DE2531080A1

DE2531080A1 - Artificial ball and socket knee joint - with near natural freedom of movement

Info

Publication number: DE2531080A1
Application number: DE19752531080
Authority: DE
Inventors: Kurt Karpf; Heinz Moser
Original assignee: Oscobal AG
Current assignee: Oscobal AG
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1976-02-19

Abstract

An artificial knee joint, with ball and socket, has a tapered ball head detachable from a conical gudgeon pin which projects from a shaft fixed in the lower leg, and the socket has a rear space through which the ball head moves. The device permits almost natural freedom of movement and is simple to fit.

Description

Knicgelenkprothese Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kniegelenkprothese mit einer Pfanne und einem Kugelkopf. Knee Joint Prosthesis The present invention relates to a knee joint prosthesis with a pan and a ball head.

Künstliche Kniegelenke haben die Aufgabe, natürliche, erkrankte Kniegelenke zu ersetzen und die ursprüngliche Bewegungsfreiheit so gut wie möglich zurückzugeben.Artificial knee joints have the task of natural, diseased knee joints to replace and to give back the original freedom of movement as much as possible.

Es sind eine Vielzahl von Kniegelenkprothesen bekannt. So gibt es solche die wie ein Scharniergelenk arbeiten und ganz aus Metall hergestellt sind. Ganz abgesehen davon, dass die Reibunysverhältnisse ungünstig sind, ist die Bewegung nur in einer Richtung möglich. Eine andere Ausführung zeigt im Oberschenkel zwei separate Metallschlitten und als Gegenlager im Unterschenkel zwei Kunststoffkufen, die aber auch nur eine Bewegung in einer Richtung ermöglichen.A large number of knee joint prostheses are known. So there is those that work like a hinge joint and are made entirely of metal. Quite apart from the fact that the friction conditions are unfavorable, the movement is only possible in one direction. Another execution shows in Thigh two separate metal slides and two as a counter bearing in the lower leg Plastic runners that also only allow movement in one direction.

Prothesen mit kugelähnlichen Gelenkverbindungen, die auch ein Verdrehen des Schienbeines gestatten sind auch bekannt, so aus der DT-AS 2 310 113, wobei diese Prothese unter einer bestimmten axialen Verdrehung montiert werden muss.Prostheses with ball-like articulations that also allow twisting of the shin are also known, so from DT-AS 2 310 113, where this prosthesis must be mounted with a certain axial rotation.

Allen bekannten Kniegelenkprothesen ist gemeinsam, dass sie nur mit Knochenzement eingebaut werden können, ausserdem sind zum Teil grosse Knochenpartien abzutragen, um die Prothesen einzubauen, wodurch spätere Arthrodesen (Versteifungen) verunmöglicht werden. Auch kann der Knochenzement zu Unverträglichkeitserscheinungen führen, ganz abgesehen davon, dass einzementierte Teile nur sehr schwer entfernt werden können. Bei den bekannten Prothesen ist auch nicht die Möglichkeit vorhanden, die am meisten beanspruchten Teile, so insbesondere den Kugelkopf, nach dem Einbau auszuwechseln.All known knee joint prostheses have in common that they only come with Bone cement can be installed, in addition, there are sometimes large areas of bone to be removed in order to install the prosthesis, which later causes arthrodesis (stiffening) become impossible. The bone cement can also cause intolerance symptoms not to mention the fact that cemented parts are very difficult to remove can be. With the known prostheses there is also no possibility the most stressed parts, especially the ball head, after installation to replace.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kniegelenkprothese, mit der die ursprüngliche Bewegungsfreiheit angenähert erreicht werden kann, zu schaffen, die obige Nachteile vermeidet und insbesondere einfach einzubauen ist.It is the aim of the present invention to provide a knee joint prosthesis, with which the original freedom of movement can be approximated, too create the above disadvantages avoids and especially easy is to be built in.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Kniegelenkprothese dadurch gelöst, dass der Kugelkopf, der einen Hals aufweist, abnehmbar auf einen konischen Zapfen, der aus dem im Unterschenkel befestigten Schaft herausragt, aufsteckbar ist und dass die Gelenkpfanne eine hintere Oeffnung aufweist, durch die der Kugelkopf abnehmbar einführbar ist. In einer bevorzugten Ausführung weisen der Schaft und die Gelenkpfanne Tragrippen auf, die ihre Befestigung ohne Knochenzement erlauben.According to the invention, this object is achieved with a knee joint prosthesis solved that the ball head, which has a neck, removable on a conical Pin that protrudes from the shaft fastened in the lower leg, can be plugged on and that the joint socket has a rear opening through which the ball head is removably insertable. In a preferred embodiment, the shaft and the joint socket has support ribs that allow it to be attached without bone cement.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und daraus sich ergebende weitere Vorteile werden nun anhand einer Zeichnung beschrieben, in der Fig. 1 die eingebaute Prothese im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt von unten gemäss der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Gelenkes, Fig. 4 und 5 das Gelenk in zwei Stellungen, Fig. 6 einen Schnitt durch das Gelenk gemäss der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt durch das Gelenk gemäss der Linie VII-VII der Fig. 5 und Fig. 8 ein Schutzschild an der Gelenkpfanne zeigen.An embodiment of the invention and others resulting therefrom Advantages will now be described with reference to a drawing in which Fig. 1 shows the built-in Prosthesis in section, FIG. 2 shows a cross section from below along the line II-II of Fig. 1, Fig. 3 is a side view of the joint, Fig. 4 and 5 the joint in two Positions, FIG. 6 shows a section through the joint according to the line VI-VI of FIG. 5, 7 shows a section through the joint along the line VII-VII FIGS. 5 and 8 show a protective shield on the joint socket.

Im Unterschenkel 17 wird in die ausgebohrte Markhöhle 1 ein konischer Schaft 2 eingepresst. Dieser Schaft ist mit Tragrippen 3 versehen1 welche in ihrer Form ungefähr doin Gewindeprofil einer Knochenschraube entsprechen. In diesen Zwischenräumen bildet sich nach dem Eipbau des Schaftes ein tragendes Knochenlager, welches schlussendlich der Frothese die notwendige Haltekraft im Unterschenkel verleiht. An seinem oberen dickeren Ende erweitert sich der Tragrippenschaft zu einem vergrösserten, exzentrisch angeordneten Plateau 4. Die vergrösserte Tragfläche 4a stützt sich auf dem vorher plangefrästen Gelenkknochen 5 ab und verhindert das Einsinken der Prothese in die Markhöhle.In the lower leg 17, a conical shape is created in the medullary cavity 1 that has been drilled out Shank 2 pressed in. This shaft is provided with support ribs 3 which in their Shape roughly doin 'match the thread profile of a bone screw. In these spaces After the shaft has been built, a load-bearing bone bed is formed, which ultimately gives the prosthesis the necessary holding power in the lower leg. At its upper thicker end, the support rib shaft widens to an enlarged, eccentric one arranged plateau 4. The enlarged wing 4a is supported on the previously milled joint bone 5 and prevents the prosthesis from sinking into the Medullary cavity.

Auf dem Plateau 4, parallel versetzt zur Achse des Tragrippenschaftes 2 ist ein konischer Zapfen 6 aufgesetzt.On the plateau 4, offset parallel to the axis of the support rib shaft 2 a conical pin 6 is placed.

Der konische Zapfen 6 dient zur aufnabme des kugelkopfes 7, welcher zusammen mit der Gelenkpfanne 8 das künstliche famiegelenk bildet.The conical pin 6 is used to receive the ball head 7, which together with the socket 8 forms the artificial family joint.

Der Kugelkopf 7 ist am konusentfernten Ende 9 zentrisch verrundet. Diese Verrundung bildet die Lagerkugel. Das Gegenlager bildet die Verrundung 10 in der Pfanne 8.The ball head 7 is centric at the end 9 remote from the cone rounded. This rounding forms the bearing ball. The counter bearing forms the fillet 10 in the pan 8.

Auf der Gelenkhinterseite 11 wird der Kugelkopf 7 mit einem Nocken 12 in einer Vertiefung 13 im Plateau 4 in seine richtige Position gebracht und zusätzlich gegen Verdrehung gesichert. Rechtwinklig zum Nocken 12 weist der Kugelkopf 7 zwei Flächen 15 auf. Diese flächen verlaufen konisch und verhindern das Austreten des Kugelkopfes aus der Gelenkpfanne 8 (Fij-. 3). Gleichzeitig stützen die Flächen 15 auf den beiden Pfanmeninnenflächen 16 ab und verhindernj beim fertig eingebauten Gelenk ein seitliches Abkippen zwischen Unterschenkel 17 und Oberschenkel 18.On the rear side of the joint 11, the ball head 7 is provided with a cam 12 brought into its correct position in a recess 13 in the plateau 4 and additionally secured against rotation. At right angles to the cam 12, the ball head 7 has two Surfaces 15 on. These surfaces are conical and prevent the Ball head from the socket 8 (Fij-. 3). At the same time, the surfaces 15 support on the two inner surfaces of the panes 16 and prevent the fully installed Joint tilts to the side between lower leg 17 and upper leg 18.

Im Oberschenkel 18 liegt die Gelenkpfanne 8. Ihr Aussendurchmesser verjüngt sich konisch. Am verjüngten Ende 19 ist ein zusätzlicher haltezapfen 20 angebracht, wobei die Aussenfläche der Pfanne mit dem haltezapfen mit Tragrippen 3 versehen ist. Aus den Figuren 5 und insbesondere 7 ersicht man, dass der Kugelkopf 7 in dieser Stellung durch die Oeffnung 22 an der Rückseite der Pfanne eingeführt werden kann und dess in der Bengestellung eine radiale Bewegung des Unterschenkels möglich ist, welches inebesondere beim Sitzen schr wichtig ist. In dieser Stellung wird das Gelenk durch die starken Muskeln zusammengehalten.The joint socket 8 is located in the thigh 18, its outer diameter tapers conically. At the tapered end 19 there is an additional retaining pin 20 attached, the outer surface of the pan with the retaining pin with support ribs 3 is provided. From Figures 5 and in particular 7 it can be seen that the ball head 7 inserted in this position through the opening 22 on the back of the pan can be and the Benstellung a radial movement of the lower leg is possible, which is particularly important when sitting. In this position will the joint held together by the strong muscles.

Die freie Fläche 21 dient zur zusätzlichen axialen Abstützung.The free surface 21 is used for additional axial support.

Die Pfanne 8 hat innen eine kugelförmige Kalotte 10, als Gegenstück zum Kugelkopf 7. Aus der Stellung der Fig. 5 bis zur gestreckten Stellung (Fig. 4) wird der Kugelkopf seitlich durch die Flächen 15 und 16 geführt, wodurch dem Unterschenkel 17 die richtige Bewegungsrichtung gegeben wird, während die beiden Flächen 25 und 26 den Bewegungswinkel des Gelenks begrenzen.The pan 8 has a spherical dome 10 on the inside as a counterpart to the ball head 7. From the position of Fig. 5 to the extended position (Fig. 4) the ball head is laterally guided through the surfaces 15 and 16, whereby the Lower leg 17 is given the correct direction of movement while the two Surfaces 25 and 26 limit the angle of movement of the joint.

Der Haltezapfen 20 wird entweder links oder rechts bezüg3 ich der Achse 27 angebracht. Damit werden die anatomischen Verhältnisse am rechten resp. linken Oerschenkel berücksichtigt.The retaining pin 20 is either left or right referring to the Axis 27 attached. Thus, the anatomical conditions on the right resp. left thigh taken into account.

Durch die versetzte Anordnung des Haltezapfens 20 und des Schaftes 2 gegenüber der Kugelkopfachse 27 bleibt der physiologische Drchpunkt des natürlichen Gelenks erhalten.Due to the offset arrangement of the retaining pin 20 and the shaft 2 opposite the spherical head axis 27 remains the physiological center of gravity of the natural Joint received.

Durch die Tragrippen werden in der Regel die Prothesen ohne knochenzement eingebaut, doch ist es selbstverständlich möglich, falls es erforderlich ist, zwischen den Tragrippen Zement anzubringen.Due to the support ribs, the prostheses are usually without bone cement built in, but it goes without saying possible if necessary is to apply cement between the support ribs.

Um ein genaues Anpassen der Prothese nach dem Einbau der Verankerungen im Unter- und Oberschenkel zu ermöglichen, werden die Kugelköpfe mit verschiedenen Halslängen 29 angefertigt. Falls erforderlich oder erwünscht, ist es möglich, die Gelenkpfanne zusätzlich mit einem Schutzschild 30 (Fig. 8) für die Kniescheibe zu versehen Da die Kugelköpfe nach der Verankerung des Schaftes und der Pfanne aufgesteckt werden ist ersichtlich, dass diese auch zu einem späteren Zeitpunkt ausgewechselt werden können, ohne oass die verankerten Teile entfernt werden müssen. Dies ist besonders vorteilhaft falls die Kugel grosser Abnützung unterworfen oder beschädigt wird, oder falls für sie Materialien gefunden werden, die noch bessere spezifische Eigenschaften als die bisher bekannten auS.wei.sen.To allow the prosthesis to be precisely adjusted after the anchors have been installed In the lower thigh and thigh, the ball heads are made with different Neck lengths 29 made. If necessary or desired, it is possible to use the Joint socket additionally with a protective shield 30 (Fig. 8) for the kneecap Since the ball heads are attached after the anchoring of the shaft and the socket it can be seen that these will also be replaced at a later point in time without removing the anchored parts. This is particularly advantageous if the ball is subject to heavy wear or is damaged or if materials are found for them that are even better specific Properties than the previously known outside features.

Die Kugelköpfe und Gelenkpfannen können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, wobei eine reibungsarme und verschleissfeste Kombination angestrebt wird. So Kann der Kugelkopf zum Beispiel aus hochmolekularem Niederdruckpolyäthylen bestchen und die Gelenkpfanne aus einer crco-Legierung oder sowohl die Kugel als auch die Pfanne aus Keramik oder beide Teile können aus einer Cr-Co-Mo-Legierung hergestellt sein. Es sind jedoch auch Oberflächen-Materialien oder -Behandlungen denkbar, die dazu geeignet sind.The ball heads and joint sockets can be made of different materials are produced, aiming for a low-friction and wear-resistant combination will. For example, the ball head can be made of high molecular weight low-pressure polyethylene bribe and the socket made of a crco alloy or both the ball and also the Ceramic pan or both parts can be made from a Cr-Co-Mo alloy be made. However, there are also surface materials or treatments conceivable that are suitable for this.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Knee joint prosthesis with a joint socket and a ball head, characterized in that the ball head (7), which has a neck (29), is removable on a conical pin (6), which comes from the shaft fastened in the lower leg (2) protrudes and that the joint socket (8) has a rear opening (22), through which the ball head can be inserted removably.

2. Knee joint prosthesis according to claim 1, characterized in that the shaft (2) and the joint socket (8) have support ribs (3) that secure them Allow without bone cement.

3. Knee joint prosthesis according to claim 1 or 2, characterized in that that the joint socket at its upper end has a retaining pin provided with support ribs and has a free surface serving for additional axial support.

4. Knee joint prosthesis according to one of claims 1 - 3, characterized in that that the joint socket has a protective shield (30) for the washer.

5. Knee joint pothesis according to one of Claims 1 4 4, characterized in that that the ball head is made of high molecular weight low pressure polyethylene and the socket is made of a CrCo alloy.

6. knee joint prosthesis according to one of claims 1 - 4, characterized in that that the ball head and the joint socket are made of ceramic.

7. Knee joint prosthesis according to one of claims 1 - 4, characterized in that that the ball head and the socket are made of a Cr-Co-Mo leyation.

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