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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Technologie bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren zur Auswahl und Implantation künstlicher Femurkomponenten.
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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren, wie sie bei Techniken eingesetzt werden, die als Totalersatz des Kniegelenks (oder Totale Kniearthroplastik, „TKA“) bekannt sind. Bei einem TKA-Verfahren werden tragende Teile des Kniegelenks durch künstliche Prothesen ersetzt.
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Die Femurkomponente im TKA-Verfahren ist ein abgerundetes Implantat, das die natürliche Form des Gelenks nachahmt. Um den Femur für das Implantat vorzubereiten, wird das distale Ende des Femur in eine allgemein flache Ebene reseziert. Nach der Resektion wird bisher ein komplexer Mechanismus zur Messung der anteroposterioren (A/P) Größe des Femur (Oberschenkelknochen) verwendet, um die richtige Größe der Femurimplantat-Komponente zu bestimmen. Diese herkömmliche Vorrichtung ist nicht nur sehr umständlich, sondern erfordert in der Regel auch einen Zugang zur anterioren Kortikalis des Femur, die proximal weiter entlang der Oberfläche des Femur liegt. Dies bedingt eine unerwünscht große Inzision und eine möglicherweise traumatische Retraktion des Muskels zur Visualisierung, was zwangsläufig die Komplexität und das Risiko des Eingriffs erhöht. Diese große Inzision ist auch kosmetisch ungünstig. Die große Inzision und die komplexe Messstruktur tragen auch erheblich zur Dauer des Eingriffs bei.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der Technologie wird ein Verfahren zur Bestimmung der Größe einer Femurkomponente, die einem Patienten implantiert werden soll, bereitgestellt. Das Verfahren kann das Erzeugen einer axialen Schnittfläche umfassen, die sich über einen medialen Kondylus des Femur eines Patienten erstreckt. Ein Abstand über die axiale Schnittfläche über dem medialen Kondylus kann gemessen werden. Basierend auf dem gemessenen Abstand kann eine Femurkomponente ausgewählt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Vorbereitung eines Femur zur Aufnahme eines Implantats bereitgestellt. Die Vorrichtung kann einen A/P-Fasenschneidblock umfassen, der auf einer axialen Schnittfläche des Femur positioniert werden kann, um eine Führung zur Herstellung von anterioren und posterioren Fasenschnitten am Femur bereitzustellen. Mindestens eine Rotationsführung kann mit dem A/P-Fasenschneidblock verbunden werden. Mindestens ein Teil der mindestens einen Rotationsführung kann auf einer hinteren Fläche des medialen Kondylus und/oder des lateralen Kondylus des Femur des Patienten positioniert werden, um dadurch den A/P-Fasenschneidblock relativ zum Femur des Patienten rotatorisch auszurichten.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Rotationsführungsvorrichtung zur Ausrichtung eines Schneidblocks relativ zum Femur eines Patienten bereitgestellt. Die Vorrichtung kann einen Basisträger mit einer Vorderseite und einer Rückseite umfassen. Die Rückseite kann so konfiguriert sein, dass sie auf einem Fasenschneidblock montiert werden kann, der auf einer durch den Femur eines Patienten gebildeten axialen Schnittfläche montiert werden kann. Mindestens ein Ausrichtungsfuß kann sich von der Basisstütze aus erstrecken. Der Ausrichtungsfuß kann so ausgerichtet sein, dass er mindestens eine der hinteren Flächen des medialen Kondylus oder des lateralen Kondylus des Femur des Patienten berührt, wenn der A/P-Fasenschneidblock an der axialen Schnittfläche des Femur des Patienten montiert ist. Durch den Basisträger kann mindestens eine Öffnung gebildet werden, wobei die Öffnung mit einer im Fasenschneidblock gebildeten Öffnung ausrichtbar ist, um eine Sichtlinie durch den Basisträger und den Fasenschneidblock zur axialen Schnittfläche des Femur des Patienten zu schaffen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der erfindungsgemäßen Technologie wird ein System zur Vorbereitung eines Femur für die Aufnahme eines Implantats bereitgestellt. Das System kann ein Sägeblatt umfassen, das in einem ersten Sägeblattschlitz eines distalen Femurschneidblocks positioniert werden kann, und dazu dient, den Femur zu resezieren, sodaß darauf eine axiale Schnittfläche gebildet wird. Das Sägeblatt kann auf einer ersten Seite mit nominalen A/P-Größenangaben und auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite mit nominalen M/L-Größenangaben gekennzeichnet sein. Das Sägeblatt kann über der axialen Schnittfläche in einer ersten Ausrichtung positioniert werden, um die nominalen A/P-Größenangaben mit einer anteroposterioren Abmessung des medialen Kondylus zu vergleichen, und es kann über der axialen Schnittfläche in einer zweiten Ausrichtung positioniert werden, um die nominalen M/L-Größenangaben mit einer mediolateralen Abmessung des medialen Kondylus zu vergleichen.
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Figurenliste
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In den folgenden Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Gleiche Bezugsziffern beziehen sich auf gleiche Teile in verschiedenen Ansichten oder Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den Zeichnungen.
- 1 ist eine Endansicht eines menschlichen Femur mit einer darauf ausgebildeten axialen Schnittfläche;
- 2 ist eine Endansicht des Femur von 1 mit einem darauf positionierten distalen Femurschneidblock, wobei ein Sägeblatt in den distalen Femurschneidblock eingesetzt ist;
- 3A ist eine Endansicht des Femur aus 1 mit einem Sägeblatt, auf dem sich eine Kennzeichnung der nominalen A/P-Größe befindet;
- 3B ist eine Endansicht des Femur aus 1 mit einem Sägeblatt, auf dem Angaben zur Nenngröße M/L angebracht sind;
- 4 ist eine Endansicht des Femur von 1, auf der eine beispielhafte Flächenberechnungszone dargestellt ist;
- 5A ist eine Tabelle mit korrelierenden Daten, die für beispielhafte Nenngrößenangaben in Verbindung mit der maximalen A/P-Abmessung relevant sind;
- 5B ist eine Tabelle, die korrelierende Daten zeigt, die für beispielhafte nominale Größenangaben relevant sind, die mit einem Bereich des medialen Kondylus über den axialen Schnitt verbunden sind;
- 5C ist eine Tabelle, die korrelierende Daten zeigt, die für beispielhafte Nenngrößenangaben in Verbindung mit der maximalen M/L-Abmessung relevant sind;
- 6 ist eine perspektivische Ansicht des Femur von 1 mit einem A/P-Fasenschneidblock und einer darauf positionierten Rotationsführung;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Femurimplantatkomponente;
- 8A ist eine Vorderansicht eines Sägeblattes, das auf seiner Vorderseite eine Kennzeichnung für die Nenngröße A/P trägt;
- 8B ist eine Rückansicht des Sägeblattes von 8A, die auf der Rückseite des Sägeblattes angebrachte Kennzeichnungen für die Nenngröße M/L zeigt;
- 9A ist eine Vorderansicht einer beispielhaften Rotationsführung gemäß einer Ausführungsform der Technologie;
- 9B ist eine Seitenansicht der Rotationsführung von 9A;
- 9C ist eine Rückansicht der Rotationsführung von 9A;
- 9D ist eine perspektivische Ansicht der Rotationsführung von 9A;
- 10A ist eine Rückansicht eines beispielhaften A/P-Fasenschneidblocks gemäß der vorliegenden Technologie; und
- 10B ist eine Seitenansicht des A/P-Fasenschneidblocks aus 10A, an dem die Rotationsführung aus 9A angebracht ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird auf die in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen Bezug genommen, die im Folgenden durch spezifische Ausdrücke beschrieben werden. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Änderungen und weitere Modifikationen der hierin dargestellten Erfindungsmerkmale sowie zusätzliche Anwendungen der hierin dargestellten Erfindungsprinzipien, die einem Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet und im Besitz dieser Offenbarung einfallen würden, sind im Rahmen der Erfindung zu berücksichtigen.
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Definitionen
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Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“ und „der“ Pluralbezüge einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. So kann z. B. die Bezugnahme auf „Indices“, wenn der Kontext dies vorschreibt, einen oder mehrere Sätze oder Sammlungen von Zeichen, Symbolen, Markierungen usw. umfassen.
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Wie vorliegend verwendet, bezieht sich der Begriff „im Wesentlichen“ auf das vollständige oder nahezu vollständige Ausmaß eines Vorgangs, eines Merkmals, einer Eigenschaft, eines Zustands, einer Struktur, eines Gegenstands oder eines Ergebnisses. Als willkürliches Beispiel ist ein Gegenstand, der „im Wesentlichen“ eingeschlossen ist, ein Gegenstand, der entweder vollständig oder nahezu vollständig eingeschlossen ist. Der genaue zulässige Grad der Abweichung von der absoluten Vollständigkeit kann in einigen Fällen vom jeweiligen Kontext abhängen. Im Allgemeinen wird jedoch der Grad der Vollständigkeit so sein, dass das Gesamtergebnis dasselbe ist, als wenn eine absolute und vollständige Vollständigkeit erreicht würde. Der Begriff „im Wesentlichen“ ist auch anwendbar, wenn er in einer negativen Konnotation verwendet wird, um auf das vollständige oder nahezu vollständige Fehlen einer Handlung, eines Merkmals, einer Eigenschaft, eines Zustands, einer Struktur, eines Gegenstands oder eines Ergebnisses hinzuweisen. Als weiteres willkürliches Beispiel kann eine Zusammensetzung, die „im Wesentlichen frei von“ einem Inhaltsstoff oder Element ist, dennoch einen solchen Bestandteil enthalten, solange dies keine messbaren Auswirkungen hat.
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Der Begriff „ungefähr“ wird hier verwendet, um einem numerischen Bereichsendpunkt Flexibilität zu verleihen, indem er vorsieht, dass ein bestimmter Wert „ein wenig über“ oder „ein wenig unter“ dem Endpunkt liegen kann.
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Relative Richtungsbegriffe können hier manchmal verwendet werden, um verschiedene Komponenten der vorliegenden Erfindung zu beschreiben und zu beanspruchen. Solche Begriffe umfassen, ohne Einschränkung, „distal“, „proximal“, „anterior“, „posterior“, „aufwärts“, „abwärts“, „horizontal“, „vertikal“, usw. Diese Begriffe sind im Allgemeinen nicht als einschränkend zu verstehen, sondern werden verwendet, um die verschiedenen Merkmale der Erfindung möglichst klar zu beschreiben und zu beanspruchen. Wo solche Begriffe eine Einschränkung enthalten müssen, sollen sie sich auf die Verwendung beschränken, die dem Fachmann im Zusammenhang mit dieser Offenbarung allgemein bekannt ist und von ihm verstanden wird. In einigen Fällen sind in den Abbildungen Maßangaben enthalten. Diese Angaben sind nur beispielhaft und nicht einschränkend. In einigen Fällen sind die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu und solche Maßangaben werden möglicherweise nicht genau in den Figuren wiedergegeben.
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Wie vorliegend verwendet, kann eine Vielzahl von Gegenständen, Strukturelementen, Kompositionselementen und/oder Materialien der Einfachheit halber in einer gemeinsamen Liste aufgeführt werden. Diese Listen sind jedoch so auszulegen, als ob jedes Mitglied der Liste einzeln als ein separates und einzigartiges Mitglied identifiziert wird. Daher sollte kein einzelnes Mitglied einer solchen Liste als faktisches Äquivalent eines anderen Mitglieds derselben Liste allein aufgrund ihrer Darstellung in einer gemeinsamen Gruppe ohne gegenteilige Angaben ausgelegt werden.
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Numerische Daten können vorliegend in einem Bereichsformat ausgedrückt oder dargestellt werden. Es ist zu verstehen, dass ein solches Bereichsformat lediglich der Einfachheit und Kürze halber verwendet wird und daher flexibel ausgelegt werden sollte, um nicht nur die ausdrücklich als Grenzen des Bereichs genannten Zahlenwerte einzuschließen, sondern auch alle einzelnen Zahlenwerte oder Teilbereiche, die in diesem Bereich enthalten sind, als ob jeder Zahlenwert und Teilbereich ausdrücklich genannt würde. Zur Veranschaulichung sollte ein Zahlenbereich von „etwa 1 bis etwa 5“ so ausgelegt werden, dass er nicht nur die ausdrücklich genannten Werte von etwa 1 bis etwa 5 umfasst, sondern auch die einzelnen Werte und Unterbereiche innerhalb des angegebenen Bereichs. So sind in diesem Zahlenbereich einzelne Werte wie 2, 3 und 4 und Unterbereiche wie 1 bis 3, 2 bis 4 und 3 bis 5 usw. sowie 1, 2, 3, 4 und 5 einzeln enthalten.
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Dieser Grundsatz gilt auch für Bereiche, die nur einen Zahlenwert als Minimum oder Maximum angeben. Außerdem sollte eine solche Auslegung unabhängig von der Breite der Spanne oder den beschriebenen Merkmalen gelten.
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Die Erfindung
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Die vorliegende Technologie bezieht sich allgemein auf Techniken und Vorrichtungen zur Implantation von Femurkomponenten als Teil einer partiellen oder vollständigen Knieersatzoperation. Solche Techniken sind beispielsweise beim totalen Knieersatz (oder der totalen Kniearthroplastik, „TKA“) nützlich. Bei einem TKA-Eingriff werden die tragenden Teile des Kniegelenks durch künstliche Prothesen ersetzt. Typische TKA-Verfahren können mit erheblichen postoperativen Schmerzen verbunden sein und eine wochenlange körperliche Rehabilitation erfordern. Der für solche Eingriffe erforderliche chirurgische Schnitt kann sich über mehrere Zentimeter oberhalb und unterhalb der Kniescheibe erstrecken.
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Die Femurkomponente des TKA-Verfahrens ist ein abgerundetes Implantat, das die natürliche Form des Knochens nachahmt. Um den Femur für das Implantat vorzubereiten, wird das distale Ende des Femur in einer allgemein flachen Ebene reseziert. Nach der Resektion wird üblicherweise ein komplexer Mechanismus verwendet, um die anteroposteriore Größe des Femur zu messen und so die richtige Größe der Femurimplantatkomponente zu bestimmen. In einigen Fällen wurde auch ein zweiter Mechanismus verwendet, um die mediolaterale („M/L“) Größe des Femur zu messen. Eine solche herkömmliche Vorrichtung zur Messung der A/P-Größe des Femur ist beispielsweise im US-Patent Nr.
9,681,963 von Leslie et al. dargestellt. Dieses Messinstrument ist nicht nur sehr umständlich, sondern erfordert in der Regel auch einen Zugang zur anterioren Kortikalis des Femur, die sich proximal weiter entlang der Oberfläche des Femur befindet. Dies erfordert eine unerwünscht große Inzision, die zwangsläufig die Komplexität und das Risiko des Eingriffs erhöht, wobei die Muskelretraktion das Risiko einer Verletzung des Weichteilgewebes weiter erhöht. Diese große Inzision ist auch kosmetisch unangenehm. Die große Inzision und die komplexe Messstruktur tragen auch erheblich zur Dauer des Eingriffs bei.
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Die Erfinderin hat Techniken und Instrumente entwickelt, die die Größe des für einen solchen Eingriff erforderlichen Einschnitts erheblich verringern und auch die Komplexität der Bestimmung der Implantatkomponenten reduzieren. Die Erfinderin hat festgestellt, dass ihr System die gesamte Operationszeit um bis zu zwölf Minuten verkürzen kann. Diese Verkürzung der Operationszeit wird erreicht, während gleichzeitig die Größe der erforderlichen Inzision erheblich reduziert wird. Durch den Wegfall der schwerfälligen Geräte aus dem Instrumentenset kann auch die Anzahl der für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Sets erheblich reduziert werden. Auf diese Weise reduzieren die vorliegenden Geräte und Techniken die Operationszeit, die Kosten, die Risiken und die postoperative Erholungszeit im Zusammenhang mit dem totalen Knieersatz. Da der erforderliche chirurgische Einschnitt auch viel kleiner ist, ist die postoperative Narbenbildung kosmetisch akzeptabler.
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Die Implantation von Femurkomponenten erfolgt in der Regel durch einen Schnitt im Knie des Patienten, um die Enden des Oberschenkels und des Schienbeins freizulegen. In der Regel wird ein parapatellarer Zugang gewählt, bei dem die Kniescheibe auf eine Seite des Gelenks verlagert wird. Dadurch wird das distale Ende des Oberschenkels und das proximale Ende des Schienbeins freigelegt. Diese Enden werden dann sehr genau geschnitten und geformt, um die Implantatkomponenten aufzunehmen.
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Obwohl Fachleute die für die Implantation von Femurkomponenten erforderlichen chirurgischen Techniken ohne weiteres nachvollziehen können, wird in den Abbildungen zur Vereinfachung der Diskussion ein menschlicher Femur (Oberschenkelknochen), teilweise in Ausschnitten, dargestellt. Dies geschieht in dem Bewusstsein, dass dies in der Praxis im Allgemeinen nicht der Fall sein wird.
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Im Bezug auf die 1 und 2 ist ein menschlicher Femur 12 dargestellt, an dem bereits eine axiale Schnittfläche 14 ausgebildet ist. Die Ausbildung der axialen Schnittfläche kann auf verschiedene Weise erfolgen. Häufig wird ein intramedulläres Loch oder ein intramedullärer Kanal 16 in den Femur eingebracht, um einen Stab einer Resektionslehre (nicht dargestellt) aufzunehmen. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann ein distaler Schneideblock (18 in 2) präzise am Femur befestigt werden. Der distale Schneideblock kann einen oder mehrere darin ausgebildete Sägeblattschlitze 20 zur Aufnahme eines Sägeblattes 22 aufweisen. Bei dem abgebildeten Sägeblatt handelt es sich um ein sagittales Sägeblatt mit Schneidezähnen an seinem distalen Ende 24. Die Schneidezähne und die allgemeine Konfiguration des gezeigten Sägeblatts sind nur beispielhaft: eine Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen kann verwendet werden. Neben dem gezeigten Sagittalsägeblatt kann eine Vielzahl anderer geeigneter Sägeblätter verwendet werden, z. B. oszillierende oder hin- und hergehende Sägeblätter und dergleichen. Es können auch andere Techniken zur Entfernung oder Formung von Knochen verwendet werden, z. B. Laser- oder Ultraschallsägen.
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Das Sägeblatt 22 ist in 2 vollständig durch den Femur ausgefahren dargestellt, nachdem das Sägeblatt die axiale Schnittfläche 14 (1) auf dem Femur gebildet hat. Im Allgemeinen wird das Sägeblatt durch den Sägeblattschlitz 20 ausgefahren und ist mit einer Säge gekoppelt (an einem proximalen Ende gegenüber dem Ende 24, nicht dargestellt), die das Sägeblatt in eine oszillierende oder andere Bewegung versetzt. Während das Sägeblatt durch den Sägeblattschlitz vorgeschoben wird, entfernt es den Knochen und erzeugt die dargestellte axiale Schnittfläche. Nachdem die axiale Schnittfläche gebildet wurde, kann der distale Schneidblock 18 im Allgemeinen entfernt werden.
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Die Tiefe des distalen femoralen (axialen) Schnitts ist herstellerspezifisch und hängt im Allgemeinen von der Dicke des Metalls für das jeweilige Implantat ab. Die meisten Hersteller sehen einen distalen Femurschnitt von 9 mm vor, einige 8 mm. Dies sind nur beispielhafte Messungen für einen der am häufigsten verwendeten Hersteller. Die einheitliche Methodik der vorliegenden Technologie ermöglicht Projektionsberechnungen je nach Resektionstiefe und herstellerspezifischer Größe.
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Der distale Femurschnitt wird mit einem distalen femoralen Schneidblock gemessen, der gegen den äußersten Teil des medialen Kondylus gelegt wird und den Schnittschlitz 9 mm von dieser Oberfläche entfernt positioniert. Der Chirurg kann diesen Punkt im Falle eines lokalen Defekts nach Bedarf ändern, um einen distalen Femurschnitt von 9 mm zu erreichen, je nachdem, wie er die anatomischen Anomalien interpretiert.
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Sobald die axiale Schnittfläche 14 am distalen Ende des Femur 12 ausgebildet ist, bietet das vorliegende System eine Möglichkeit, eine Femurimplantatkomponente auszuwählen. Ein beispielhaftes Femurimplantat, das denen aus dem Stand der Technik ähnelt, ist in 7 beispielhaft mit 100 dargestellt. Da die verschiedenen Größen solcher Implantatkomponenten von Patient zu Patient variieren, war die Auswahl der richtigen Größe für einen bestimmten Patienten eine Herausforderung, und erforderte bisher sehr anspruchsvolle Geräte und zeitaufwändige Techniken.
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Die Erfinderin hat jedoch ein System entwickelt, mit dem die geeignete Implantatkomponente relativ einfach ausgewählt werden kann. Wie in 1 dargestellt, ist zumindest ein Teil der axialen Schnittfläche 14 so geformt, dass sie sich durch den medialen Kondylus 13 erstreckt (der laterale Kondylus ist rechts bei 15 dargestellt). Zur Bestimmung der anteroposterioren Abmessung des Femur kann ein Abstand 26, z. B. das Maß D1, über den mediale Kondylus gemessen werden. In einigen Ausführungsformen kann allein auf der Grundlage dieser Messung die richtige Größe der Femurkomponente für den jeweiligen Femur ausgewählt werden. Der Abstand 26 kann an einer Vielzahl von Stellen gemessen werden, wird aber in einigen Ausführungsformen so gewählt, dass er über die maximale Abmessung des medialen Kondylus über die axiale Schnittfläche gemessen wird.
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Im gezeigten Beispiel ist der maximale Abstand D1 von einer Oberfläche des Knochens zu einer anderen Oberfläche des Knochens dargestellt. Im Allgemeinen kann nach der Resektion des Femur (z. B. nach der Bildung der axialen Schnittfläche quer zum Femur) Knorpel 28 um die axiale Schnittfläche herum auf dem Femur verbleiben. Je nach der verwendeten Messvorrichtung und der Art und Weise, wie der Abstand gemessen wird, kann der maximale Abstand von der vorderen Knochenoberfläche zur hinteren Knochenoberfläche, wie dargestellt, oder von der Außenfläche zur Außenfläche des Knorpels 28 gemessen werden. Die Messung kann auch von Knochenoberfläche zu Knorpeloberfläche oder von Knorpeloberfläche zu Knochenoberfläche usw. erfolgen.
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In einem Aspekt der Erfindung kann der maximale Abstand durch Verwendung von Indikatoren, die von dem Sägeblatt 22 getragen werden, gemessen werden. Dieser Aspekt der Erfindung ist in den 3A, 3B, 8A und 8B dargestellt. Wie in 3A gezeigt, wird in einem Aspekt der Technik der maximale Abstand unter Verwendung von Nenngrößenindizes 30 gemessen, die vom Sägeblatt 22 getragen werden. Die nominalen A/P-Größenangaben 30 können ohne tatsächliche physikalische Maßangaben auskommen und können mit den nominalen Größen der Femurkomponenten korreliert werden. Im gezeigten Beispiel weisen die Nenngrößenangaben darauf hin, dass für die Größe des gezeigten Femur 12 ein Implantat der Größe 5 erforderlich ist, wie mit dem Bezugszeichen 34 angegeben.
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Im Allgemeinen können die Kennzeichnungen für die A/P-Nenngröße 30 dem Implantatsystem eines bestimmten Herstellers zugeordnet werden, bevor die Kennzeichnungen auf dem Sägeblatt 22 angebracht werden. Auf diese Weise kann ein bestimmtes Sägeblatt mit herstellerspezifischen Nenngrößenangaben für jedes der verschiedenen Implantatkomponentensysteme verwendet werden. Tabelle I in 5A enthält ein beispielhaftes Datendiagramm, das beispielsweise verwendet werden kann, um die Nenngröße mit einer tatsächlichen Abmessung über die axiale Schnittfläche zu korrelieren. Diese Tabelle dient nur als Beispiel: Die Angaben zur Nenngröße müssen im Allgemeinen auf jeden einzelnen Hersteller zugeschnitten werden.
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In den gezeigten Beispielen nimmt die vom Sägeblatt 12 getragene nominale A/P-Größenanzeige 30 von einer anterioren Spitze der Konkavität des medialen Kondylus zu einer posterioren Spitze der Konkavität des medialen Kondylus negativ zu, wenn das Sägeblatt auf der axialen Schnittfläche des Femur des Patienten positioniert ist. Mit anderen Worten, die Markierung nimmt von der hinteren Spitze der Konkavität des medialen Kondylus bis zur vorderen Spitze der Konkavität positiv zu. Auf diese Weise kann der Chirurg oder Techniker das distale Ende des Sägeblatts auf die Oberseite der Konkavität des posterioren Kondylus des medialen Kondylus ausrichten, wie in 3A gezeigt, und die korrekte Nenngröße an den Markierungen an der anterioren Oberseite der Konkavität ablesen.
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In einem anderen Aspekt der Technologie kann der Abstand D1 (1) (oder der Abstand D2, oder ein Bereich 27 der axialen Schnittfläche, der weiter unten ausführlicher behandelt wird) durch Überprüfung eines Bildes der axialen Schnittfläche 14 gemessen werden. Geeignete bildgebende Verfahren sind u. a. CT, MRT, Röntgenaufnahmen und andere bildgebende oder fotografische Modalitäten. Die Art des verwendeten bildgebenden Verfahrens kann auch bestimmen, welche Flächen zur Messung des Abstands verwendet werden, da einige bildgebende Verfahren den Knorpel 28 nicht erfassen. Ein weiterer Aspekt ist, dass die axiale Schnittfläche virtuell erfasst werden kann, d. h. der Femur muss nicht aufgeschnitten werden, um die Femurkomponente für den vorliegenden Patienten zu bestimmen. In dieser Ausführungsform kann ein CT-Scan oder eine andere geeignete Bildgebungstechnologie die axiale Schnittfläche virtuell erstellen, ohne dass Schnitte im Patienten erforderlich sind. Sobald ein solches Bild vorliegt, kann der Abstand D oder D 2 oder die Fläche 27 mit geeigneter Technik gemessen werden.
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Durch den Einsatz bildgebender Verfahren zur Messung der tatsächlichen Merkmale des medialen Kondylus kann das vorliegende System zur Vorhersage der Größe des Femurimplantats für einen bestimmten Patienten verwendet werden, bevor dieser sich einer Operation unterzieht. Die Bildgebung kann vor der Operation durchgeführt werden, um die Operationszeit und -komplexität weiter zu verringern.
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Zusätzlich zur Verwendung einer der beiden oben genannten Methoden, um eine Ebene über dem medialen Kondylus zu erhalten und den Abstand D1 über dem medialen Kondylus zu messen, kann die vorliegende Technologie eine Vielzahl von Dimensionsdaten in Bezug auf den medialen Kondylus verwenden, um die Größe einer Femurkomponente für einen bestimmten Patienten vorherzusagen. In dem in 4 gezeigten Beispiel kann die Fläche 27 der Ebene (physisch oder virtuell), die durch den medialen Kondylus gebildet wird, zur Auswahl der Größe des Femurimplantats verwendet werden. Tabelle II, 5B, zeigt beispielhafte Implantatgrößen in Korrelation mit den Oberflächenbereichen beispielhafter medialer Kondylen.
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Wie in den 8A und 8B können in einem Aspekt der Erfindung die nominalen A/P-Größenangaben 30 auf einer ersten Seite des Sägeblatts (8A) und die nominalen M/L-Größenangaben 32 auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite des Sägeblatts (8B) angebracht sein. Tabelle III, 5C, zeigt beispielhafte Implantatgrößen, die mit den M/L-Abmessungen beispielhafter medialer Kondylen korreliert sind. Die nominalen M/L-Größenangaben können zur Messung der mediolateralen Abmessung (D2 in 1) der axialen Schnittfläche verwendet werden. Dies kann die Genauigkeit der Implantatauswahl weiter erhöhen und die korrekte Versorgung einer größeren Anzahl von Patienten mit anatomischen Abweichungen unterstützen. In den meisten Fällen ergibt die Messung der mediolateralen Abmessung der axialen Schnittfläche über dem Femur und die Messung der anteroposterioren Abmessung des lateralen Kondylus die gleiche Implantatgröße. In einigen Fällen jedoch zeigt die Messung der M/L-Dimension an, dass für einen bestimmten Patienten eine leicht abweichende Implantatgröße erforderlich ist, was als A/P vs. M/L-Mismatch bezeichnet wird. Die aktuelle Technologie ermöglicht es dem Chirurgen, sehr schnell einen Hinweis auf diese Fehlanpassung zu erhalten, da sie durch den Größenunterschied der A/P- und M/L-Abmessung angezeigt wird. Dies kann dem Chirurgen eine große Hilfe bei der schnellen Entscheidung sein, welche Implantatgröße für einen bestimmten Patienten am besten geeignet ist, oder ob zusätzliche chirurgische Manöver durchgeführt werden sollten, um den A/P-Fasenschneidblock zu Beginn des Eingriffs neu zu positionieren. In vielen konventionellen Fällen müsste der Chirurg sonst die Oberflächen am Ende des Eingriffs nachschneiden, also zu dem Zeitpunkt, an dem die Nichtübereinstimmung mit der bisherigen Technik am häufigsten entdeckt wird.
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So kann das Sägeblatt 12 zwei Konfigurationen aufweisen: eine erste Konfiguration, in der sich das Sägeblatt über die anteroposteriore Dimension des medialen Kondylus erstreckt, und eine zweite Konfiguration, in der das Sägeblatt gedreht ist, um die zweite Seite des Blattes freizulegen, und sich über die mediolaterale Dimension der axialen Schnittfläche erstreckt.
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Neben der Verwendung des oben beschriebenen Sägeblatts 22 zur Ermittlung des A/P- oder M/L-Maßes kann auch eine andere Vorrichtung (nicht abgebildet) verwendet werden, das die A/P- und M/L-Nennkennzeichen trägt. Beispielsweise kann die A/P- oder M/L-Nennkennzeichnung auf ein Segment aus geeignetem Material wie Kunststoff, Metall usw. aufgebracht werden. Dieses kann wie oben beschrieben positioniert und verwendet werden, um das A/P- oder M/L-Maß schnell und effektiv zu ermitteln.
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Wie in 6, 10A und 10B gezeigt, kann in einem Aspekt der Erfindung ein A/P-Fasenschneidblock 38 vorgesehen sein. Der in den Figuren dargestellte Fasenschneidblock dient nur als Referenz. Verschiedene Hersteller bieten solche Schneidblöcke mit unterschiedlichen Merkmalen an, die an verschiedenen Stellen der Schneidblöcke angeordnet sind. Der A/P-Fasenschneidblock kann relativ zur axialen Schnittfläche 14 (1) auf verschiedene Arten, die dem Fachmann bekannt sind, ausgerichtet und daran befestigt werden. Zum Beispiel kann der Fasenschneidblock, sobald er richtig positioniert ist, mit Hilfe von Verankerungsstiften, die durch die in 10A gezeigten Öffnungen 58a, 58b eingeführt werden, an der axialen Schnittfläche fixiert werden. Der A/P-Fasenschneidblock kann einen oder mehrere Sägeblattschlitze oder Führungen 40, 42 usw. enthalten. Die Sägeblattschlitze können zur Aufnahme eines Sägeblattes dienen, um die Ausbildung von Fasen- oder Kondylenschnitten im Femur zu unterstützen, um den Femur zur Aufnahme der Implantatkomponente zu formen. Die Fasen-Sägeblattschlitze können relativ zueinander in einem Winkel von „a“ abgewinkelt sein (6). Der Winkel α kann je nach verwendetem Implantatsystem variieren, liegt aber im Allgemeinen zwischen etwa 0 Grad und etwa 180 Grad.
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In der gezeigten Ausführungsform kann der A/P-Fasenschneidblock 38 mindestens eine Rotationsführung 46 enthalten oder tragen oder mit dieser gekoppelt sein (6, 9A-9D und 10B). In einer Ausführungsform ist der A/P-Fasenschneidblock direkt an der Rotationsführung angebracht, und die beiden werden als zusammengebautes Paar auf der axialen Schnittfläche installiert. Die Rotationsführung kann eine hintere Fläche 54 und der Fasenschneidblock eine vordere Fläche 56 aufweisen. Die Rückseite der Rotationsführung und die Vorderseite des Fasenschneidblocks können direkt miteinander verbunden werden, um eine montierte Einheit zu bilden.
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Die Rotationsführung kann ein Paar Ausrichtungsfüße oder Laschen 48, 50 enthalten, die sich im Allgemeinen senkrecht zur Rückseite 54 der Rotationsführung erstrecken können. Diese Laschen können auf dem hinteren Kondylus des medialen Kondylus und/oder des lateralen Kondylus platziert werden, um dadurch den A/P-Fasenschneidblock relativ zum Femur rotatorisch auszurichten. Die Rotationsführung von 3 Grad Außenrotation zur posterioren Kondylenachse würde den A/P-Fasenblock entlang der epikondylären Achse ausrichten. Bei Knien mit Valgusdeformität kann eine separate 5-Grad-Außenrotationsführung verwendet werden. Die Rotationsführung kann, nachdem sie am A/P-Fasenschneidblock befestigt wurde, verwendet werden, um den Schneidblock in der korrekten Ausrichtung parallel zur epikondylären Achse zu platzieren, wie es Behandlungsstandard ist. Der A/P-Schneidblock kann dann sicher am Femur fixiert werden, so dass die Schnitte ohne Unterbrechung durchgeführt werden können, ohne dass zusätzliche Stifte entfernt werden müssen, die bei früheren Systemen verwendet wurden.
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Die richtige Positionierung und Ausrichtung des A/P-Fasenschneidblocks auf dem Femur ermöglicht präzise Schnitte und damit eine genaue Befestigung der Femurkomponente an diesen Schnitten. So wird die beschriebene Rotationsführung verwendet, um die Femurkomponente angemessen entlang der epikondylären Achse auszurichten, um eine ordnungsgemäße mechanische Führung der Patella und die biomechanische Funktion des endoprothetischen Knies zu ermöglichen. Ein Griff 52 kann an der Rotationsführung befestigt werden, um die Positionierung der Rotationsführung (und damit des A/P-Fasenschneidblocks) relativ zum Femur zu unterstützen.
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Die Rotationsführung 46 ist in den 9A bis 9D dargestellt. Die Führung kann einen Basisträger 60 umfassen, der die vordere Fläche 46 und die hintere Fläche 54 aufweisen kann. Im gezeigten Beispiel können sich zwei Ausrichtungsfüße 48, 50 von der Basisstütze aus erstrecken, die jeweils so ausgerichtet sind, dass sie eine hintere Fläche des medialen Kondylus oder des lateralen Kondylus des Femur des Patienten berühren, wenn der Fasenschneidblock an der axialen Schnittfläche des Femur des Patienten angebracht ist. Mindestens eine Öffnung 62a, 62b kann durch den Basisträger gebildet werden. Die Öffnung kann mit einer Öffnung (z. B. einer von mehreren Sätzen von Öffnungen 64a, 64b, 64c, 64d in 10A), die in dem Fasenschneidblock 38 ausgebildet ist, ausgerichtet werden. Dieser Aspekt der Technologie kann eine Sichtlinie, die zum Beispiel bei 66 in 9D und 10B gezeigte Sichtlinie durch den Basisträger und den Fasenschneidblock auf die axiale Schnittfläche des Femur des Patienten. Auf diese Weise kann der Chirurg entweder die Platzierung der Vorrichtung auf der axialen Schnittfläche visuell überprüfen oder einen Stift, einen Laser oder ein ähnliches Gerät verwenden, um sicherzustellen, dass der Fasenschneidblock richtig auf der Oberfläche positioniert ist. Der Chirurg ist dann in der Lage, den A/P-Fasenblock anterior oder posterior mit fixierter Ausrichtung zu verschieben, um die Passung bei A/P-M/L-Fehlanpassung zu verbessern.
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Die Rotationsführung kann eine Griffbefestigungsschnittstelle 53 enthalten, die bei der Befestigung des Griffs 52 helfen kann (6). Gegenüber der Griffbefestigungsschnittstelle kann sich eine Verankerungsvorrichtung oder ein Stift 68 von der Rückseite des Basisträgers 60 erstrecken. Die Verankerungsvorrichtung oder der Stift 68 kann beispielsweise in eine Öffnung im Fasenschneidblock eingepasst werden, um einen ersten Verankerungspunkt zwischen der Rotationsführung und dem A/P-Fasenschneidblock zu schaffen, um die Rotationsstabilität der Verbindung zwischen der Rotationsführung und dem AP-Fasenschneidblock zu erhöhen. Darüber hinaus können auch ein zweiter und ein dritter Verankerungsstift 70a bzw. 70b an der Rückseite des Basisträgers befestigt werden bzw. sich von dort erstrecken. Die zweiten und dritten Verankerungsstifte können in einen der in 10A dargestellten Sätze von Öffnungen 64a-64d des Schneidblocks 38 eingepasst werden. Insgesamt können die Verankerungsstifte mindestens zwei, besser jedoch drei oder mehr Verankerungspunktschnittstellen zwischen der Rotationsführung und dem A/P-Fasenschneidblock bereitstellen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Rotationsführung sicher an dem Fasenschneidblock befestigt ist, um zu gewährleisten, dass die beiden sich nicht relativ zueinander drehen oder verrutschen.
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Im Allgemeinen sind die beiden Ausrichtungsfüße 48, 50 auf einer Ebene ausgerichtet, die in 9C mit 51 bezeichnet ist. Um die gewünschte Drehung zu erreichen, können die Verankerungsstifte 70a, 70 relativ zu dieser Ebene versetzt werden. Mit anderen Worten kann der Bolzen 70a um den Abstand D4 und der Bolzen 70b um den Abstand D von der Ebene 51 verschoben werden. In diesem Beispiel ist der Abstand D3 kleiner als der Abstand D4, was dazu führt, dass die beiden vertikal zueinander versetzt sind. Diese Abmessungen können zwar variieren, jedoch beträgt in einer Ausführungsform D3 etwa 0,603 Zoll und D4 etwa 0,698 Zoll, was zu einer Drehung von etwa 3 Grad führt. Diese Maße können jedoch je nach der gewünschten Drehung variieren. Bei einer Drehung um 5 Grad kann D4 beispielsweise größer sein, in der Größenordnung von etwa 0,761 Zoll.
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Da die Öffnungen 62a, 62b in der Rotationsführung in ähnlicher Weise mit einer der Öffnungen 64a-64d im Fasenschneidblock ausgerichtet sind, sind sie auch vertikal zueinander versetzt. Wenn der Chirurg also die Verankerungsstifte 70a, 70b in einen der Sätze von Öffnungen 64a-64d einsetzt, wirkt eine andere der Öffnungen mit den Öffnungen 62a, 62b in der Rotationsführung zusammen, um die in 10B gezeigte Sichtlinie 66 zu schaffen.
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Wie in 9B gezeigt, erstrecken sich die Ausrichtungsfüße oder Laschen 48, 50 im Allgemeinen senkrecht von der Rückseite 54 der Basishalterung 60 über eine Strecke D5. Dieser Abstand ist im Allgemeinen groß genug, um sicherzustellen, dass die Ausrichtungsfüße weit genug über den Fasenschneidblock 38 hinausragen, um mit den hinteren Flächen der Kondylen des Femur in Eingriff zu kommen, sobald der Schneidblock und die Rotationsführungseinheit am Femur befestigt sind. Dieser Abstand kann bei unterschiedlichen Fasenschneidblöcken variieren, beträgt aber in einem Beispiel zwischen etwa 1 Zoll und etwa 2 Zoll. In einem Beispiel liegt der Abstand zwischen etwa 1,25 Zoll und 1,75 Zoll. In einem Beispiel beträgt der Abstand D5 etwa 1,568 Zoll.
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Mit der vorliegenden Technologie kann ein Chirurg oder Techniker relativ einfach die richtige Ausrichtung des A/P-Fasenblocks bestimmen, was eine direkte Verankerung des Blocks am Knochen ermöglicht, ohne dass Austauschführungsstifte oder alternative Fixierungsmethoden, wie sie bei herkömmlichen Systemen verwendet werden, erforderlich sind. Bei diesen Systemen nach dem Stand der Technik wird die Ausrichtung zu Beginn des Verfahrens mit Stiften fixiert, die eine Platzierung des A/P-Fasenblocks auf den Stiften ermöglichen und erst später entfernt werden müssen, damit die Schnitte durch den Schneidblock fortgesetzt werden können. Dies ist umständlich und erhöht die Komplexität des Falles, da die Stifte falsch platziert werden können oder sich zwischen dem Durchführen der Instrumente verschieben können, was zu Fehlern, Verletzungen des Chirurgen, der Assistenten oder des Patienten führen kann. Diese herkömmlichen Systeme verkomplizieren und verlängern den Eingriff unnötig. Mit der heutigen Technologie ist das Verfahren präziser und kürzer.
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Diese festen Drehungen der vorliegenden Rotationsführungen können zwar variieren, in einer Ausführungsform werden sie jedoch entweder aus einer 3-Grad-Drehung oder einer 5-Grad-Drehung ausgewählt und können für rechts- oder linksseitige Implantationen vorgesehen werden. Der A/P-Fasenschneidblock kann dann ordnungsgemäß an der axialen Schnittfläche ausgerichtet werden, bevor Fasen- oder Kondylenschnitte ausgeführt werden.
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Zusätzlich zu den oben beschriebenen strukturellen Komponenten stellt die vorliegende Technologie auch Verfahren zur Bestimmung der richtigen Größe einer Femurimplantatkomponente und Verfahren zur Vorbereitung eines distalen Endes eines Femur für die Implantation bereit. In einem besonderen Beispiel stellt die Technologie ein Verfahren zur Bestimmung der Größe einer Femurkomponente zur Implantation bei einem Patienten bereit. In diesem Beispiel kann ein distaler Schneidblock an einem distalen Ende des Femur eines Patienten positioniert werden, wobei der distale Schneidblock einen ersten Sägeblattschlitz aufweist, der damit verbunden ist. Ein Sägeblatt kann in dem ersten Sägeblattschlitz positioniert werden, wobei eine axiale Schnittfläche am distalen Ende des Femur des Patienten gebildet wird, wobei sich zumindest ein Teil der axialen Schnittfläche durch den medialen Kondylus erstreckt. Ein maximaler Abstand der axialen Schnittfläche über den medialen Kondylus kann gemessen werden. Auf der Grundlage des gemessenen maximalen Abstands kann eine Femurkomponente ausgewählt werden. In einem Beispiel wird die Femurkomponente ausschließlich auf der Grundlage des gemessenen Maximalabstands ausgewählt.
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Die Messung des maximalen Abstands kann die Messung unter Verwendung von nominalen Größenindizes, die das Sägeblatt trägt, umfassen, das zur Bildung der axialen Schnittfläche verwendet wird. Die nominalen Größenindizes des Sägeblatts können von einer vorderen Spitze der Konkavität des medialen Kondylus zu einer hinteren Spitze der Konkavität des medialen Kondylus negativ inkrementieren, wenn das Sägeblatt auf der axialen Schnittfläche des Femur des Patienten positioniert ist. Das Sägeblatt kann nominale Größenangaben tragen und inkrementelle Angaben enthalten, die mit nominalen Femurkomponenten korrelieren. Die Messung des maximalen Abstands kann die Messung anhand eines Bildes der axialen Schnittfläche umfassen.
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Die Auswahl einer Femurkomponente kann den Vergleich des gemessenen Maximalabstands mit einem Satz von Femurimplantaten mit unterschiedlichen Nenngrößen beinhalten. Das Verfahren kann das Positionieren eines A/P-Fasenschneidblocks auf der axialen Schnittfläche umfassen, wobei der A/P-Fasenschneidblock mindestens eine Rotationsführung trägt, und das Positionieren der mindestens einen Rotationsführung auf einer posterioren Oberfläche des medialen Kondylus und/oder des lateralen Kondylus, um dadurch den A/P-Fasenschneidblock rotatorisch auszurichten. Die eine oder mehreren Rotationsführung(en) können an dem A/P-Fasenschneidblock in einer festen Ausrichtung auf der Grundlage der axialen Schnittfläche angebracht werden.
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Die oben erwähnten Vorrichtungen veranschaulichen die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Modifikationen und alternative Vorrichtungen können entwickelt werden, während die vorliegende Erfindung in den Zeichnungen erläutert und oben im Zusammenhang mit den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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