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WO2000030570A2 - Teilendoprothese für kniegelenke sowie schleifwerkzeug zur einarbeitung einer tibia - Google Patents

Teilendoprothese für kniegelenke sowie schleifwerkzeug zur einarbeitung einer tibia Download PDF

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WO2000030570A2
WO2000030570A2 PCT/EP1999/008904 EP9908904W WO0030570A2 WO 2000030570 A2 WO2000030570 A2 WO 2000030570A2 EP 9908904 W EP9908904 W EP 9908904W WO 0030570 A2 WO0030570 A2 WO 0030570A2
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WO
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tool
recess
inlay
tibia
femur
Prior art date
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PCT/EP1999/008904
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W. Skripitz
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Coripharm Medizinprodukte GmbH and Co KG
Original Assignee
Coripharm Medizinprodukte GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of WO2000030570A3 publication Critical patent/WO2000030570A3/de
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Definitions

  • the invention relates to a partial endoprosthesis for knee joints, consisting of two prosthesis parts, one of which is formed by an inlay which can be inserted into a recess previously made in the original joint surface of the tibia and can be fixed by means of bone cement and whose side facing the femur as Sliding surface for the assigned second prosthetic part which can be fastened in a receptacle incorporated in the area of the femur opposite the sliding surface
  • the receptacles for the prosthesis parts are milled out by milling out the bone structure by means of a ball head designed in the manner of a milling head used in dental practices.
  • the milling head is created by first placing the milling head along the previously recorded boundary of the recess to be produced and guiding it along and creating a slot-like circumferential recess, whereupon the material in between is gradually milled out, thus creating the recess for the inlay, which is made of suitable plastic becomes.
  • the recessed recess to be produced must be dimensioned as precisely as possible in accordance with the inlay in terms of its limitation and also its depth, so that the inlay, after being fixed in the recess with bone cement, consists of the metal-like prosthetic part of the femur contrasts that the original knee function is optimally imitated. It has been shown that this type of milled-out of the receptacle for the inlay is labor-intensive even with a mechanical ant ⁇ eo of the spherical milling cutter, and is not always satisfactory with regard to the accuracy and surface quality of the created receptacle surface of the cutout, which also entails the risk of that the inlay is not implanted with the desired and precisely specified fit.
  • the invention is based on the object of a two-part partial endoprosthesis for knee joints, in which the desired, resilient and precisely aligned seat on or in the bone can be achieved in a simplified manner compared to the previous surgical technique.
  • a tool which enables the production of the recess for receiving the part of the prosthesis on the Tibia side, which is designed as an inlay, is to be created with increased accuracy and reduced workload.
  • erfmdungsgehold proposed that at a part endoprosthesis of the type mentioned at least the erfmdungsgeclar m of the recess of the tibia to be fixed inlay in its femurabgewandten underside with a serving as a bone cement depot recess ver ⁇ see is that prior to insertion is fulloar in the recess in the tibia with a predetermined amount of bone cement that meets the requirements.
  • the inlay m the recess by pressing on the outer surface, a part of the freshly mixed bone cement m the spongiosis is pressed and thus ensures the desired firm connection after hardening.
  • the recess n on the underside facing away from the femur expediently has an at least largely all-round closed wall, so that bone cement is only displaced to a small extent to the recess walls surrounding the inlay.
  • the wall of the inlay surrounding the recess is if it is expedient to provide all or part of a texturing, roughening or a number of regularly or irregularly distributed projections which increase the adhesion of bone cement, in order to improve the adhesion of the bone cement on the prosthesis side.
  • At least the part of the inlay facing the skid-like prosthetic part on the femur side is preferably made of a highly durable plastic with good sliding properties, for example the high-pressure polyethylene used for total endoprostheses for the tibial component.
  • the skid-like prosthesis part to be fastened in the associated receptacle in the femur is also provided in its underside facing away from the tibia with a depression serving as a bone cement depot, which then - analogously to the inlay - m around the underside facing away from the tibia by a circumferential wall is at least mostly closed all around.
  • the deepening limiting wall of the ski-like prosthesis part can be provided to ensure a safe seat on or in the femur with the liability of the bone cement increasing Textu ⁇ réelle, roughening o ⁇ er an on ⁇ number of regularly or irregularly distributed Vorsprungen.
  • the skid-like prosthesis part is preferably made in a known manner from metal, preferably a high-alloy steel, for example a cobalt-chromium-molybdenum alloy, with the skid area of this prosthesis part interacting with the joint surface of the tibial-side inlay being appropriately polished.
  • metal preferably a high-alloy steel, for example a cobalt-chromium-molybdenum alloy
  • At least one pin that is known per se and that can be inserted into a prepared bore in the receptacle of the femur projects.
  • a tool that can be inserted in a motor-driven drive machine and can be displaced by this oscillating working movement is proposed according to the invention, which tool is designed according to the invention such that it is at the end of a Form-grinding tool arranged in the tool holder of the drive machine, the working grinding surface of which is coated with abrasive particles that act on the bone substance, and the shape of which is selected in accordance with the limitation of the recess in the tibia for the inlay to be implanted, its dimensions being only m in the oscillation direction smaller by the oscillation stroke than the recess to be produced.
  • This tool is brought into the intended working position, which rests on the working grinding surface of the form grinding tool in the region of the tibia recess to be produced.
  • the grinding tool is then set into oscillating motion and grinds the recess required for the inlay into the damaged joint area of the tibia, with only sufficient pressure having to be applied in the direction of the recess to be produced.
  • the corresponding limitation of the grinding tool taking into account the oscillation stroke, creates a recess that is optimally adapted to the inlay to be implanted.
  • the correct insertion depth of the recess is also automatically obtained as soon as the tool shaft comes into contact with the bone areas delimiting the recess.
  • the tool shank is advantageously designed as an elongated flat profile, one end region of which is suitably designed to be held in the tool holder of the drive machine, in which case the form grinding tool is formed by a shaped body which appears in the other end region from a flat side of the flat profile, whose surface opposite the fastening surface on the flat profile forms the working grinding surface.
  • a second form grinding tool can be provided, which e.g. is used when the first form grinding tool shows a deteriorated grinding effect after prolonged use.
  • the second grinding tool can also be coated with different, for example finer, grinding particles, so that the second grinding molding tool can then be used for the final fine machining of the bottom surface of the cut-out created after processing with the first molding grinding tool.
  • the tool shank must be inserted into the tool holder of the drive machine in a position rotated by 180 °.
  • a stop protruding from the tool shank for example a stop point, can be provided, the distance from the respectively assigned form grinding tool corresponding to the distance for the recess to be made in the tibial joint surface the inlay corresponds to the outer wall of the tibia.
  • the stop pin enables simple and precise placement of the form grinding Tool in the area of the recess to be produced, in which the tool is guided up to the abutment pin against the outer bone wall. This also ensures that the hard bone wall (cortex) surrounding the recess is not attacked during the grinding process.
  • the length of the respective stop pin is dimensioned such that it protrudes beyond the plane of the working grinding surface of the associated form grinding tool, i.e. effective as a stop at the start of the grinding process
  • FIG. 1 shows a perspective view of a two-part partial endoprosthesis according to the invention, with the two prosthesis parts at a spacing from one another,
  • FIG. 2 shows a bottom view of the prosthesis part assigned to the tibia, viewed in the direction of the arrow 2 FIG. 1;
  • FIG 3 shows a plan view of a tool for producing the recess in the tibial-side joint surface for receiving the prosthesis part designed as an inlay
  • FIG. 4 is a view of the tool, seen in the direction of arrow 4.
  • the bottom of the depression is provided with a roughening or texturing or with a plurality of regularly or irregularly arranged protruding low projections.
  • This roughening serves to increase the adhesion of the bone cement introduced into the depression serving as a bone cement depot in the shapeable state after it has set on the prosthesis part 12.
  • the part of the knee joint on the femur side in the area of the prosthesis part 12 to be implanted must be machined by appropriate machining in such a way that a suitable receptacle for the prosthesis part 12 is produced, a hole also being made in the femur, into which the pin 20 is inserted and thus transmits acting shear stress in the thigh.
  • the depression 18 provided as a bone cement depot is thus filled with the freshly mixed and still plastic bone cement in a predetermined amount before the implantation and then pressed into or onto the previously produced receptacle of the thigh bone, with bone cement introduced in excess in the depression in the subsequent ones cancellous bone area penetrates and hardens there.
  • the second lower prosthesis part 24 is provided as an elongated, in its upper side facing the skid surface 14 with a slightly concave sliding surface 26, Inlay trained.
  • the prosthesis part 24 is made of a high-strength plastic with good sliding properties, for example a high-pressure polyethylene.
  • a depression 28 provided as a bone cement depot is also formed in this underside within an all-round wall 30 which defines the height of the inlay and thus also the depth of the receptacle Inlays in the tibial joint surface recess to be provided.
  • the bottom surface of the depression 28 is in turn textured, roughened or provided with a plurality of low projections in a regular or irregular arrangement in order to increase the adhesion of the bone cement.
  • FIGS. 3 and 4 show a tool 34 which is intended for incorporating a recess which fits the inlay 24 exactly and the region of the knee joint of the tibia to be replaced by the inlay.
  • the tool 34 has an elongated flat tool shaft 36, stiffened if necessary by the indicated low embossed ribs against deflection, the right end of which in the drawing figures is suitably designed for releasable mounting in the tool holder of a motor drive machine.
  • motor drive machines are used in surgical operating technology, among other things, for sawing, ie for making cuts in or for severing bones. These drive machines therefore generate an oscillating, ie back and forth working movement of the driven tool.
  • the actual form-grinding tool 38 which removes the bone material in a grinding process, is illustrated on the top of the shaft 36, the outline of which corresponds substantially to the shape of the inlay 24, although the dimension of the form-grinding tool 38 towards the working stroke is shorter by the amount of this working stroke. In this way it is ensured that the recess made in the bone with the tool 34 placed on the bone and driven in an oscillating manner corresponds exactly in its outer contour to the inlay 24 to be picked up.
  • the abrasive tool itself consists of a pillow-like metallic carrier that protrudes from the upper side of the tool shaft 36 and has an abrasive layer 42 of diamond particles firmly bonded to the carrier on its upper flat side facing away from the tool shaft and located in the region of the knee joint bone to be machined is provided.
  • FIGS. 3 and 4 each show a stop pin 44 protruding from the tool shank 36 at a distance from the actual form grinding tool 38, which protrudes beyond the actual working surface coated with the diamond particle coating and is at such a distance from the actual form grinding tool. that when the tool is placed in the working area in such a way that the stop pin 44 lies against the outside of the bone, it is ensured that the working area of the form grinding tool lies outside the area of the hard bone wall (cortex).
  • the arrangement of a shape grinding tool 38 ′ which essentially corresponds in shape and structure to the shape grinding tool 38, on the side of the tool shaft 36 opposite the grinding tool 18 is indicated by dash-dotted lines.
  • a stop pin 44 ' also protrudes from the opposite side of the tool shank 36.

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Abstract

Teil-Endoprothese (10) für Kniegelenke, bestehend aus zwei Prothesenteilen (12; 24), von denen der eine von einem Inlay (24) gebildet wird, welches in einer zuvor in die ursprüngliche Gelenkfläche der Tibia eingearbeiteten Aussparung einsetzbar und mittels Knochenzement fixierbar ist und dessen dem Femur zugewandte Seite als Gleitfläche (26) für den zugeordneten zweiten, in einer in dem der Gleitfläche gegenüberliegenden Bereich des Femurs eingearbeitete Aufnahme befestigbaren kufenartigen Prothesenteil (12) ausgebildet ist. Zumindest das in der Aussparung der Tibia zu fixierende Inlay (24) ist in seiner femurabgewandten Unterseite mit einer als Knochenzement-Depot dienenden Vertiefung (28) versehen. Vorzugsweise ist auch der in der zugeordneten Aufnahme im Femur zu befestigende kufenartige Prothesenteil (12) in seiner tibiaabgewandten Unterseite mit einer als Knochenzement-Depot dienenden Vertiefung (18) versehen.

Description

Teil-Endoprothese für Kniegelenke
Die Erfindung betrifft eine Teil-Endoprothese für Kniegelenke, bestehend aus zwei Prothesenteilen, von denen der eine von einem Inlay gebildet wird, welches in einer zuvor m die ursprüngliche Gelenkflache der Tibia eingearbeiteten Aussparung einsetzbar und mittels Knochenzement fixierbar ist und dessen dem Femur zugewandte Seite als Gleitflache für den zugeordneten zweiten, m einer in dem der Gleitflache gegenüberliegenden Bereich des Femur eingearbeitete Aufnahme befestigbaren kufenartigen Prothesenteil ausgebil¬
Beim Ersetzen des in seiner Funktion beeinträchtigten Kniegelenks durch Prothesen werden heute noch überwiegend To- tal-Endoprothesen-Systeme eingesetzt, bei denen nach chirurgischer Freilegung des Gelenkbereichs durch starke Beu- gung des Knies der Tibia-Gelenkbereich freigelegt wird und dann mit Hilfe von Resektionsiehren der eigentliche Gelenk- bereich mittels eines Sagewerkzeugs abgenommen wirα, wobei auf dem Ende der Tibia ein im wesentlichen ebenflacmges Plateau entsteht, auf welchem ein den Tibia-Gelenkbereich nach Form und Funktion nachahmender Prothesenteil aufgesetzt und mittels eines Zapfens in einer bis in den Markraum geführten Bohrung ausgerichtet gehalten und mit Knochenzement fixiert wird. In ähnlicher Weise werden femur- seitig mehrere Flachen mit Hilfe von Resektionsiehren und Sageschnitt-Flachen zur Halterung der Femurkomponente erzeugt, die nach Erzeugung der Halterungsflachen ebenfalls mittels in Bohrungen im Femur eingeführter Zapfen ausge- richtet und mit Knochenzement fixiert wird. Der chirurgische Operationsvorgang beim Implantieren solcher Knie-To- tal-Endoprothesen ist zeit- und arbeitsaufwendig und belastet auch den Patienten sehr, zumal das Kniegelenk von umhüllenden Geweben, Sehnen, etc. freigelegt werden muß, be- vor Tibia und Femur im Gelenkbereich für die Aufnahme der Prothesenteile vorbereitend bearbeitet und die Prothesen- teile dann eingesetzt und durch den eingebrachten Knochenzement fixiert werden können.
Es hat sich nun gezeigt, daß in vielen Fallen der Ersatz eines Kniegelenks durch eine Total-Endoprothese nicht erforderlich ist, sondern es an sich genügt, wenn das Kniegelenk im Bereich einer der beiden seitlich zueinander versetzt liegenden (medialen oder lateralen) Gelenkflachen durch eine Teilprothese ersetzt wird. In diesem Zusammenhang ist bereits eine Operationstechnik für entsprechend verkleinerte Teil-Prothesen entwickelt worden, bei welchen die operative Öffnung des Kniegelenkbereichs - im Vergleich zur Operation beim Ersetzen des Kniegelenks durch eine To- tal-Endoprothese - verhältnismäßig klein gehalten werden kann, wobei dann durch bereits vorliegende Hilfsmittel die Bereiche der Gelenkflachen auf einen hinreichenden Abstand gebracht und in diesem Abstand gehalten werden können, so daß die Bereiche des Kniegelenks, in welche für die vorzu- sehenden Prothesenteile erforderliche Vertiefungen oder
Aufnahmen einzuarbeiten sind, für Bearbeitungsvorgange zugänglich sind. Bei der bisher entwickelten Operationstechnik werden die Aufnahmen für die Prothesenteile, und zwar insbesondere für die Aussparung des als Kunststoff-Inlay auszubildenden tibiaseitigen Prothesenteils durch Ausfrasen der Knochenstruktur mittels eines nach Art von in Zahnarztpraxen verwendeter Fraskopfen ausgebildeten Kugel- Fraskopfs erzeugt, indem der Fraskopf zunächst entlang der zuvor aufgezeichneten Begrenzung der zu erzeugenden Aussparung angesetzt und entlanggeführt und eine schlitzartige umlaufende Vertiefung erzeugt wird, worauf dann das dazwi- schenliegende Material nach und nach herausgefrast und so die Aussparung für das aus geeignetem Kunststoff bestehende Inlay geschaffen wird. Dabei ist es natürlich so, daß die zu erzeugende vertiefte Aussparung in ihrer Begrenzung und auch n ihrer Tiefe möglichst genau entsprechend dem Inlay bemessen werden muß, so daß das Inlay nach seiner Fixierung in der Aussparung mit Knochenzement dem aus Metall bestehenden kufenformigen Prothesenteil des Femur so gegenübersteht, daß die ursprungliche Kniegelenk-Funktion optimal nachgeahmt wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Art der Ausfrasung der Aufnahme für das Inlay auch bei maschinellem Antπeo des Kugel-Frasers arbeitsaufwendig ist und auch bezüglich der Genauigkeit und der Oberflachenbeschaffenheit der erzeugten Aufnahmeflache der Aussparung nicht m jedem Fall befriedigt, wodurch auch die Gefahr besteht, daß das Inlay nicht mit dem erwünschten und genau vorgegebenen Sitz implantiert wird. Auch die Einhaltung der Tiefe der Aussparung derart:, daß der zugehörige metallische kufenartige Prothesenteil im richtigen Abstand mit dem Inlay zusammenwirkt, ist kritisch. Diese Aussage gilt insbesonαere für das m die Aussparung in der TiDia einzusetzenden und dort festzulegende Inlay, wahrend die Vorbereitung des Gelenk- bereichs des Femur für den dort vorzusehenden kufenartigen Prothesenteil weitgehend durch weniger kritische Sage-Bearbeitungen erfolgen kann und wobei der feste Sitz durch einen von der Kufen-Gleitflache gegenüberliegenden Ruckseite vortretenden und m eine Bohrung im Femur eingeführten Zapfen zusätzliche zur Fixierung mittels Knochenzement erfolgen kann. Trotzdem ist auch hier große Sorgfalt insbesondere auch n der Bemessung der Menge des zu verwendenden Knochenzements erforderlich, damit die Prothese den erforderlichen festen Sitz hat und den zu erwartenden Beanspruchungen gewachsen ist. Insbesondere muß sichergestellt wer- den, daß der Knochenzement prothesenseitig den Zwischenraum zwischen Aussparung bzw. Aufnahme und Prothese vollständig ausfüllt und zusatzlich m die Spungiosa des anschließenden Knochenbereichs eindringt und so nach dem Ausharten die fe- ste Verankerung im Knochen und am jeweiligen Prothesenteil gewährleistet .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweiteilige Teil-Endoprothese für Kniegelenke, bei welcher der ange- strebte belastbare und exakt ausgerichtete Sitz am bzw. im Knochen in gegenüber der bisherigen Operartionstechnik vereinfachter Weise erreichbar ist. Darüber hinaus soll ein die Herstellung der Aussparung zur Aufnanme des tibiaseitigen, als Inlay ausgebildeten Prothesenteils mit ernohter Genauigkeit und verringertem Arbeitsaufwand ermöglichendes Werkzeug geschaffen werden.
Zur Losung der Aufgabe wird erfmdungsgemaß vorgeschlagen, daß bei einer Teil-Endoprothese der eingangs erwähnten Art erfmdungsgemaß zumindest das m der Aussparung der Tibia zu fixierende Inlay in seiner femurabgewandten Unterseite mit einer als Knochenzement-Depot dienenden Vertiefung ver¬ sehen ist, die vor dem Einsetzen in die Aussparung in der Tibia mit einer vorgegebenen und den Anforderungen entspre- chenden Menge von Knochenzement fulloar ist. Beim Einsetzen des Inlays m die Aussparung durch Druck auf die Außenflache wird dann ein Teil des frisch angemischten Knochenzements m die Spongiose verαrangt und gewährleistet so nach dem Ausharten die gewünschte feste Verbindung.
Die Vertiefung n der femurabgewandten Unterseite weist zweckmäßig eine zumindest weitgehend ringsum geschlossene Wand auf, so daß also eine Verdrängung von Knochenzement zu den das Inlay umgebenden Aussparungswanden nur in geringem Umfang erfolgt.
Die die Vertiefung umschließende Wandung des Inlay wird da- bei zweckmäßig insgesamt oder teilweise mit einer die Haftung von Knochenzement erhöhenden Textuπerung, Aufrauhung oder einer Anzahl von regelmäßig oder unregelmäßig verteilten Vorsprungen versehen, um so auch die prothesenseitige Haftung des Knochenzements zu verbessern.
Zumindest der dem femurseitigen kufenartigen Prothesenteil zugewandte Teil des Inlays wird dabei bevorzugt aus einem hoch beanspruchbaren, gute Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoff, beispielsweise dem auch bei Total-Endoprothesen für die Tibiakomponente verwendeten Hochdruckpolyäthylen hergestellt .
Auch der in der zugeordneten Aufnahme im Femur zu befesti- gende kufenartige Prothesenteil wird m bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung in seiner tibiaabgewandten Unterseite mit einer als Knochenzement-Depot dienenden Vertiefung versehen, die dann - analog zum Inlay - m der tibiaabgewandten Unterseite ringsum durch eine umlaufende Wand zumindest überwiegend ringsum geschlossen ist.
Auch die die Vertiefung begrenzende Wandung des kufenartigen Prothesenteils kann zur Gewährleistung eines sicheren Sitzes am oder im Femur mit einer die Haftung des Knochen- zements erhöhenden Textuπerung, Aufrauhung oαer einer An¬ zahl von regelmäßig oder unregelmäßig verteilten Vorsprungen versehen sein.
Der kufenartige Prothesenteil ist bevorzugt m an sicn be- kannter Weise aus Metall, vorzugsweise einem hochlegierten Stahl, beispielsweise einer Kobalt-Chrom-Molybdan-Legierung hergestellt, wobei der mit der Gelenkflache des tibiaseitigen Inlays zusammenwirkende Kufenbereich dieses Prothesenteils dann zweckmäßig poliert ist.
Zur Gewährleistung der genauen vorgegebenen Lage und zur zusätzlichen Verankerung ist es dann auch vorteilhaft, wenn von der die Vertiefung begrenzenden Wand des kufenartigen Prothesenteils wenigstens ein an sich bekannter, in einer vorbereiteten Bohrung n der Aufnahme des Femurs einfuhrbarer Zapfen vorspringt.
Zur Herstellung der vergleichsweise kritischeren zur Aufnahme des tibiaseitigen Inlays vorzusehenden Aussparung im kn egelenkseitigen Ende der Tibia wird erfmdungsgemaß ein in einer motorisch antreibbaren Antriebsmaschine emsetzba- res und von dieser oszillierende Arbeitsbewegung versetzbares Werkzeug vorgeschlagen, welches erfmdungsgemaß so ausgebildet ist, daß es als am Ende eines in der Werkzeugaufnahme der Antriebsmaschine einsetzbaren Werkzeugschafts angeordnetes Form-Schleifwerkzeug ausgebildet ist, dessen Arbeits-Schleifflache mit abrasiv auf die Knochensubstanz wirkenden Schleifpartikeln belegt ist, und dessen Form im wesentlichen entsprechend der Begrenzung der Aussparung in der Tibia für das zu implantierende Inlay entsprechend gewählt ist, wobei es n seinen Abmessungen le- diglich m Oszillationsπchtung um den Oszillationshub kleiner als die zu erzeugende Aussparung bemessen ist. Dieses Werkzeug wird in die vorgesehene Arbeitsstellung gebracht, welcher die Arbeits-Schleifflache des Form- Schleifwerkzeugs im Bereich der zu erzeugenden Aussparung der Tibia aufliegt. Durch Starten des Antriebsmotors wird das Schleifwerkzeug dann in Oszillationsbewegung versetzt und schleift die für das Inlay erforderliche Aussparung in den beschädigten Gelenkbereich der Tibia, wobei lediglich ein hinreichender Druck in Richtung der zu erzeugenden Aus- sparung aufgebracht werden muß. Durch die entsprechende Begrenzung des Schleifwerkzeugs unter Berücksichtigung des Oszillationshubs entsteht so eine dem zu implantierenden Inlay optimal angepaßte Aussparung. Wenn die Hohe des Form- Schleifwerkzeugs entsprechend der Dicke des Inlays bemessen wird, ergibt sich auch automatisch die korrekte Einsetztiefe der Aussparung, sobald der Werkzeugschaft in Anlage an die die Aussparung begrenzende Knochen-Bereiche kommt. Der Werkzeugschaft ist mit Vorteil als langgestrecktes Flachprofil ausgebildet, dessen einer Endbereich zur Halte- rung in der Werkzeugaufnahme der Antriebsmaschine geeignet ausgebildet ist, wobei dann das Form-Schleifwerkzeug von einem im anderen Endbereich von einer Flachseite des Flach- profils vortretend aufgesetzten Formkorper gebildet wird, dessen der Befestigungsflache auf dem Flachprofil gegenüberliegende Flache die Arbeits-Schleifflache bildet.
Auf der mit dem Form-Schleifwerkzeug versehenen Flachseite gegenüberliegenden Flachseite des Werkzeugschafts kann ein zweites Form-Schleifwerkzeug vorgesehen sein, welches z.B. dann zum Einsatz kommt, wenn das erste Form-Schleifwerkzeug nach längerem Gebrauch eine verschlechterte Schleifwirkung zeigt. Alternativ kann das zweite Schleifwerkzeug auch mit Schleifpartikeln abweichender, beispielsweise feinerer Körnung belegt sein, so daß das zweite Schleif-Formwerkzeug dann zur abschließenden Feinbearbeitung der Bodenflache der erzeugten Aussparung nach der Bearbeitung mit dem ersten Form-Schleifwerkzeug dienen kann. Hierfür ist dann lediglich der Werkzeugschaft in um 180° verdrehter Lage in die Werkzeugaufnahme der Antriebsmaschine einzusetzen.
Die Arbeιts-Schle__fflache (n) des Form-Schleifwerkzeugs bzw. der Form-Schleifwerkzeuge sind dann zweckmäßig mit Diamant- Schleifpartikeln belegt, welche gute Schleifwirkungen mit hoher Standzeit des Werkzeugs verbinden.
Mit Abstand vom Form-Schleifwerkzeug bzw. den Form-Schleifwerkzeugen kann jeweils ein vom Werkzeugschaft vortretender Anschlag, z.B. ein Anschlagsti t, vorgesehen sein, dessen Abstand vom jeweils zugeordneten Form-Schleifwerkzeug entsprechend dem Abstand der in der Tibia-Gelenkflache einzu- arbeitenden Aussparung für das Inlay von der äußeren Knochenwandung der Tibia entspricht. Der Anschlagstift ermöglicht das einfache und genaue Aufsetzen des Form-Schleif- Werkzeugs im Bereich der zu erzeugenden Ausnehmung, in der das Werkzeug bis in Anlage des Anschlagstifts an die äußere Knochenwandung gefuhrt wird. Dadurch wird dann auch sichergestellt, daß die die Aussparung der außen umgebenden harte Knochenwand (Kortikalis) beim SchleifVorgang nicht mit angegriffen wird.
Der jeweilige Anschlagstift wird dabei in seiner Lange so bemessen, daß er über die Ebene der Arbeits-Schleifflache des zugeordneten Form-Schleifwerkzeugs vortritt, d.h. bereits zu Beginn des SchleifVorgangs als Anschlag wirksam
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbin- düng mit der Zeichnung naher erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer er- findungsgemaßen zweiteiligen Teil- Endoprothese voneinander beabstan- deter Lage der beiden Prothesenteile ,-
Fig. 2 eine Unteransicht des der Tibia zugeordneten Prothesenteils, gesehen m Richtung des Pfeils 2 Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Werkzeug zur Herstellung der Aussparung der tibiaseitigen Gelenkflache zur Aufnahme des als Inlay ausgebildeten Prothesenteils; und
Fig. 4 eine Ansicht des Werkzeugs, gesehen Richtung des Pfeils 4 Fig. 3.
In Fig. 1 ist ein seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnetes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen zweiteiligen Teil-Endoprothese für Kniegelenke dargestellt, von denen der in der Zeichnungsfigur obere kufenartig ausgebildete Prothesenteil 12 aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung hergestellt ist, die an ihrer in Fig. 1 nach unten weisenden konvexen Kufenflächen 14 poliert ist, um eine möglichst geringe Rauhtiefe zu verwirklichen. Auf der der Kufenfläche 14 gegenüberliegenden Rückseite ist innerhalb einer umlaufenden niedrigen Wandung 16 eine Vertiefung 18 gebildet, von der ein integral angesetzter Zapfen 20 vorspringt, der zusätzlich durch beidseitig in Längsrichtung des Prothesen- teils vom Boden der Vertiefung 18 vortretende Rippen 22 stabilisiert ist. Der Boden der Vertiefung ist mit einer Aufrauhung oder Texturierung bzw. einer Vielzahl von regelmäßig oder unregelmäßig angeordneten vortretenden niedrigen Vorsprüngen versehen. Diese Aufrauhung dient dazu, die Haf- tung von in bildsamem Zustand in die als Knochenzement -Depot dienende Vertiefung eingebrachtem Knochenzement nach dessen Abbinden am Prothesenteil 12 zu erhöhen.
Es ist ersichtlich, daß der femurseitige Teil des Knie- gelenks im Bereich des zu implantierenden Prothesenteils 12 durch eine entsprechende Bearbeitung mit Werkzeugen so bearbeitet werden muß, daß eine passende Aufnahme für den Prothesenteil 12 entsteht, wobei auch eine Bohrung in den Femur eingebracht wird, in welche der Zapfen 20 eingeführt wird und so einwirkende seitliche Scherbeanspruchung in den Oberschenkel überträgt. Die als Knochenzement -Depot vorgesehene Vertiefung 18 wird also vor der Implantation mit dem frisch angemischten und noch bildsamen Knochenzement in vorgegebener Menge gefüllt und dann in bzw. auf die zuvor hergestellte Aufnahme des Oberschenkelknochens gedrückt, wobei im Überschuß in der Vertiefung eingebrachter Knochenzement in den anschließenden spongiösen Knochenbereich eindringt und dort aushärtet .
Der zweite untere Prothesenteil 24 ist als langgestrecktes, in seiner der Kufenfläche 14 zugewandten Oberseite mit einer leicht konkav geformten Gleitfläche 26 versehenes, Inlay ausgebildet. Der Prothesenteil 24 ist aus einem hochfesten und gute Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoff, beispielsweise einem Hochdruckpolyethylen hergestellt. Wie der das Inlay 24 von der Unterseite zeigenden Fig. 2 zu entnehmen ist, ist in dieser Unterseite ebenfalls eine als Knochenzement-Depot vorgesehene Vertiefung 28 innerhalb einer ringsumlaufenden Wandung 30 ausgebildet, welche die Höhe des Inlays und somit auch die Tiefe der zur Aufnahme des Inlays in der Tibia-Gelenkflache vorzusehenden Ausspa- rung bestimmt. Die Bodenfläche der Vertiefung 28 ist wiederum zur Erhöhung der Haftung des Knochenzements in geeigneter Weise texturiert, aufgerauht oder mit einer Vielzahl von niedrigen Vorsprüngen in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung versehen.
In den Figuren 3 und 4 ist ein Werkzeug 34 gezeigt, welches zum Einarbeiten einer das Inlay 24 genau passend aufnehmenden Aussparung und dem durch das Inlay zu ersetzenden Bereich des Kniegelenks der Tibia bestimmt ist. Das Werkzeug 34 weist einen langgestreckten flachen, erforderlichenfalls durch die angedeuteten niedrigen eingeprägten Rippen gegen Durchbiegung versteiften Werkzeugschaft 36 auf, dessen in den Zeichnungsfiguren rechtes Ende zur lösbaren Halterung in der Werkzeugaufnahme einer motorischen Antriebsmaschine geeignet ausgebildet ist. Solche motorischen Antriebsmaschinen werden in der chirurgischen Operationstechnik unter anderem auch zum Sägen, d.h. zum Einarbeiten von Schnitten in bzw. zum Durchtrennen von Knochen verwendet. Diese Antriebsmaschinen erzeugen daher eine oszillierende, d.h. hin- und hergehende Arbeitsbewegung des angetriebenen Werkzeugs . In den Zeichnungsfiguren ist die Arbeitsbewegung des dem Werkzeug 34 durch die Antriebsmaschine erteilten Arbeitshubs als jeweils durch einen in Werkzeuglängsrichtung verlaufenden Doppelpfeil angedeutet. Die beim speziel- len Ausführungsbeispiel dargestellte Ausgestaltung des an- triebsmaschinenseitigen Endes des Werkzeugs mit einer im wesentlichen kreisförmigen zum freien Ende hin geschlitzten Öffnung mit einer Innenverzahnung ist hier nur als Beispiel zu verstehen und hängt in der Praxis von der jeweils verwendeten Antriebsmaschine bzw. der Konstruktion von deren Werkzeugaufnahme ab.
Am linksseitigen Ende des Werkzeugschafts 36 ist das das Knochenmaterial in einem SchleifVorgang abnehmende eigentliche Form-Schleifwerkzeug 38 auf der Oberseite des Schafts 36 aufgesezt veranschaulicht, welches in seiner Umrißform im wesentlichen der Form des Inlays 24 entspricht, wobei allerdings die Abmessung des Form-Schleifwerkzeugs 38 in Richtung des Arbeitshubs um das Maß dieses Arbeitshubs kürzer ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die mit dem auf dem Knochen aufgesetzten und oszillierend angetrie- benen Werkzeug 34 im Knochen erzeugte Aussparung in ihrem äußeren Umriß exakt dem aufzunehmenden Inlay 24 entspricht.
Das Schleifwerkzeug selbst besteht aus einem kissenartigen metallischen Träger, der von der Oberseite des Werkzeug- Schafts 36 vortritt und an seiner dem Werkzeugschaft abgewandten oberen, im zu bearbeitenden Bereich des Kniegelenk- Knochens aufsitzenden Flachseite mit einer abrasiven Schicht 42 aus festhaftend auf dem Träger gebundenen Diamantpartikeln versehen ist .
In Fig. 3 und 4 ist jeweils mit Abstand vom eigentlichen Form-Schleifwerkzeug 38 noch ein vom Werkzeugschaft 36 vortretender Anschlagstift 44 dargestellt, welche die eigentliche mit dem Diamentpartikel-Belag beschichtete Arbeits- fläche überragt und der vom eigentlichen Form-Schleifwerkzeug solchen Abstand hat, daß beim Ansetzen des Werkzeugs im Arbeitsbereich derart, daß der Anschlagstift 44 an der Außenseite des Knochens anliegt, sichergestellt ist, daß der Arbeitsbereich des Form-Schleifwerkzeugs außerhalb des Bereichs der harten Knochenwand (Kortikalis) anliegt. In Fig. 4 ist zusätzlich die Anordnung eines dem Form- Schleifwerkzeug 38 in Form und Aufbau im wesentlichen entsprechenden Form-Schleifwerkzeug 38' auf der dem Schleifwerkzeug 18 gegenüberliegenden Seite des Werkzeugschafts 36 strichpunktiert angedeutet. Auch ein Anschlagstift 44' tritt von der entgegengesetzten Seite des Werkzeugschafts •36 vor. Dieses zweite Form-Schleifwerkzeug 38' stellt entweder ein sofort einsatzbereites Ersatz-Werkzeug für den Fall dar, daß die Schleifwirkung des eigentlichen Forra- Schleifwerkzeugs 38 durch Abnutzung in unzulässiger Weise verschlechtert ist, oder das Schleifwerkzeug 38' kann auch durch Belegung mit Diamant-Schleifkörpern abweichender Korngröße zur Erzeugung eines feineren oder - bei Verwendung gröberer Diamantpartikel - rauherer Bodenfläche der Aussparung dienen.
In Fig. 3 ist neben dem in Längsrichtung des Werkzeugs verlaufenden durch den Doppelpfeil auf dem Werkzeugschaft veranschaulichen Arbeitshub noch eine andere Möglichkeit der Schleifbewegung des Werkzeugs durch den links vor dem Form- Schleifwerkzeug dargestellten bogenförmigen Doppelpfeil angedeutet. Eine solche auf einem kurzen Kreisbogen oszillierende Arbeitsbewegung erfordert dann natürlich eine entsprechend abgewandelte formale Anpassung des äußeren Umris- ses des Form-Schleifwerkzeugs 38.
Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen sowohl des beschriebenen Ausführungsbeispiels der Teil-Endoprothese 10 als auch des Werkzeugs 34 verwirklichbar sind. Solche Abwandlungen können sich auf die genaue Form und Größe oder die Anordnung eines oder mehrer Verankerungszapfen am kufenartigen Prothesenteil 12 oder auch auf die genaue Umrißform und Dickenbemessung sowie die konkave Ausbildung der Gleit - fläche 26 und die für die Prothesenteile verwendeten Materialien beziehen. Wesentlich ist bezüglich der Teil-Endoprothese, daß zumindest der der Tibia zugeordnete, als In- lay 24 ausgebildete Prothesenteil, vorzugsweise aber auch der obere, femurzugeordnete kufenartige Prothesenteil in ihrer jeweils knochenzugewandten Befestigungsseite eine als Knochenzement -Depot dienende Vertiefung 18 bzw. 28 aufweisen.

Claims

P a t e n t n s p r u c h e
1. Teil-Endoprothese (10) für Kniegelenke, bestehend aus zwei Prothesenteilen (12; 24), von denen der eine von einem Inlay (24) gebildet wird, welches in einer zuvor n die ursprüngliche Gelenkflache der Tibia eingearbeiteten Aussparung einsetzbar und mittels Knochenzement fixierbar ist und dessen dem Femur zugewandte Seite als Gleitflache (26) für den zugeordneten zweiten, in einer in dem der Gleitflache gegenüberliegenden Bereich des Femur eingearbeitete Aufnahme befestigbaren kufenartigen Prothesenteil (12) ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest das m der Aussparung der Tibia zu fixierende Inlay (24) in seiner femurabgewandten Unterseite mit einer als Knochenzement-Depot dienenden Vertiefung (28) versehen
2. Teil-Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (28) m αer femurabgewandten Unterseite eine ringsum geschlossene Wand (30; aufweist.
3. Teil-Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vertiefung umschließende Wandung des Inlays (24) insgesamt oder teilweise mit einer die Haftung von Knochenzement erhöhenden Texturierung, Aufrauhung oder einer Anzahl von regelmäßig oder unregelmäßig verteilten Vorsprungen versehen ist.
4. Teil-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der dem femurseitigen kufenartigen Prothesenteil (12) zugewandte Teil des Inlays (24) aus einem hoch beanspruchbaren, gute Gleiteigenschaf- ten aufweisenden Kunststoff, vorzugsweise Hochdruckpoly- ethylen, besteht.
5. Teil-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der zugeordneten Aufnahme im Femur zu befestigende kufenartige Prothesenteil (12) in seiner tibiaabgewandten Unterseite mit einer als Knochenzement-Depot dienenden Vertiefung (18) versehen ist.
6. Teil-Endoprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (18) in der tibiaabgewandten Unterseite zumindest überwiegend ringsum geschlossen ist.
7. Teil-Endoprothese nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vertiefung begrenzende Wandung des kufenartigen Prothesenteils (12) mit einer die Haftung von Knochenzement erhöhenden Texturierung, Aufrauhung oder einer Anzahl von regelmäßig oder unregelmäßig verteilten Vorsprungen versehen ist.
8. Teil-Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da- durch gekennzeichnet, daß der kufenartige Prothesenteil
(12) in an sich bekannter Weise aas Metall, vorzugsweise einem hochlegierten Stahl, beispielsweise einer Kobalt- Chrom-Molybdan-Legierung, hergestellt ist und daß der mit der Gelenkflache (26) des tibiaseitigen Inlays (24) zu- sammenwirkende Kufenbereich (14) des Prothesenteils (12) poliert ist.
9. Teil-Endoprothese nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der die Vertiefung (18) be- grenzenden Wand des kufenartigen Prothesenteils (12) wenigstens ein an sich bekannter, in eine vorbereitete Bohrung in der Aufnahme des Femur verankerbarer Zapfen (20) vorspringt .
10. Werkzeug zur Einarbeitung der zur Aufnahme des tibiaseitigen Inlays (24) vorzusehenden Aussparung in das knie- gelenkseitige Ende der Tibia mittels einer das Werkzeug in oszillierende Arbeitsbewegung versetzenden motorisch antreibbaren Antriebsmaschine, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkzeug (34) als am Ende eines in der Werkzeugauf- nähme der Antriebsmaschine einsetzbaren Werkzeugschafts (36) angeordnetes Form-Schleifwerkzeug (38) ausgebildet ist, dessen Arbeits-Schleifflache (42) mit abrasiv auf die Knochensubstanz wirkenden Schleifpartikeln belegt ist, und dessen Form im wesentlichen entsprechend der Begrenzung der Aussparung in der Tibia für das zu implantierende Inlay
(24) entsprechend gewählt ist, wobei es in seinen Abmessungen lediglich m Oszillationsπchtung um den Oszillations- hub kleiner als die zu erzeugende Aussparung bemessen ist.
11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (36) als langgestrecktes Flachprofil ausgebildet ist, dessen einer Endbereich zur Halterung in der Werkzeugaufnahme der Antriebsmaschine geeignet ausgebildet ist, und daß das Form-Schleifwerkzeug (38) von einem im anderen Endbereich von einer Flachseite des Flachprofils vortretend aufgesetzten Formkorper gebildet wird, dessen der Befestigungsflache auf dem Flachprofil (36) gegenüberliegende Flache die Arbeits-Schleifflache (42) bildet.
12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der mit dem Form-Schleifwerkzeug (38) versehenen Flachseite gegenüberliegenden Flachseite des Werkzeugschafts (36) ein zweites Form-Schleifwerkzeug (38') vorgesehen ist.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits-Schleifflache (n) (42) mit Diamant-Schleifpartikeln belegt ist bzw. sind.
14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand von Form-Schleifwerkzeug
(38) bzw. den Form-Schleifwerkzeugen (38; 38') jeweils ein vom Werkzeugschaft vortretender Anschlag, beispielsweise em Anschlagstift (44; 44'), vorgesehen ist, dessen Abstand vom jeweils zugeordneten Form-Schleifwerkzeug (38; 38') entsprechend dem Abstand der in der Tibia-Gelenkflache einzuarbeitenden Aussparung für das Inlay (24) von der äußeren Knochenwandung der Tibia entspricht.
15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Anschlagstift (44; 44') m seiner Lange so bemessen ist, daß er über die Ebene der Arbeits-Schleif- flache (42) des zugeordneten Form-Schleifwerkzeugs (38; 38') vortritt.
16. Werkzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Anschlagstift (44; 44') be- zug auf das Form-Schleifwerkzeug (38; 38') abstandverander- lich auf dem Flachprofll-Werkzeugschaft (36) anbringbar ist .
PCT/EP1999/008904 1998-11-23 1999-11-22 Teilendoprothese für kniegelenke sowie schleifwerkzeug zur einarbeitung einer tibia Ceased WO2000030570A2 (de)

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DE29820903.9 1998-11-23
DE29820903U DE29820903U1 (de) 1998-11-23 1998-11-23 Teil-Endoprothese für Kniegelenke

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