DE112005000431T5

DE112005000431T5 - Modulare Knieprothese

Info

Publication number: DE112005000431T5
Application number: DE112005000431T
Authority: DE
Inventors: Edward J. Duxbury Cheal; George B. Duxbury Cipolletti; James H. Edmond Henry
Original assignee: Omni Life Science Inc
Current assignee: Omni Life Science Inc
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2007-02-22
Also published as: WO2005082039A3; US8277513B2; WO2005082039A2; US20100262253A1; AU2005216267B2; AU2005216267A1; US20050203629A1; US7753960B2

Abstract

Gelenkprothese umfassend:
einen Schienbein-Pfannenteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das proximale Ende des Schienbeins ersetzt, und der umfasst
eine Bohrung mit einer Innenabmessung und Form, um den Kopplungsteil aufzunehmen;
einen Schienbein-Basisteil umfassend
eine distale Oberfläche, die so geformt ist, dass sie mit der proximalen Oberfläche des Schienbein-Pfannenteils zusammenpasst;
eine proximale Geometrie, die so geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Gelenkteil zu befestigen ist; und
eine Bohrung mit einer Innenabmessung und Form, um den Kopplungsteil aufzunehmen;
einen Schienbein-Gelenkteil umfassend
eine proximale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Oberschenkelteil ein Gelenk bildet;
eine distale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Basisteil zu befestigen ist; und
eine Öffnung oder einen anderen Mechanismus, durch die oder den der Zusammenbau des Kopplungsteils mit dem Schienbein-Basisteil und dem Schienbein-Pfannenteil ermöglicht wird;...

Description

EINBEZIEHUNG DURCH BEZUGNAHME
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Vorzüge der vorläufigen Anmeldung Nummer 60/547,627, auf die hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen implantierbaren Gegenstand, der besonders zur Verwendung als künstliche Gelenkprothese geeignet ist, und insbesondere auf eine Prothese, die als Bestandteil eine Pfanne hat, die durch den Röhrenabschnitt des Schienbeinknochens getragen wird, beispielsweise die Schienbeinkomponente einer Knieprothese.
Beschreibung des Standes der Technik
Künstliche Kniegelenkprothesen werden heutzutage weitgehend verwendet, wobei sie die Mobilität von Patienten wieder herstellen, die durch eine Vielzahl von Zuständen beeinträchtigt sind, insbesondere durch Arthritis. Die befriedigende Arbeitsweise dieser Vorrichtungen kann nicht nur durch das Design der Prothese selbst, sondern auch durch die endgültige Anordnung und die räumliche Orientierung der implantierten Komponenten sowohl einzeln als auch in Kombination beeinflusst werden. Eine nichtordnungsgemäße Anordnung oder Orientierung von einer oder mehreren Komponenten der Vorrichtung oder eine nicht ordnungsgemäße Anpassung an die Anatomie des Patienten kann das Ziel nachteilig beeinflussen, die klinischen biomechanischen Eigenschaften und die Funktion des Gelenks wieder herzustellen.
Es gibt mehrere allgemeine Typen von Ersatzprothesen für das gesamte Kniegelenk mit einer fixierten Lagerung, einer mobilen Lagerung und einer rotierenden Plattform sowohl bei gelenkartigen als auch halbstarren Designs. Der hauptsächliche Unterschied zwischen den Designs mit fixierter Lagerung und den Designs mit mobiler Lagerung und rotierender Plattform besteht darin, dass die Designs mit mobiler Lagerung und rotierender Plattform bis zu einem gewissen Grad die Bewegung der Schienbeinpfanne von der Bewegung der Komponenten entkoppelt, die sich gelenkartig mit der Oberschenkelkomponenten bewegt. In einem typischen Design mit rotierender Plattform kann sich beispielsweise die Kunststoff-Gelenkkomponente frei um eine Achse drehen, die etwa parallel zu der Längsachse des Schienbeins ist, während die Schienbeinpfanne gegenüber dem Schienbein stationär bleibt.
Die Positionierung der Vorrichtung einschließlich der Rotationsausrichtung der Schienbeinkomponenten relativ zu der Oberschenkelkomponenten beeinflusst die biomechanischen Eigenschaften des Gelenks. Die ordnungsgemäße Rotationsausrichtung der Pfanne auf dem Schienbein gestattet eine größere Abdeckung des Röhrenabschnitts des Knochens mit vollständigerer Knochenabstützung der Pfanne und einem geringen oder keinem Überhang. Die ordnungsgemäße Rotationsausrichtung der Schienbein-Gelenkoberfläche mit der Oberschenkel-Gelenkoberfläche ermöglicht es diesen Komponenten, in der Weise als Gelenk zu wirken, in der sie ausgelegt wurden, und auf diese Weise wird die Kontaktfläche zwischen den Gelenkoberflächen auf ein Maximum gebracht, und die Kontaktbeanspruchungen bei einem vorgegebenen Beugungswinkel und bei vorgegebenen Gelenklastwerten wird auf ein Minimum gebracht, und dadurch wird der Abrieb der Gelenkoberflächen auf ein Minimum gebracht. Während die Designs mit rotierender Plattform und mit mobiler Lagerung die Schienbeinpfanne und die Gelenkoberflächenausrichtungen entkoppeln können, verwenden diese Designs eine zusätzliche Gelenkbewegung zwischen der Kunststoff-Schienbeingelenkkomponenten und der metallischen Tragepfanne, die eine mögliche Quelle für Materialabrieb ist. Es ist daher erwünscht, eine Komponente bereitzustellen, die die Rotationsausrichtung der Pfanne mit dem proximalen Schienbein von der Ausrichtung der Schienbein-Lagerkomponenten zu der Oberschenkelkomponenten entkoppelt und es damit ermöglicht, sowohl eine optimale Gelenkbewegung als auch eine sichere Verbindung unabhängig voneinander ohne eine zusätzliche Metall-Kunststoff-Gelenkbewegung zu erreichen, die bei Designs mit mobiler Lagerung und rotierender Plattform vorhanden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Aspekt der vorliegenden, allgemeinen Erfindung, eine Komponente bereitzustellen, die so ausgelegt ist, dass die Gelenkoberfläche-Rotationsausrichtung der Schienbeinkomponen ten unabhängig von der Rotationsposition des Scheinbeinteils möglich ist, der in direktem Kontakt mit dem Schienbein steht.
Die vorstehenden Aspekte können durch eine Gelenkprothese erreicht werden, die umfasst (a) einen Schienbein-Pfannenteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das proximale Ende des Schienbeins ersetzt, und die (b) eine Bohrung mit einer Innenabmessung und Form hat, um den Kopplungsteil aufzunehmen; (c) einen Schienbein-Basisteil, der (d) eine distale Oberfläche hat, die so geformt ist, dass sie mit der proximalen Oberfläche des Schienbein-Pfannenteils zusammenpasst; (e) eine proximale Geometrie, die so geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Gelenkteil zu befestigen ist; und (f) eine Bohrung mit einer Innenabmessung und Form, um den Kopplungsteil aufzunehmen; (g) einen Schienbein-Gelenkteil, der (h) eine proximale Oberfläche hat, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Oberschenkelteil ein Gelenk bildet; (i) eine distale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Basisteil zu befestigen ist; und (j) eine Öffnung oder einen anderen Mechanismus, durch den der Zusammenbau des Kopplungsteils mit dem Schienbein-Basisteil und dem Schienbein-Pfannenteil ermöglicht wird; (k) einen Kopplungsteil, der (l) einen distalen Passabschnitt, der so dimensioniert und geformt ist, dass er im Innern der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil aufgenommen wird, (m) einen proximalen Passteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er in der Bohrung in dem Schienbein-Basisteil aufgenommen wird; und (n) einen Oberschenkelteil aufweist, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das distale Ende des Oberschenkels ersetzt, und der eine Außenfläche hat, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Schienbein-Gelenkteil ein Gelenk bildet.
Diese und andere Aspekte und Vorteile, die im folgenden einleuchtend werden, sind in den Details der Konstruktion und der Arbeitsweise enthalten, wie im folgenden in mehr Detail beschrieben und beansprucht wird, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die Bestandteil davon bilden, wobei gleiche Bezugszahlen sich durchgehend auf gleiche Teile beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Struktur und die Arbeitsweise verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden aus der folgen den Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ersichtlich und leichter verständlich, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu nehmen ist, in denen:
1 eine Explosionsdarstellung der Prothesevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Schnittdarstellung durch einen Teil der Prothesevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
3 die Prothesevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Lagerteil (Gelenk- und Basisabschnitte) in einer von vielen möglichen, zusammengebauten Positionen gezeigt ist, in diesem Fall um 10° relativ zu dem Pfannenteil gedreht;
4 eine Explosionsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Prothesevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Schnittdarstellung durch einen Teil des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels ist;
6 eine Detaildarstellung von 5 ist, wobei der Bereich des Details durch einen Kreis (C) in 5 dargestellt ist;
7 eine Explosionsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Prothesevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine Schnittdarstellung durch einen Teil des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels ist; und
9 eine Detaildarstellung von 8 ist, wobei der Bereich des Details durch den Kreis (C) in 8 gezeigt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es wird nun im Detail auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, in denen gleiche Bezugszahlen sich durchgehend auf gleiche Elemente beziehen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schienbeinkomponente einer Knie-Austauschprothese sowohl für zementierte als auch zementlose Anwendungswelle; die Erfindung ist jedoch auch auf andere implantierbare Prothesen, beispielsweise Knöchel, Finger und Ellenbogen anwendbar, die alle einen Pfannenteil aufweisen, um eine oder beide Seiten eines Gelenks mit einer neuen Oberfläche zu gestalten. Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, indem sie eine optimale Dimensionierung und Anordnung zur Verwendung in einem künstlichen Knie gestattet, und als solches bezieht sich diese Beschreibung auf eine Knieprothese.
Die Komponenten, die diese Vorrichtungen bilden, sind so ausgelegt, dass der Zusammenbau der Komponenten entweder vor der Implantation, beispielsweise auf einem Nebentisch während des chirurgischen Eingriffs, durchgeführt werden kann, oder alternativ kann der Zusammenbau in einer nacheinander ablaufenden Weise ausgeführt werden, wobei jeder Teil unabhängig während der Implantation zusammengefügt wird, um die Vorteile der unabhängigen Positionierung der einzelnen Unterkomponenten dieser Vorrichtung in dem Gelenk zu maximieren. Der Gelenkteil der Schienbeinkomponente kann fest an seiner Stelle angeordnet werden, oder er kann so belassen werden, dass er sich nach der Implantation frei dreht, wobei Metall-auf-Metall-Lagerflächen für die Rotationsbewegung verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann dadurch erreicht werden, dass die Schienbeinpfanne und die Schienbein-Lagerabschnitte entkoppelt werden, was zwei oder mehrere, separate Teilen zur Folge hat. Der Scheinbein-Gelenkteil schwenkt mit dem Oberschenkelteil, der in direktem Kontakt mit dem Oberschenkel ist, um einen funktionalen Ersatz des Kniegelenks bereitzustellen. Der Schienbein-Basisteil trägt diesen Scheinbein-Gelenkteil, und der Schienbein-Pfannenteil trägt seinerseits den Scheinbein-Basisteil. Der Schienbein-Gelenkteil ist in direktem Kontakt mit dem proximalen Schienbein. Der Schienbein-Gelenkteil und der Scheinbein-Basisteil können während der Herstellung vorher zusammengesetzt sein, oder sie können durch den Benutzer (Chirurgen) lösbar miteinander verbunden werden, wobei der Schienbein-Lagerteil gebildet wird. Der Benutzer kann, um eine Rotationsausrichtung des Gelenkteils unabhängig und relativ zu dem Pfannenteil zu gestatten, den Schienbein-Lagerteil mit dem Schienbein-Pfannenteil kombinieren. Dadurch wird eine zusätzliche, variable Positionierung unabhängig von der erreicht, die nach dem Einsetzen des Pfannenteils erreicht wird. In einem Ausführungsbeispiel kann der Schienbein-Lagerteil mit dem Pfannenteil in einem Bereich von Rotationspositionen verriegelt werden, um die gewünschte Rotationsausrichtung mit der Oberschenkelkomponente zu erreichen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann sich der Schienbein-Lagerteil nach dem Zusammenbau frei in Bezug auf den Schienbein-Pfannenteil drehen. Durch Verändern der Formen des Lagerteils kann eine Vielzahl von klinischen Bedürfnissen und Situationen angegangen werden, beispielsweise eine zusätzliche Dicke für den Lagerteil, um das weiche Gewebe ordnungsgemäß zu spannen. Die Größen des Pfannenteils und des Oberschenkelteils können zum Zwecke eines ordnungsgemäßen Passsitzes mit dem Schienbein beziehungsweise dem Oberschenkel auch unabhängig voneinander ausgewählt werden, während die Größenanpassung zwischen dem Schienbein-Gelenkteil und dem Oberschenkelteil beibehalten wird. Viele unterschiedliche, klinische Situationen können einfacher dadurch angesprochen werden, dass die geeignete Kombination von Schienbeinpfanne, Basis- und Gelenkteilen und Oberschenkelteilen verwendet wird.
Ein zylindrischer Passsitz-Kopplungsmechanismus zwischen dem Schienbein-Basisteil und dem Oberschenkelpfannenteil liefert eine reproduzierbare Festigkeit und Geometrie der Anordnung zwischen den beiden Teilen; dieser Kopplungsmechanismus erfordert nur eine axiale Bewegung des Kopplungsmechanismus, wobei der vollständige Zusammenbau dadurch definiert ist, dass der Basisteil in dem Pfannenteil sitzt, was durch die Verwendung eines abgeschrägten Kopplungsmechanismus nicht erreicht werden könnte. Der Kopplungsmechanismus selbst ist entweder einstückig mit dem Basisteil ausgeführt oder wird mit einem separaten Teil erreicht, der mit den Basis- und Pfannteilen zu koppeln ist. Wenn der Kopplungsmechanismus vollständig zusammengebaut ist, sind die resultierende Festigkeit der Vorrichtung und die axiale Position des Basisteils relativ zu dem Pfannenteil von dem Design und den Herstellungstoleranzen abhängig, und sie sind nicht von der Größe der Kraft abhängig, die während des Zusammenbaus aufgewendet wird, im Gegensatz zu Kopplungsmechanismen mit einer Schräge und/oder einem Gewinde.
Aufgrund des Ausmaßes der zur Verfügung stehenden Optionen und aufgrund des Wunsches, dass ein Systemansatz eine Vielzahl von klinischen Situationen mit einer begrenzten Anzahl von Komponenten ansprechen soll, wird der Verbindungsmechanismus zwischen den Komponenten vereinfacht, und er ist den Komponenten gemeinsam, was zu einem zuverlässigen, kostenbewussteren und benutzerfreundlichen Mechanismus führt, um die Komponenten entweder vor, unmittelbar vor oder während der Implantation zu verbinden.
Wie in 1 gezeigt ist, gibt es einen Pfannenteil 1 der Vorrichtung, der der Teil ist, der die Schnittstelle zu dem proximalen Ende des Schienbeins bildet. Der Pfannenteil 1 ist unabhängig von dem Scheinbein-Basisteil 2, wobei die beiden Teile durch den Befestigungsmechanismus, der in 2 gezeigt ist, miteinander zusammengefügt und verbunden sind. Der Schienbein-Gelenkteil 3 ist fest an dem Basisteil 2 befestigt, wobei sie zusammen den Schienbein-Lagerteil bilden. Der Schienbein-Lagerteil 3 ist gelenkig mit dem Oberschenkelteil 4 verbunden, um den funktionalen Knieersatz zu vervollständigen. Wahlweise kann der Knieersatz einen Kniescheibenabschnitt (nicht gezeigt) umfassen, um die Kniescheibe neu zu bilden oder zu ersetzen, der mit dem Oberschenkelabschnitt eine Schwenkbewegung ausführt. Der Zusammenbau der Vorrichtung ist zeitlich nicht beschränkt, indem der Zusammenbau vor dem chirurgischen Eingriff, unmittelbar vor der Implantation oder während der Implantation erfolgen kann.
Der distale Abschnitt der Schienbeinpfanne kann einen oder mehrere Zapfen 10, Rippen 11, Noppen oder andere geometrische oder Oberflächenmerkmale umfassen, um das Schienbein zu stabilisieren. Eine Bohrung 7 ist mittig auf dem proximalen Ende der Pfanne angeordnet, wobei die Mittelachse senkrecht zu der proximalen Oberfläche 5 der Pfanne orientiert ist. Die Bohrung 7 kann ein Gewinde oder andere Merkmale 12 umfassen, um eine Schraube, einen Bolzen, einen Zapfen oder dergleichen aufzunehmen, die entfernbar an dem Pfannenteil 1 angreifen können. Solch eine Stange oder dergleichen kann als Teil einer Zusammenbauvorrichtung verwendet werden, um eine Zusammenbaukraft auf die Pfanne auszuüben, während die Vorrichtung eine entgegengesetzte Kraft auf den Lagerteil ausübt, um den Lagerteil unter Krafteinwirkung mit dem Pfannenteil zusammenzubauen. Die Bohrung 7 kann auch als ein Mechanismus dienen, um die Pfanne von dem Knochen zu entfernen, in den die Pfanne implantiert ist, wobei ein geeignetes Instrument verwendet wird, das lösbar an der Pfanne angreift.
Der Basisteil 2 ist unabhängig von dem Pfannenteil 1, und wird mit dem Pfannenteil von dem Benutzer (typischerweise einem Chirurgen) zusammengebaut und damit verbunden. Die modulare Bauweise ist es, die dem Benutzer zusätzliche Flexibilität bei der endgültigen Auslegung des Knieersatzes gestattet. Durch Entkoppeln der Pfannenanordnung von der Orientierung der Gelenkoberfläche wird erheblich mehr Flexibilität ermöglicht, und die Möglichkeit, interne oder externe Rotationsfehlausrichtungen anzusprechen, wird zur Verfügung gestellt. Zusätzlich kann eine optimale Dimensionierung (einschließlich Dicke, Weite und Breite) dadurch erreicht werden, dass die geeigneten Gelenk- und Basisteile zur Verwendung mit dem ausgewählten Pfannenteil ausgewählt werden. Der Basisteil 2 umfasst einen Zapfen 8, der koaxial in eine Bohrung 7 in dem Pfannenteil 1 einzusetzen ist. Die proximale Oberfläche 5 des Pfannenteils und die distale Oberfläche 6 des Basisteils haben wechselweise zueinander passende Oberflä chen, die beim Zusammenbau des Basisteils mit dem Pfannenteil indirekt in Kontakt miteinander kommen.
Die abschließende Verriegelung des Basisteils 2 mit dem Pfannenteil wird durch den Zapfen 8 des Basisteils 2 erreicht, der sich in der entsprechenden Bohrung 7 des Pfannenteils 1 festsetzt. Eine oder mehrere diametrale Kontaktzonen zwischen dem Zapfen 8 und der Bohrung 7 erreichen diese Verriegelung. In der diametralen Kontaktzone auf dem Zapfen 13 und der entsprechenden Zone der diametralen Kontaktzone auf der Bohrung 14 sind die Angriffsflächen des Zapfens und der Bohrung zylindrisch. Um den Passsitz zwischen dem Zapfen und der Bohrung an den Zonen 13 und 14 zu erhalten, übersteigt der Außendurchmesser des Zapfens den Innendurchmesser der Bohrung, was die diametrale Kontaktzone definiert. Die diametrale Kontaktzone zwischen dem Zapfen und der Bohrung ist für die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung kritisch, und sie kann im Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,009 cm (0,0035 inch) liegen. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine nominale, diametrale Kontaktzone von 0,005 cm (0,0020 inch). Die Länge der diametralen Kontaktzone kann auf etwa 0,05 cm (0,02 inch) bis 0,25 cm (0,10 inch) begrenzt sein, um einen ausreichenden Drehwiderstand des Basisteils in dem Pfannenteil bereitzustellen, während vernünftige Zusammenbaukräfte dadurch aufrecht erhalten werden, dass die Größe der Kontaktzone, die Länge der Zone, und die axiale Lage der Zone(n) gesteuert wird. In der bevorzugten Ausführungsform haben sowohl der Zapfen 8 als auch die Bohrung 7 graduelle Abschrägungen und/oder Rundungen an den Oberflächen, die zu den diametralen Kontaktzonen führen, um das Pflügen von einer oder mehreren Flächen (n) während des Zusammenbaus zu vermeiden und um damit den Zusammenbau des Basisteils mit dem Pfannenteil zu erleichtern. Die Gesamtlänge des Zapfens 8 und der Ort der zylindrischen, diametralen Kontaktzone (13 und 14 des Zapfens bzw. der Bohrung) ist nicht kritisch, es ist nur eine Länge und ein Ort erforderlich, um eine geeignete Verriegelungsfläche mit einem ausreichenden axialen und torsionsmäßigen Eingriff sicherzustellen. Es wurde festgestellt, dass eine axiale Länge der diametralen Kontaktzone von etwa 0,2 cm (0,08 inch) und eine Gesamtlänge des Zapfens 8 von 0,8 cm (0,3 inch) für die Schienbeinkomponente eines Knieersatzes befriedigend sind.
Der Schienbein-Gelenkteil 3 und der Schienbein-Basisteil 2 können getrennte, modulare Komponenten sein, die durch den Benutzer vor der Implantation zusammengebaut oder von dem Benutzer während der Implantation zusammengebaut werden. Eine oder mehrere von einer Vielzahl von Verankerungsmechanismen 15 und 16 können verwendet werden, um den Gelenkteil und den Basisteil fest miteinander zu verbinden. Alternativ kann der Zusammenbau der beiden Teile während der Herstellung in einen einzigen Teil diese beiden Teile zu einem einzigen Teil effektiv kombinieren, oder die beiden Teile können durch einen einzigen Teil ersetzt werden, der die gleiche Funktionalität wie die zwei Teile in Kombination liefert. Der Schienbein-Gelenkteil und der Schienbein-Basisteil bilden zusammen den Schienbein-Lagerteil.
Der Schienbein-Basisteil 2 und der Schienbein-Gelenkteil 3 können Durchgangsöffnungen 17 und 18 koaxial mit dem Zapfen 8 umfassen. Diese Durchgangsöffnungen 17 und 18 können Gewinde oder andere Einrichtungen für den lösbaren Eingriff eines Bolzens, einer Stange, eines Zapfens zusammen oder separat und für verschiedene Zwecke umfassen. Ein Bolzen oder eine Stange kann eine Vorrichtung zum Entfernen des Basisteils von dem Pfannenteil oder zum Entfernen der zusammengebauten Anordnung von dem Knochen bereitstellen. Ein Bolzen könnte verwendet werden, um die Öffnung zu schließen, um die Innenflächen sauber zu halten. Die Durchgangsöffnungen 17 und 18 können auch verwendet werden, damit eine Stange durch den Basisteil 2 und den Gelenkteil 3 hindurchgeführt werden kann, wobei die Stange lösbar an dem Pfannenteil 1 und der Öffnung 12 als Teil einer Vorrichtung angreift, um den Basisteil unter Krafteinwirkung in den Pfannenteil einzuführen. Alternativ kann ein Bolzen oder ein Befestigungsmittel den Schienbein-Lagerteil mit dem Pfannenteil zusätzlich sicher verbinden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in den 4 bis 6 gezeigt ist, wird ein Kopplungsteil 19 verwendet, um den zylindrischen Passsitzeingriff des Basisteils 2 an den Pfannenteil 1 zu erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Funktion des Zapfens 8 auf dem Basisteil durch den Kopplungsteil 19 ersetzt. Der Kopplungsteil umfasst zwei diametrale Kontaktzonen, von denen eine an der Schienbein-Basis 21 angreift und die andere an der Bohrung in der Pfanne 22 angreift. Um die Komponenten zusammenzubauen, wird der Kopplungsteil 19 durch die Öffnung in der Basis 20 eingesetzt, bis der Kopplungsteil an der Basis und der Pfanne an den diametralen Kontaktzonen angreift und bis die distale Oberfläche der Basis 6 voll auf der proximalen Oberfläche der Pfanne 5 aufsitzt. In den diametralen Kontaktzonen sind die Angriffsflächen des Kopplungsteils, der Basis und der Bohrung zylindrisch. Um den Passsitz zwischen dem Kopplungsteil und der Basis und zwischen dem Kopplungsteil und der Bohrung an diesen proximalen (Kopplungsteil-Basis) und distalen (Kopplungsteil-Pfanne) Zonen der Kontaktzonen 21 bzw. 22 zu erreichen, übersteigt der Au ßendurchmesser des Kopplungsteils den Innendurchmesser der Basis und den Innendurchmesser der Bohrung. Um den Zusammenbau zu erleichtern, kann der Durchmesser des Kopplungsteils an der distalen Zone der Kontaktzone 22 kleiner sein als der Durchmesser der Basis an der proximalen Zone der Kontaktzone 21. Die diametrale Kontaktzone zwischen dem Kopplungsteil und der Basis an der proximalen Zone 22 und zwischen dem Kopplungsteil und der Bohrung an der distalen Zone 21 sind für die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung kritisch, und sie können jeweils in dem Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,009 cm (0,0035 inch) liegen. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine nominale, diametrale Kontaktzone von 0,005 cm (0,0020 inch) bei jeder der zwei Zonen des Passsitzes 21 und 22. Die Länge der diametralen Kontaktzone kann auf etwa 0,05 cm (0,02 inch) bis 0,25 cm (0,10 inch) begrenzt sein, um einen ausreichenden Drehwiderstand des Basisteils in dem Pfannenteil bereitzustellen, während ausreichende Zusammenbaukräfte dadurch erreicht werden, dass die Größe der Kontaktzone, die Länge der Zonen und die axiale Lage der Zonen gesteuert wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben der Kopplungsteil 19, die Basis 2 und die Bohrung 7 graduelle Abschrägungen und/oder Rundungen an den Flächen, die in die diametralen Kontaktzonen führen, um ein Pflügen von einer oder mehreren Kontaktzonen (n) während des Zusammenbaus zu vermeiden und um damit den Zusammenbau des Kopplungsteils mit der Basis und dem Pfannenteil zu erleichtern. Die Gesamtlänge des Kopplungsteils 19 und die Lage der zylindrischen, diametralen Kontaktzonen 21 und 22 sind nicht kritisch, sie benötigen lediglich eine Länge und Orte, um geeignete Verriegelungsflächen und einen ausreichenden axialen und torsionsmäßigen Eingriff sicherzustellen. Es wurde festgestellt, dass eine Länge des Eingriffs der diametralen Kontaktzone von etwa 0,2 cm (0,08 inch) zwischen dem Kopplungsteil und der Bohrung 22 und eine Länge des Eingriffs der diametralen Kontaktzone von etwa 0,05 cm (0,02 inch) zwischen dem Kopplungsteil und der Basis 21 für die Schienbeinkomponente eines Knieersatzes befriedigend sind.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in den 7–9 gezeigt ist, ist der Zapfen 23 ein Teil der Schienbeinpfanne 1, und dieser Zapfen greift in die Bohrung 20 in der Basis ein, um einen zylindrischen Presssitzeingriff des Basisteils 2 in dem Pfannenteil 1 zu erreichen. Der Zapfen 21 umfasst wenigstens eine diametrale Kontaktzone 23, die an der Schienbeinbasis 2 angreift. Um die Komponenten zusammenzubauen, wird der Basisteil 2 über dem Pfannenteil 1 angeordnet, wobei der Zapfen 23 in die Bohrung in dem Basisteil 2 eingesetzt wird; sodann wird der Zapfen an der Zone der diametralen Kontaktzone 24 mit der Basis in Eingriff gebracht, und sodann wird der Basisteil in den Pfannenteil gedrückt, bis die distale Oberfläche des Basisteils 6 voll gegen die proximale Oberfläche der Pfanne 5 eingesetzt ist. In der diametralen Kontaktzone des Zapfens auf der Bohrung 24 sind die Kontaktzonen des Zapfens und der Bohrung zylindrisch. Um den Passsitz zwischen dem Zapfen und der Bohrung zu erhalten, übersteigt der Außendurchmesser des Zapfens den Innendurchmesser der Bohrung. Die diametrale Kontaktzone zwischen dem Zapfen und der Bohrung ist für die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung kritisch, und sie kann jeweils in dem Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,009 cm (0,0035 inch) liegen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine nominale, diametrale Kontaktzone von 0,005 cm (0,0020 inch) an der Zone des Passsitzes 24 verwendet. Die Länge der diametralen Kontaktzone kann auf etwa 0,05 cm (0,02 inch) bis 0,25 cm (0,10 inch) begrenzt werden, um einen ausreichenden Drehwiderstand des Basisteils in dem Pfannenteil bereitzustellen, während ausreichende Zusammenbaukräfte dadurch aufrecht erhalten werden, dass die Größe der Kontaktzone, die Länge der Zone und die axiale Lage der Zone gesteuert werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben der Zapfen 23 und die Bohrung 20 graduelle Abschrägungen und/oder Rundungen an den Oberflächen, die zu den diametralen Kontaktzonen führen, um das Pflügen von einer oder mehreren Oberflächen (n) während des Zusammenbaus zu vermeiden und damit den Zusammenbau der Basis mit den Pfannenteilen zu erleichtern. Die Gesamtlänge des Zapfens 23 und die Lage der zylindrischen, diametralen Kontaktzone 24 sind nicht kritisch, sie erfordern nur eine Länge und eine Lage, um geeignete Verriegelungsflächen und einen ausreichenden axialen und torsionsmäßigen Eingriff sicherzustellen. Es wurde festgestellt, dass eine Länge des Eingriffs der diametralen Kontaktzone von etwa 0,15 cm (0,06 inch) zwischen dem Zapfen und der Bohrung 24 für die Schienbeinkomponente eines Knieersatzes befriedigend ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein Gleitsitzeingriff mit einem Linie-auf-Linie-Sitz oder einem kleinen diametralen Zwischenraum statt der diametralen Kontaktzone eine Drehbewegung des Schienbein-Basisteils 2 relativ zu dem Schienbein-Pfannenteil 1 nach dem Zusammenbau und während des funktionalen Einsatzes. In dem in den 1–3 gezeigten Ausführungsbeispiel findet dieser Gleitsitzeingriff zwischen dem Zapfen 8 und der Bohrung statt. In dem in den 4–6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Gleitsitzeingriff zwischen dem Kopplungsteil 19 und der Bohrung in dem Basisteil 20 oder alternativ zwischen dem Kopplungsteil 19 und der Bohrung in dem Pfannenteil 7 vorhanden. In dem in den 7–9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gleitsitzeingriff zwischen dem Zapfen 23 und der Bohrung 20 vorhanden. In jedem dieser Ausführungsbeispiele mit dem Gleitsitzeingriff können der Schienbein-Basisteil 2 und der fest verbundene Schienbein-Gelenkteil 3 als Einheit sich um die Achse der zylindrischen Bohrung 7 oder 20 drehen. Diese Drehfreiheit ermöglicht es, dass die Schienbein-Gelenkfläche in kontinuierlicher Ausrichtung mit der Oberschenkelkomponenten nach der Implantation mit einer Metall-auf-Metall-Lagerung statt einer Metall-auf-Kunststoff-Lagerung von früheren Designs mit rotierender Plattform oder mobiler Lagerung bleibt.
Der modulare Schienbein-Basisteil 2 und der Schienbein-Gelenkteil 3 ermöglicht die Verwendung verschiedener Lageranordnungen mit demselben Pfannenteil 1, wodurch mehrere Optionen für jede einzelne Pfanne ermöglicht werden. Abwandlungen der Gelenkteile 3 können unterschiedliche Dickenabmessungen der Gelenkteile, alternative Materialien oder eine alternative Materialverarbeitung und verschiedene Gelenkgeometrien umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Gelenkgeometrien können zusätzliche Merkmale zum Angreifen an der Oberschenkelkomponenten, beispielsweise einen Zapfen als Teil eines im Nachhinein stabilisierten Designs, aufweisen. Der Kopplungsteil 19 kann als zusätzliche Funktion ein solches Merkmal insgesamt oder teilweise aufweisen. Wenn Abwandlungen der Oberschenkel- und/oder Kniescheibenteile vorgesehen sind, vervielfachen sich die Designoptionen erheblich mit einem geringen Anstieg in der Anzahl der einzelnen Unterkomponenten. Oberschenkelkomponentenoptionen können nicht-festgelegte, halb festgelegte, nachträglich stabilisierte und gelenkartige Designs mit einer geeigneten Zusammenfügung der Schienbein-Gelenkteile umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Schienbeinpfanne 1, die Basis 2 und die Gelenkteile 3 und die Oberschenkel 4 und Kniescheibenteile dieser Vorrichtung können aus geeigneten, biokompatiblen Materialien hoher Festigkeit hergestellt werden. Geeignete Materialien umfassen Titanlegierungen, Kobaltlegierungen oder Legierungen aus rostfreiem Stahl. Bevorzugte Beispiele umfassen Kobaltchromlegierungen für die Schienbeinpfanne und die Basisteile und für den Oberschenkelteil, und Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht für den Schienbein-Gelenkteil und den Kniescheibenteil. Der Gelenkteil aus Polyethylen kann aus vorgefertigtem Vorratsmaterial maschinell hergestellt werden oder er kann aus Polyethylenpulver als separate Einheit durch Druckguss hergestellt und mit der Schienbeinbasis während der Herstellung oder durch den Anwender zusammengebaut werden. Alternativ kann das Polyethylen direkt in den Schienbein-Basisteil durch Druckguss gegossen werden, wobei es eine einstückige Einheit bei der Herstellung bildet. Die distale Geometrie und die Oberflächeneigenschaften des Pfannenteils können aus einer Vielfalt ausgewählt sein, die sich für das Einsetzen in dem aufnehmenden Knochen für die Befestigung mit oder ohne Zement eignet. Die Geometrie und die Oberflächeneigenschaften des Oberschenkelteils 4 auf der im allgemeinen konkaven Oberfläche können aus einer Vielfalt ausgewählt werden, die sich für das Einsetzen in den aufnehmenden Knochen für die Befestigung mit oder ohne Zement eignet.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben worden sind, ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen, Austauschmöglichkeiten und alternative Merkmale ausgeführt werden können, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Es könnte solche Änderungen umfassen, um die Erfindung bei anderen Gelenken außer dem Kniegelenk anzuwenden.
Zusammenfassung
Eine Gelenkprothese, die als Bestandteil eine Pfanne hat, die von dem Röhrenabschnitt des Knochens getragen wird, beispielsweise die Scheinbein-Komponente einer Knieprothese. Die Schienbeinpfanne und die Schienbeinlagerteile können entkoppelt werden, woraus sich zwei oder mehrere separate Teile ergeben.

Claims

Gelenkprothese umfassend: einen Schienbein-Pfannenteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das proximale Ende des Schienbeins ersetzt, und der umfasst eine Bohrung mit einer Innenabmessung und Form, um den Kopplungsteil aufzunehmen; einen Schienbein-Basisteil umfassend eine distale Oberfläche, die so geformt ist, dass sie mit der proximalen Oberfläche des Schienbein-Pfannenteils zusammenpasst; eine proximale Geometrie, die so geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Gelenkteil zu befestigen ist; und eine Bohrung mit einer Innenabmessung und Form, um den Kopplungsteil aufzunehmen; einen Schienbein-Gelenkteil umfassend eine proximale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Oberschenkelteil ein Gelenk bildet; eine distale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Basisteil zu befestigen ist; und eine Öffnung oder einen anderen Mechanismus, durch die oder den der Zusammenbau des Kopplungsteils mit dem Schienbein-Basisteil und dem Schienbein-Pfannenteil ermöglicht wird; einen Kopplungsteil umfassend einen distalen Passabschnitt, der so dimensioniert und geformt ist, dass er im Innern der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil aufgenommen wird, einen proximalen Passteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er in der Bohrung in dem Schienbein-Basisteil aufgenommen wird; und einen Oberschenkelteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das distale Ende des Oberschenkels ersetzt, und der eine Außenfläche hat, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Schienbein-Gelenkteil ein Gelenk bildet.
Gelenkprothese nach Anspruch 1, worin der Passabschnitt der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil und der distale Passabschnitt des Kopplungsteils im Wesentlichen zylindrisch sind.
Gelenkprothese nach Anspruch 2, worin der distale Passabschnitt des Kopplungsteils und der Passabschnitt der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil zusammen ein Verriegelungsband mit einer diametralen Kontaktzone zwischen den Passabschnitten bilden, um einen reibungssteifen Passsitz beim Zusammenbau des Kopplungsteils in den Schienbein-Pfannenteil zu erzeugen.
Gelenkprothese nach Anspruch 3, worin der Kopplungsteil ein Rückhaltemerkmal umfasst, um eine Verschiebung des Schienbein-Basisteils gegenüber dem Schienbein-Pfannenteil zu verhindern, während dennoch eine Drehbewegung des Schienbein-Basisteils relativ zu dem Schienbein-Pfannenteil gestattet wird.
Gelenkprothese nach Anspruch 1, worin der Passabschnitt der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil und der distale Passabschnitt des Kopplungsteils im Wesentlichen abgeschrägt sind, um einen reibungssteifen Presssitz beim Zusammenbau des Kopplungsteils in dem Schienbein-Pfannenteil zu erzeugen.
Gelenkprothese nach Anspruch 5, worin der Kopplungsteil ein Rückhaltemerkmal aufweist, um eine Verschiebung des Schienbein-Basisteils gegenüber dem Schienbein-Pfannenteil zu verhindern, während dennoch eine Drehbewegung des Schienbein-Basisteils relativ zu dem Schienbein-Pfannenteil gestattet wird.
Gelenkprothese nach Anspruch 1, worin der Passabschnitt der Bohrung des Schienbein-Basisteils und der proximale Passabschnitt des Kopplungsteils im Wesentlichen zylindrisch sind.
Gelenkprothese nach Anspruch 7, worin der distale Passabschnitt des Kopplungsteils und der Passabschnitt der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil zusammen ein Verriegelungsband mit einer diametralen Kontaktzone zwischen den Passabschnitten bilden, um einen reibungssteifen Passsitz beim Zusammenbau des Kopplungsteils in den Schienbein-Pfannenteil zu erzeugen.
Gelenkprothese nach Anspruch 8, worin sowohl die Verriegelungsbänder des Kopplungsteils und der Aufnahmeabschnitte der Bohrung des Schienbein-Pfannenteils und der Bohrung des Schienbein-Basisteils im Wesentlichen zylindrisch sind.
Gelenkprothese nach Anspruch 9, worin die Verbindungsbänder des Kopplungsteils koaxial sind.
Gelenkprothese nach Anspruch 1, worin der Kopplungsteil eine Bohrung aufweist, die durch den Kopplungsteil hindurch geht.
Gelenkprothese nach Anspruch 11, worin der Schienbein-Pfannenteil an der Basis der Bohrung eine Öffnung mit einem Gewinde oder einem oder mehreren anderen Verriegelungsmerkmalen aufweist, um lösbar an einem Verbindungsteil anzugreifen.
Gelenkprothese nach Anspruch 12, worin die Durchgangsöffnung in dem Kopplungsteil im Wesentlichen axial zu der Öffnung in der Basis der Bohrung des Schienbein-Pfanneteils verläuft.
Gelenkprothese nach Anspruch 13, worin ein Befestigungsmittel durch die Öffnung in dem Kopplungsteil hindurchtritt und lösbar an dem Schienbein-Pfannenteil an der Basis der Bohrung angreift.
Gelenkprothese nach Anspruch 14, worin das Befestigungsmittel lösbar an dem Kopplungsteil angreift.
Gelenkprothese nach Anspruch 1, worin der Schienbein-Basisteil aus Metall und der Schienbein-Pfannenteil aus Metall ist.
Kopplungsteil umfassend: einen distalen Passabschnitt, der so dimensioniert und geformt ist, um in einer Schienbein-Pfannenteilbohrung eines Schienbein-Pfannenteils aufgenommen zu werden; und einen proximalen Angriffsabschnitt, der so dimensioniert und geformt ist, dass er in einer Schienbein-Basisteilbohrung eines Schienbein-Basisteils aufgenommen werden kann.
Kopplungsteil nach Anspruch 17, ferner umfassend: den Passabschnitt der Schienbein-Pfannenteilbohrung, wobei der Passabschnitt der Schienbein-Pfannenteilbohrung und der distale Passabschnitt des Kopplungsteils im Wesentlichen zylindrisch sind.
Kopplungsteil nach Anspruch 18, worin der distale Passabschnitt des Kopplungsteils und der Passabschnitt der Bohrung in dem Schienbein-Pfannenteil zusammen ein Verriegelungsband mit einer diametralen Kontaktzone zwischen den Passabschnitten bilden, um einen reibungssteifen Passsitz beim Zusammenbau des Kopplungsteils in den Schienbein-Pfannenteil zu erzeugen.
Gelenkprothese umfassend: einen Schienbein-Pfannenteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das proximale Ende des Schienbeins ersetzt, und der aufweist eine flache, proximale Oberfläche, um eine Verbindung mit dem Schienbein-Basisteil herzustellen; und ein zentrales Merkmal zum Ankoppeln des Schienbein-Basisteils. einen Schienbein-Basisteil, der aufweist eine distale Oberfläche, die so geformt ist, dass sie einen Abschluss mit der proximalen Oberfläche des Schienbein-Pfannenteils herstellt; eine proximale Geometrie, die so geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Gelenkteil befestigt werden kann; und ein Kopplungsmerkmal, um die horizontale Bewegung des Schienbein-Basisteils relativ zu dem Schienbein-Pfannenteil einzuschränken; einen Schienbein-Gelenkteil, der aufweist eine proximale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Oberschenkelteil ein Gelenk bildet, und eine distale Oberfläche, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie an dem Schienbein-Basisteil befestigt werden kann; und einen Oberschenkelteil, der so dimensioniert und geformt ist, dass er das distale Ende des Oberschenkels ersetzen kann und der eine äußere Oberfläche aufweist, die so dimensioniert und geformt ist, dass sie mit dem Schienbein-Gelenkteil ein Gelenk bildet.
Gelenkprothese nach Anspruch 20, worin das Kopplungsmerkmal die Drehbewegung zwischen dem Schienbein-Basisteil und dem Schienbein-Pfannenteil einschränkt.
Gelenkprothese nach Anspruch 20, worin der Schienbein-Basisteil Metall und der Scheinbein-Pfannenteil Metall ist.