Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenk-Endoprothese mit einem Femurteil, einem Tibiateil und einem zwischen Femur- und Tibiateil angeordneten Lagerkörper aus Kunststoff, insbeson¬ dere Polyethylen, wobei der Lagerkörper an einer dem Femurteil zugewandten kugelschalenförmigen Lagerfläche des Tibiateils gleitlagernd abgestützt ist.

Eine derartige Kniegelenk-Endoprothese ist aus der US-A- 4 224 696 bekannt. Diese Kniegelenk-Endoprothese erlaubt sowohl eine Drehbewegung als auch Verschiebebewegung des

Lagerkörpers auf der Tibia-Lagerfläche mit. der Folge, daß ein nahezu naturgetreuer Bewegungsablauf des Kniegelenks erhalten wird. Mangels konstruktiver Maßnahmen ist bei der bekannten Kniegelenk-Endoprothese jedoch keine exakte Dreh- und Längs- führung des Lagerkörpers gewährleistet. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß der Lagerkörper über die Tibia-Lager¬ fläche bzw. Tibiaplatte nach vorne oder hinten "hinausschaukelt" .

Es sind daneben auch Kniegelenk-Endoprothesen bekannt, die nur eine Rotation des Lagerkörpers relativ zur Tibia-Lager¬ fläche ermöglichen, dagegen keine Transversalverschiebung (T.A.C.K. Kniegelenk-Prothesensystem der Firma aldemar Link GmbH & Co., Hamburg, Prospekt 736 d-en 3.92) . Bei dieser Kniegelenk-Prothese wird zwar ein relativ unkomplizierter

Aufbau erreicht; da das Kniegelenk aber nur eine Rotation des Lagerkörpers zuläßt, kann die natürliche Bewegung nur teil¬ weise nachgebildet werden. Andererseits sind Maßnahmen vorge-

sehen, die den Lagerkörper in Anlage an der Tibia-Lagerfläche halten. Bei zu starker Drehbewegung besteht jedoch wiederum die Gefahr, daß das Femurteil vom Lagerkörper abhebt mit der möglichen Folge einer unerwünschten Luxation.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniegelenk-Endoprothese der eingangs genannten Art so weiter¬ zubilden, daß eine exakte Dreh- und Längsführung gewährlei¬ stet ist. Des weiteren soll ein "Hinausschaukeln" des Lager- körpers über die Tibia-Platte hinaus sicher vermieden werden.

Gleichzeitig soll aber erreicht werden, daß, ähnlich wie beim natürlichen Knie, der Flexionswiderstand mit zunehmender Flexion bzw. Kniebeugung nicht zunimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei die Unter¬ ansprüche bevorzugt konstruktive Details betreffen. Besonders erwähnenswert erscheint jedoch die Konstruktion gemäß Anspruch 2, wonach der zapfen- oder stiftartige Anschlag durch eine in die Tibia-Lagerfläche einschraubbare Kopfschraube gebildet ist, deren Kopf den Lagerkörper auf der Tibia-Lagerfläche hält. Besonders vorteilhafte Details sind noch in den Ansprüchen 9 und 10 beschrieben, die ein "Hinausschaukeln" des Lagerkörpers über die tibiale

Lagerfläche hinaus verhindern; gleichzeitig ist durch die erfindungsgemäße Neigung der tibialen Lagerfläche erreicht, daß der Beugewiderstand auch in der Endphase der Kniebeugung bzw. Flexion relativ gering bleibt, insbesondere in Verbindung mit einem Femurteil mit nach hinten zunehmend kleiner werdendem Radius.

Von Bedeutung ist auch das in den Ansprüchen 13 und 14 beschriebene Instrumentarium in Verbindung mit einer tibialen Lagerfläche gemäß Anspruch 12.

Nachstehend wird eine Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kniegelenk-Endoprothese anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Kniegelenk-Endoprothese gemäß Erfindung im eingesetzten Zustand;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kniegelenk-Endoprothese nach Fig. 1;

Fig. 3 die Tibia-Lagerfläche in Draufsicht;

Fig. 4 einen zwischen Femurteil und Tibiateil eingefügten Lagerkörper aus Kunststoff, insbesondere Polyethylen, in Draufsicht;

Fig. 5 den Lagerkörper gemäß Fig. 4 in Vorderansicht unter Darstellung verschiedener Höhen und Breiten;

Fig. 6 den Lagerkörper gemäß den Fig. 4 ^' und 5 in

Seitenansicht, ebenfalls unter Darstellung verschiedener Höhen;

Fig. 7 eine Halteschraube für den Lagerkörper gemäß den Fig. 4 bis 6 auf der Tibia-Lagerfläche gemäß

Fig. 3;

Fig. 8 ein Instrument zur Vorbereitung der Tibia für die Implantation des Tibiateils der Kniegelenk- Endoprothese gemäß Erfindung, in perspektivischer

Ansicht;

Fig. 9 einen Teil des Instruments gemäß Fig. 8 in perspektivischer Ansicht; und

Fig. 10 eine tibiale Knochenfräse in Seitenansicht.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kniegelenk-Endoprothese besteht aus einem Femurteil 10, Tibiateil 11, und einem zwi¬ schen Femur- und Tibiateil angeordneten Lagerkörper 12 aus Kunststoff, insbesondere Polyethylen. Femurteil 10 und Tibia¬ teil 11 sind in an sich bekannter Weise durch Dorne 13, 14 bzw. 15 mit dem Oberschenkel -bzw. Schienbein-Knochen verbun¬ den. Das Femurteil umfaßt des weiteren einen sogenannten Femurschlitten 16 mit zwei konvex gewölbten Gleitflächen 17, 18, die im implantierten Zustand mit komplementären konkaven Gleitflächen an der Oberseite des Lagerkörpers 12 korrespon¬ dieren derart, daß zwischen Lagerkörper 12 und Femurschlitten 16 eine sogenannte Roll-Gleit-Bewegung stattfindet.

An dem dem Femurteil 10 zugewandten Ende des Tibiateils 11 ist eine Tibia-Lagerplatte 19 befestigt. Die dem Femurteil 10 zugewandte Tibia-Lagerfläche 20 ist kugelschalenförmig bzw. sphärisch gewölbt. In entsprechender Weise ist die der Lagerfläche zugeordnete Unterseite des Lagerkörpers 12 ausge- bildet, so daß der Lagerkörper 12 ohne Gefahr eines Abhebens auf der Tibia-Lagerfläche sowohl drehbar als auch in Knie- Beuge-Ebene verschiebbar abgestützt ist. Um eine seitliche Verschiebung des Lagerkörpers 12 aus der Knie-Beuge-Ebene heraus zu vermeiden, ist der Lagerkörper 12 auf der Tibia- Lagerfläche 20 geführt. Zu diesem Zweck steht an der Tibia- Lagerfläche 20 ein zapfenartiger Anschlag 21 vor, der in eine langlochartige Öffnung 22 an der der Tibia-Lagerfläche 20 zugewandten Stütz- bzw. Gleitfläche der Lagerkörpers 12 eintritt, so wie dies in den Fig. 1 und 2 erkennbar ist. Der zapfenartige Anschlag 21 ist auf die Tibia-Lagerfläche 20 aufgeschraubt (siehe Schraubgewinde 23 in den Fig. 1 und 2) . Des weiteren ist die obere bzw. dem Femurteil 10 zugewandte Seite des Zapfens 21 halbkugelförmig ausgebildet. Der Quer¬ schnitt und die inneren Ecken der langlochartigen Öffnung bzw. Ausnehmung 22 im Lagerkörper 12 sind an die Kontur des Anschlagzapfens 21 angepaßt. Damit wird ein seitliches Spiel

zwischen Lagerkörper 12 und Tibiateil 11 vermieden bzw. eine exakte Führung zwischen Lagerkörper 12 und Tibiateil 11 in Knie-Beuge-Ebene erhalten. Des weiteren wird durch die geschilderte Form des Anschlagzapfens 21 ein Verdrehen des Schienbeins relativ zum Oberschenkel nicht behindert.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist die Tibia-Lagerplatte 19 in Draufsicht asymmetrisch ausgebildet. Der Lagerkörper 12 weist entsprechend Fig. 4 in Draufsicht einen etwa nierenförmigen Umriß auf. Er ist einstückig aus Kunststoff, insbesondere

Polyethylen hergestellt. Die den konvexen Gleitflächen 17, 18 des FemurSchlittens 16 zugeordneten Lagerschalen sind in Fig. 4 mit der Bezugsziffer 24 gekennzeichnet. Die anhand der Fig. 1 und 2 erwähnte langlochartige Öffnung 22 im Lagerkörper 12 ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 als durch¬ gehender Durchgang 25 ausgebildet. Durch diesen Durchgang läßt sich der Gewinde- und Schaftteil einer Kopfschraube 26 hindurchführen, wie sie beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist. Die Kopfschraube 26 wird in die Tibia-Lagerplatte 19 bzw. deren Lagerfläche 20 eingeschraubt. Die entsprechende Gewindebohrung ist in Fig. 3 mit der Bezugsziffer 27 gekennzeichnet. Der komplementäre Gewindeabschnitt der Kopfschraube 26 ist in Fig. 7 mit der Bezugsziffer 28 verse¬ hen. Der Schraubenkopf 29 weist entsprechend Fig. 7 die Form einer Linse auf. Dieser Schraubenkopf ist im montierten

Zustand entsprechend Fig. 5 gegenüber den Lagerschalen 24 des Lagerkörpers 12 versenkt. Eine Kollision mit dem Femurschlit¬ ten 16 ist damit ausgeschlossen. Die Unterseite des Schrau¬ benkopfes 29 liegt an einem inneren Rand 30 des Durchgangs 25 an, so daß durch die Kopfschraube 26 der Lagerkörper 12 spielfrei auf der Lagerfläche 20 der Tibia-Lagerplatte 19 gehalten ist. Zwischen dem Schraubenkopf 29 und Gewinde¬ abschnitt 28 der Kopfschraube 26 ist entsprechend Fig. 7 noch ein zylindrischer Abschnitt 31 vorhanden, welcher an der seitlichen Begrenzung des langlochartigen Durchgangs 25

spielfrei anliegt, so daß eine exakte Führung des Lager¬ körpers 12 in Knie-Beuge-Ebene gewährleistet ist.

Die Schraube 26 kann statt des Gewindeabschnitts 28 ein Innengewinde aufweisen, mit dem die Schraube 26 auf einen Gewindezapfen am oberen Ende des tibialen Doms 15 aufschraubbar ist.

Die Linien 32 in Fig. 5 und Fig. 6 deuten einen unterschiedlich hohen Lagerkörper 12 an, während die Linien 33 die möglichen Breiten des Lagerkörpers 12 erkennen lassen. Insofern handelt es sich um die zeichnerische Darstellung unterschiedlicher Größen des Lagerkörpers 12 in Höhe und Breite.

Die untere Begrenzungsfläche 34 des zylindrischen Abschnitts 31 der Kopfschraube 26 ist plan. Zur Anpassung an die konkav gewölbte Tibia-Lagerfläche 20 ist ein einseitig konvex gewölbter Ring zwischengeschaltet.

Sämtliche Teile mit Ausnahme des Lagerkörpers 12 bestehen vorzugsweise aus Titan oder einer Titanlegierung. Die Lager¬ flächen können zusätzlich mit einer Keramik-Schicht versehen sein.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei noch erwähnt, daß im Rahmen der beschriebenen Kniegelenk-Endoprothese von ganz wesentli¬ cher Bedeutung die nach hinten unten geneigte Lage der kugel¬ schalenförmigen Lagerfläche 20 ist. Der Neigungswinkel gegen- über der Horizontalen ist mit a gekennzeichnet. Der Winkel ß zwischen der kugelschalenförmigen Lagerfläche 20 und der Tibiaächse, die mit der geometrischen Mittellängsachse 37 des tibialen Doms 15 zusammenfällt, ist um den Winkel α kleiner als 90°. Der Neigungswinkel beträgt vorzugsweise 5 bis 15°, insbesondere etwa 10°. Dementsprechend beträgt der Winkel ß 75° bis 85°, insbesondere etwa 80°. Die Neigung der kugel-

schalenförmigen Lagerfläche 20 wird definiert durch die Neigung der Verbindungsgeraden zwischen den beiden Endpunkten der Lagerfläche in Knie-Beuge-Ebene (in Fig. 2 Zeichenebene) . Dementsprechend ist auch der geometrische Mittelpunkt 36 der kugelschalenförmigen Lagerfläche 20 des Tibiateils 11 gegen¬ über der Mittellängsachse 37 des tibialen Doms 15, die mit der Tibiaächse und dementsprechend mit der Mittellängsachse der gestreckten Kniegelenk-Endoprothese bzw. Kniegelenk-Endo¬ prothese in Streckstellung zusammenfällt, nach hinten versetzt. Durch die beschriebene Neigung der kugelschalen¬ förmigen Lagerfläche 20 des Tibiateils 11 nach hinten unten ist gewährleistet, daß der Flexionswiderstand in der Endphase der Knie-Beugung nicht zunimmt, so wie dies auch beim natürlichen Knie der Fall ist. Durch die Sphärizität der Lagerfläche 20 ist darüber hinaus gewährleistet, daß in der Knie-Beuge-Endstellung noch ein ausreichender Widerstand gegen ein Abgleiten des Lagerkörpers über den hinteren Rand der Lagerfläche hinaus vorhanden ist.

Darüber hinaus ist der tibiale Dorn 15 relativ zur Mittel¬ längsachse der kugelschalenförmigen Lagerfläche 20 des Tibia¬ teils 11 nach vorne versetzt (siehe ebenfalls Fig. 2) . Auch diese Relativlage zwischen kugelschalenförmiger Lagerfläche 20 und Dorn 15 nähert das proximale Ende der Tibia dem natür- liehen Kniegelenk. Vor allem ist die Krafteinleitung in die Tibia dann senkrecht zu den Implantat-Anlageflächen, so daß auch nach längerem Gebrauch eine Lockerung des Tibiateils unwahrscheinlich ist. Die Krafteinleitung in die Tibia ist optimal.

Die vorgenannten Maßnahmen und sich daraus ergebenden Vor¬ teile sind dem Stand der Technik nach der eingangs erwähnten US-A-4 224 696 ebenfalls nicht entnehmbar.

Wie bereits oben erwähnt, ist die tibiale Lagerfläche 20 durch eine kugelschalenformig geformte Platte gebildet, deren

Dicke etwa 1,0 bis 2,0 mm beträgt. Durch diese Maßnahme wird es möglich, am proximalen Ende der Tibia nur ein Minimum an Knochenmaterial zu entfernen. Es ist jedoch notwendig, das proximale Ende der Tibia entsprechend konkav zu formen. Zu diesem Zweck wird ein Instrument entsprechend Fig. 8 vorge¬ schlagen, welches gekennzeichnet ist durch ein Schlaggerät 43 mit einem distalen Tibia-Formteil 38 und einer proximalen Schlagfläche 39, wobei das distale Tibia-Formteil 38 eine konvex gewölbte Formfläche 40 zur entsprechend konkaven Formung des proximalen Endes der Tibia aufweist. Das Tibia- Formteil 38 ist am proximalen Ende des Schlaggeräts 43 in Richtung des Pfeiles 44 aufsteckbar. Die Schlagfläche 39 befindet sich exakt oberhalb der Formfläche 40, so daß durch ein oder mehrere Schläge auf die Schlagfläche 39 mit einem Hammer oder dgl. Schlagwerkzeug die Spongiosa an der proxi¬ malen, zunächst planen Schnittfläche der Tibia entsprechend konkav geformt werden kann, und zwar so, daß die Tibia- Lagerplatte 19 exakt einpaßbar ist, so wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

Nach Formung der proximalen Schnittfläche der Tibia mittels des stempelartigen Formteils 38 wird durch dieses hindurch mittels eines Knochenfräsers eine Bohrung für den tibialen Dorn 15 hergestellt. Zu diesem Zweck ist im Tibia-Formteil 38 eine Bohrung 41 zur Führung der erwähnten Knochenfräse 42 entsprechend Fig. 10 ausgebildet. Die Bohrung 41 ist so pla¬ ziert, daß die tibiale Dornbohrung in exakter Zuordnung zur Lagerfläche 20 des zu implantierenden Tibiateils 11 herstell¬ bar ist. Zur Fixierung des Tibia-Formteils 38 am Schlaggerät 43 weist das Tibia-Formteil 38 zwei Querschlitze 45 auf, von denen in Fig. 8 nur einer sichtbar ist. In diese Querschlitze 45 sind komplementäre Haltegabeln 46 des Schlaggerätes 43 einführbar. In die Querschlitze 45 lassen sich auch entspre¬ chend flach geformte Schenkel 47 eines U-förmigen Halters 48 hineinschieben. Mittels des Halters 48 kann das Tibia-Form¬ teil 38 in Position gehalten werden, um dann durch die Boh-

rung 41 hindurch mittels des Knochenfräsers 42 die tibiale Dombohrung auszubilden. Der Fräsabschnitt des Knochenfräsers

42 ist, wie Fig. 10 erkennen läßt, kegelspitzartig ausgebil¬ det und mit der Bezugsziffer 49 gekennzeichnet.

Um die Schlagkraft von der Schlagfläche 39 des Schlaggeräts

43 auf das Tibia-Formteil 38 zu übertragen, weist das distale Ende des Schlaggerätes 43 eine vorstehende Nase 50 auf. Diese Nase 50 liegt bei aufgestecktem Tibia-Formteil 38 an dessen Oberseite an. Damit wird der Schlag von der Schlagfläche 39 über den Schaft und die erwähnte Nase 50 des Schlaggerätes 42 auf das Tibia-Formteil 38 übertragen.

In Fig. 2 ist auch noch mit den Worten "hinten" und "vorne" die hintere und vordere Seite des Kniegelenks gezeigt. Daraus wird auch erkennbar, daß der Radius des "hinteren" Teils der konvexen Gleitflächen 17, 18 des FemurSchlittens 16 kleiner ist als der Radius des "vorderen" Teils der erwähnten Gleit¬ flächen. Auch aus diesem Grunde ist es für die Kinematik vor- teilhaft, wenn die kugelschalenförmige Lagerfläche 20 des

Tibiateils nach hinten unten geneigt ist, so wie dies Fig. 2 zeigt.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie ein¬ zeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.