teils 30 kann in ähnlicher Weise koordiniert werden, wobei sie rotierendes und ebenes Fräsen mit vorbestimmter Geometrie relativ zu einem solchen Referenzglied, vorzugsweise mit Stirnfräsern, erfordert.
• Die Geometrie des Ausführungsbeispiels erleichtert die Herstellung der Komponente. Dies gilt insbesondere für die Gelenkflächen, deren Endbearbeitung durch einfache individuelle Dreharbeiten um die entsprechenden Zentren erfolgen kann. Dies steht im Gegensatz zu femoralen Komponenten in Form von Dreifachkompartimenten nach dem Stand der Technik, die zur Zeit gebogene Profile benötigen, für welche drei, vier und mehr aufeinanderfolgende unterschiedliche Krümmungen erforderlich sind, die bei jedem Krümmungsübergang glatt ineinander übergehen müssen und die deshalb einem solchen Herstellungsverfahren nicht ohne weiteres zugänglich sind.
• Für die Zwecke eines Totalersatzes des Kniegelenks wird die vorgeschlagene Komponente vorzugsweise in Verbindung mit Tibial- und Meniskus-Komponenten angewendet, die im wesentlichen dem oben erwähnten Patent und insbesondere der ebenfalls anhängigen GB- Patentanmeldung 9013025.3 entsprechen. Auch eine zusammenwirkende patellare Komponente entspricht vorzugsweise dem Gegenstand der ebenfalls anhängigen GB-Patentanmeldung 9018737.8.

Claims (9)

1. Prothetische femorale Komponente (10) in Form eines Dreifachkompartiments

mit einem integrierten Körper, der zwei Gelenkflächen (21) bildet, die Seite an Seite im Abstand voneinander angeordnet sind und die Funktionen der betreffenden Tibialfacetten übernehmen sollen, sowie eine weitere Gelenkfläche (31), die die Funktion der Patellarfacette übernehmen soll,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Gelenkflächen (21) sphärische Form haben, während die weitere Gelenkfläche (31) als Hohlkehle mit kreisrunder gebogener Längsform ausgebildet ist und sich in Längsrichtung zwischen den beiden genannten Gelenkflächen erstreckt, wobei das Krümmungszentrum der kreisrunden gebogenen Längsform, in einer Seitenansicht betrachtet, gegenüber den Krümmungszentren der beiden sphärischen Formen sagittal versetzt ist.

2. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Gelenkflächen (21) gleichen Krümmungsradius haben und daß der Radius der kreisrunden gebogenen Form in der gleichen Größenordnung liegt.

3. Komponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der kreisrunden gebogenen Form um einen kleinen Betrag größer ist als der Krümmungsradius der beiden genannten Gelenkflächen (21).

4. Komponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Radien etwa 1,2:1 beträgt.

5. Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Gelenkflächen (21), in einer Seitenansicht betrachtet, zusammenfallen.

6. Komponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Gelenkfläche (31) zentral zwischen den beiden genannten Gelenkflächen (21) angeordnet ist.

7. Komponente nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Krümmungszentrum (34) der weiteren Gelenkfläche (31) relativ zu den Krümmungszentren der beiden genannten Gelenkflächen (21), in einer Seitenansicht betrachtet, um etwa 0,4R bzw. 0,6R über bzw. vor diese versetzt ist, wobei R der Krümmungsradius der beiden genannten Gelenkflächen ist.

8. Komponente nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Krümmungszentren (26) der beiden genannten Gelenkflächen etwa 2,3 mal so groß ist wie der zugehörige Krümmungsradius.

9. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlkehle ausgebildete weitere Gelenkfläche (31) eine kreisrunde gebogene Querschnittsform hat.