DE602005003183T2

DE602005003183T2 - Orthopädischer Spreizer

Info

Publication number: DE602005003183T2
Application number: DE602005003183T
Authority: DE
Inventors: Stephen A. Winona Lake Hazebrouck; Scott C. Warsaw Brown
Original assignee: DePuy Products Inc
Current assignee: DePuy Products Inc
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: EP1639963A1; EP1639963B1; US20050107794A1; DE602005003183D1; US7198642B2; ATE377400T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Prothesesysteme zum Ersetzen von Teilen von Knochen und insbesondere Prothesesysteme mit Komponenten, die an der Einsatzstelle miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können, ohne durch die Distraktion von Knochensegmenten Weichteile zu beschädigen.
Schwere Verletzungen und Krankheiten können erheblichen Knochenverlust zur Folge haben. In einigen Fällen müssen Interkalarknochen, d. h. ein Teil der Diaphyse oder des Knochenschaftes zwischen den Enden eines langen Knochens, aus dem langen Knochen herausgeschnitten werden, aber das Entfernen der Enden des langen Knochens erübrigt sich. So muß zum Beispiel ein Abschnitt des Schaftes eines Oberschenkelknochens zum Entfernen einer bösartigen Geschwulst herausgeschnitten werden, während die Enden des Oberschenkelknochens, die das Hüft- und Kniegelenk definieren, gesund sein können. Auf ähnliche Weise kann das Herausschneiden eines Teils des Schaftes des Oberarmknochens oder des Schienbeins erforderlich werden, während die Knochenenden gesund sind. Anstatt die gesunden Knochenenden zu entfernen, kann es wünschenswert sein, die gesunden Knochenabschnitte im Körper zu lassen und nur die beschädigten oder kranken Knochen zu entfernen. In dieser Situation muß der Leerabschnitt zwischen den Knochenenden durch eine Art von Mittelschaftprothese (mid-shaft prothesis) ersetzt werden, die den Abstand zwischen den beiden natürlichen Knochenenden überbrückt. Die Mittelschaftprothese kann Stiele aufweisen, die in die intramedullären Kanäle der natürlichen Knochenenden passen, sowie einen sich zwischen diesen Stielen erstreckenden Körper. Die Implantation einer derartigen Mittelschaftprothese kann jedoch Schwierigkeiten bereiten. Sie kann die proximale und distale Distraktion der natürlichen Knochenenden zum Einsetzen der Mittelschaftprothese erfordern. Da die natürlichen Knochenenden von Weichteilen umgeben und mit diesen verbunden sind, kann die Distraktion der Knochenenden die Weichteile sowie die Verbindung zwischen diesen und den natürlichen Knochenenden beschädigen.
US-A 2003/0204262 offenbart Testkomponenten mit auswechselbaren Modularkomponenten. Diese Komponenten werden dadurch miteinander verbunden, daß entlang der Komponentenachse eine männliche Komponente in eine weibliche Komponente eingeführt wird.
EP-A-359485 offenbart eine modulare Oberschenkelkomponente einer Hüftgelenksprothese, wobei modulare Segmente mittels männlicher und weiblicher Abschnitte miteinander verbunden werden, die durch Schieben in einer quer zur Segmentachse verlaufenden Richtung miteinander zum Eingriff gebracht werden.
Bei chirurgischen Verfahren zum Ersetzen eines Knochenteils durch eine Prothese kommen gewöhnlich orthopädische Testeinrichtungen zur Anwendung. Mit einer orthopädischen Testeinrichtung stellt der Chirurg sicher, daß ein Implantat der richtigen Größe verwendet wird, daß die richtigen Einschnitte und Bohrungen im Knochen hergestellt werden und daß die Komponenten vor der Implantation richtig fluchten und die richtige Dicke haben.
Wenn orthopädische Testeinrichtungen möglichst zweckmäßig sein sollen, ist es wünschenswert, daß sie möglichst genau den Größen und Formen der Komponenten des endgültigen Implantats entsprechen. Die orthopädischen Testeinrichtungen sollten also so flexibel sein wie das endgültige Implantat. Zur Optimierung des Nutzens von derartigen orthopädischen Testeinrichtungen ist es auch wünschenswert, daß diese sich leicht zusammensetzen bzw. verbinden und auseinander nehmen bzw. trennen lassen.
Bei orthopädischen Testeinrichtungen, deren Größe und Form die Komponenten des endgültigen Interkalarimplantats nachahmt, können die Mittelschafttesteinrichtungen Stiele aufweisen, die in die intramedullären Kanäle der natürlichen Knochenende passen, sowie einen sich zwischen diesen Stielen erstreckenden Körper. Wie jedoch bereits im Zusammenhang mit Interkalarimplantaten festgestellt wurde, kann das Einführen einer derartigen Mittelschafttesteinrichtung, ohne die Weichteile an den natürlichen Knochenenden zu beschädigen, Schwierigkeiten bereiten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Deckung des Bedarfs an orthopädischen Komponenten wie zum Beispiel Testeinrichtungen und Implantaten, die flexibel sind, die sich leicht zusammensetzen bzw. verbinden und auseinander nehmen bzw. trennen lassen und die vorübergehend eingeführt oder implantiert werden können, während sie die Beschädigung der Weichteile an den übrigen Abschnitten des natürlichen Knochens minimieren.
In einem Aspekt stellt die Erfindung ein aus einem Satz Implantatkomponenten, die zum Ersetzen eines Teils eines Interkalarknochenabschnitts zwischen zwei natürlichen Knochenenden dimensioniert und gestaltet sind, aus einem Satz Testkomponenten, die zum Reproduzieren von mindestens einem Merkmal der Implantatkomponenten dimensioniert und gestaltet sind, und einem Satz von Instrumenten zum Präparieren des Knochens zur Aufnahme der Implantatkomponenten bestehendes orthopädisches System bereit, wobei mindestens einer der Sätze enthält:
ein erstes Element mit einem ersten Spreizsegment, das eine Längsachse definiert, und mit einer proximalen Schaftkomponente, die mit dem ersten Spreizsegment verbunden und gestaltet ist, um in den intramedullären Kanal eines natürlichen Endes des Knochens zu passen,
ein zweites Element mit einem zweiten Spreizsegment, das eine Längsachse definiert, und mit einer distalen Schaftkomponente, die mit dem zweiten Spreizsegment verbunden und gestaltet ist, um in den intramedullären Kanal des anderen natürlichen Endes des Knochens zu passen,
und
einen Halter,
wobei eines der Elemente einen männlichen Abschnitt und das andere der Elemente Flächen aufweist, die einen weiblichen Abschnitt definieren, der zur Aufnahme des männlichen Abschnitts zum Zusammenfügen der ersten und zweiten Elemente gestaltet ist, wobei der männliche Abschnitt und der weibliche Abschnitt so dimensioniert und gestaltet sind, daß der männliche Abschnitt in den weiblichen Abschnitt durch Relativbewegung in einer von der Längsrichtung abweichenden Richtung bewegt werden kann, und der Halter zwischen einer entriegelten Position, in der eine Relativbewegung zwischen dem männlichen Abschnitt und dem weiblichen Abschnitt möglich ist, und einer verriegelten Position bewegbar ist, in der eine Relativbewegung zwischen dem männlichen Abschnitt und dem weiblichen Abschnitt eingeschränkt ist.
Die Erfindung stellt also ein orthopädisches System bereit, das einen Satz Implantatkomponenten, die zum Ersetzen eines Teils eines Knochens dimensioniert und gestaltet sind, einen Satz Testkomponenten, die zum Reproduzieren oder Duplizieren von mindestens einen Merkmal der Implantatkomponenten dimensioniert und gestaltet sind, und einen Satz von Instrumenten zum Präparieren des Knochens zur Aufnahme der Implantatkomponenten umfaßt. Mindestens einer der Sätze weist ein erstes Element mit einer Längsachse, ein zweites Element mit einer Längsachse und einen Halter auf. Eines der Elemente weist einen männlichen Abschnitt auf, das andere Wandabschnitte, die einen weiblichen Abschnitt definieren. Der weibliche Abschnitt ist imstande, den männlichen Abschnitt zum Zusammenfügen des ersten und zweiten Abschnitts aufzunehmen. Der weibliche Abschnitt und der männliche Abschnitt sind so dimensioniert und gestaltet, daß der männliche Abschnitt durch Relativbewegung in einer von der Längsrichtung abweichenden Richtung in den weiblichen Abschnitt bewegt werden kann. Der Halter ist zwischen einer entriegelten Position, in der eine Relativbewegung zwischen dem männlichen Abschnitt und dem weiblichen Abschnitt möglich ist, und einer verriegelten Position bewegbar, in der eine Relativbewegung zwischen dem männlichen Abschnitt und dem weiblichen Abschnitt eingeschränkt ist.
Die Erfindung stellt auch ein orthopädisches Interkalarsystem bereit, das einen Raum im Schaft eines langen Knochens zwischen dessen natürlichen proximalen und distalen Enden überbrücken kann. Das System umfaßt ein erstes Spreizsegment, ein zweites Spreizsegment und einen Haltering. Das erste Spreizsegment wird am natürlichen proximalen Ende des langen Knochens befestigt und hat eine Längsachse. Das zweite Spreizsegment wird am natürlichen distalen Ende des langen Knochens befestigt und hat eine Längsachse. Eines der Spreizsegmente weist einen männlichen Abschnitt auf, das andere Spreizsegment Flächen, die einen weiblichen Abschnitt definieren. Der weibliche Abschnitt ist imstande, den männlichen Abschnitt zum Zusammenfügen der ersten und zweiten Spreizsegmente aufzunehmen, um den Raum im Schaft des langen Knochens zu überbrücken. Die männlichen und weiblichen Abschnitte können zum Beispiel einen T-förmigen Vorsprung und einen dazu passenden T-förmigen Schlitz, zueinander passende Schwalbenschwanzprofile oder Nuten und Federn aufweisen. Der weibliche Abschnitt hat eine Außenfläche mit Gewinde. Der weibliche Abschnitt und der männliche Abschnitt sind so dimensioniert und gestaltet, daß der männliche Abschnitt durch Relativbewegung in einer von der Längsrichtung abweichenden Richtung in den weiblichen Abschnitt bewegt werden kann. Der Haltering hat eine Innenfläche mit Gewinde, die so dimensioniert und gestaltet ist, daß sie auf die Außenfläche des weiblichen Abschnitts geschraubt werden kann, um die ersten und zweiten Spreizsegmente zusammenzuhalten, wenn der männliche Abschnitt im weiblichen Abschnitt aufgenommen ist.
Die Erfindung stellt auch ein orthopädisches Interkalarsystem bereit, das einen Raum im Schaft eines langen Knochens zwischen dessen natürlichen proximalen und distalen Enden überbrücken kann und ein erstes Spreizsegment, ein zweites Spreizsegment und einen Haltering umfaßt. Das erste Spreizsegment wird am natürlichen proximalen Ende des langen Knochens befestigt. Das zweite Spreizsegment wird am natürlichen distalen Ende des langen Knochens befestigt. Eines der Spreizsegmente weist einen männlichen Abschnitt auf, das andere Flächen, die einen weiblichen Abschnitt definieren. Zum Zusammenfügen der ersten und zweiten Spreizsegmente nimmt der weibliche Abschnitt den männlichen Abschnitt auf, um den Raum im Schaft des langen Knochens zu überbrücken. Der weibliche Abschnitt hat eine Außenfläche mit Gewinde. Der Haltering hat eine Innenfläche mit Gewinde, die auf das Gewinde an der Außenfläche des weiblichen Abschnitts geschraubt wird, um die ersten und zweiten Spreizsegmente zusammenzuhalten.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 eine Draufsicht oder Vorderansicht eines Oberschenkelknochens mit den natürlichen proximalen und distalen Enden und eines herausgeschnittenen Interkalarsegments der Diaphyse des Oberschenkelknochens im Phantombild zwischen den natürlichen Enden des Oberschenkelknochens von oben zeigt;
2 eine Draufsicht oder Vorderansicht des Oberschenkelknochens von 1 mit einer bekannten Testkomponente einer Interkalarprothese vor dem Verbinden aller Teile der Testeinrichtungen der Interkalarprothese von oben zeigt;
3 eine Draufsicht oder Vorderansicht des Oberschenkelknochens von 1–2 nach dem Verbinden aller Teile der Testeinrichtungen der Interkalarprothese von oben zeigt;
4 eine Draufsicht oder Vorderansicht des Oberschenkelknochens von 1 mit einer Ausführungsform des Interkalarprothesesystems nach der vorliegenden Erfindung vor dem Verbinden aller Teile des Interkalarprothesesystems von oben zeigt;
5 eine Draufsicht oder Vorderansicht des Oberschenkelknochens von 1 und 4 mit miteinander verbundenen Teilen des Interkalarprothesesystems von 4 vor dem Anziehen des Halteringes von oben zeigt;
6 eine Draufsicht oder Vorderansicht des Oberschenkelknochens von 1 und 4–5 mit wie in 5 gezeigt miteinander verbundenen Teilen des Interkalarprothesesystems von 4 nach dem Anziehen des Halteringes zum gegenseitigen Verriegeln der ersten und zweiten Spreizsegmente von oben zeigt;
7 eine perspektivische Ansicht eines ersten Spreizsegments zur Anwendung mit dem Interkalarprothesesystem nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Draufsicht auf das Spreizsegment von 7 von oben zeigt;
9 eine Seitenansicht des Spreizsegments von 7–8 zeigt;
10 einen Querschnitt durch das Spreizsegment von 7–9 entlang der Linie 10-10 von 9 zeigt;
11 eine Seitenansicht bzw. einen Aufriß einer Ausführungsform eines zweiten Spreizsegments zur Anwendung mit dem Interkalarprothesesystem nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine Draufsicht des Spreizsegments von 11 zeigt;
13 einen Querschnitt durch das Spreizsegment von 11–12 entlang der Linie 13-13 von 11 zeigt;
14 eine Seitenansicht bzw. einen Aufriß einer Ausführungsform eines Halteringes zur Anwendung mit dem Interkalarprothesesystem nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 eine Draufsicht auf den Haltering von 14 von oben zeigt;
16 einen Querschnitt durch den Haltering von 14–15 entlang der Linie 16-16 von 14 zeigt;
17 einen Querschnitt durch die mit Schaftkomponenten zusammengefügten ersten und zweiten Spreizsegmente mit in entriegelter Position befindlichem Haltering entlang einer Coronalebene durch die in 5 gezeigte Baugruppe zeigt;
18 einen Querschnitt durch die mit Schaftkomponenten zusammengefügten ersten und zweiten Spreizsegmente mit in verriegelter Position befindlichem Haltering entlang einer Coronalebene durch die in 6 gezeigte Baugruppe zeigt;
19 einen Querschnitt durch die mit Schaftkomponenten zusammengefügten ersten und zweiten Spreizsegmente mit in entriegelter Position befindlichem Haltering entlang einer Sagittalebene durch Linie 19-19 von 5 zeigt;
20 einen Querschnitt durch die mit Schaftkomponenten zusammengefügten ersten und zweiten Spreizsegmente mit in verriegelter Position befindlichem Haltering entlang einer Sagittalebene durch Linie 20-20 von 6 zeigt;
21 einen vergrößerten Querschnitt der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Spreizsegment mit in verriegelter Position befindlichem Haltering zeigt;
22 einen Aufriß oder eine Seitenansicht einer ersten Untergruppe eines ersten Spreizsegments, einer ersten Schaftkomponente und eines Halteringes zeigt;
23 einen Aufriß oder eine Seitenansicht einer zweiten Untergruppe eines zweiten Spreizsegments und einer zweiten Schaftkomponente zeigt;
24 einen vergrößerten Querschnitt durch die Verbindung einer weiteren Ausführungsform des ersten und des zweiten Spreizelements mit in verriegelter Position befindlichem Haltering zeigt, wobei der männliche Abschnitt und der weibliche Abschnitt zueinander passende Schwalbenschwanzprofile und Schlitze aufweisen; und
25 einen vergrößerten Querschnitt durch die Verbindung einer weiteren Ausführungsform des ersten und des zweiten Spreizelements mit in verriegelter Position befindlichem Haltering zeigt, wobei der männliche Abschnitt und der weibliche Abschnitt zueinander passende Federn und Nuten aufweisen.
1 der Zeichnungen zeigt einen Oberschenkelknochen 10 mit proximalen und distalen Enden 12, 14. Das proximale Ende 12 des Oberschenkelknochens 10 umfaßt den Oberschenkelkopf und das anschließende Knochengewebe; das distale Ende 14 des Oberschenkelknochens umfaßt den Gelenkkopf und das anschließende Knochengewebe. Im Phantombild zeigt 1 außerdem das Interkalarsegment 16 des Knochenschaftes, das, zum Beispiel infolge von Erkrankung oder schwerer Verletzung, entfernt wurde. Die vorliegende Erfindung wird zwar anhand des Oberschenkelknochens veranschaulicht, aber es versteht sich, daß sie nicht auf diesen beschränkt ist; sie kann auch bei anderen langen Knochen, wie zum Beispiel beim Oberarmknochen oder beim Schienbein, wo ein Abschnitt des Schaftes entfernt wurde oder fehlt, zur Anwendung kommen.
2 zeigt den Oberschenkelknochen 10 von 1 während der Operation mit einem modularen Prothesetestsystem 18 für den Mittelabschnitt des Schaftes vor dem Verbinden der Testkomponenten. 3 zeigt den Oberschenkelknochen und das Testsystem 18 von 1–2 nach dem Verbinden der Testkomponenten. Das Mittelschaftprothesetestsystem 18 der 2–3 wurde in US-A 2003/0204262 offenbart.
Das in 2–3 gezeigte Prothesetestsystem 18 für den Mittelabschnitt des Schaftes umfaßt eine proximale Stieltesteinrichtung 20, eine distale Stieltesteinrichtung 22 und eine Spreiztesteinrichtung 24. Die Stieltesteinrichtungen 20, 22 weisen jeweils einen Kopfabschnitt 26 auf, von dem ein männlicher Anschlußpfosten 28 ausgeht. Der Kopfabschnitt 26 hat auch zwei Kerben 27 zur Aufnahme von Laschen 29 an der Spreiztesteinrichtung 24. Außerdem weisen die Stieltesteinrichtungen 20, 22 jeweils einen Stielabschnitt 30 auf, der zur Aufnahme im intramedullären Kanal des Knochens ausgelegt ist.
Wie 2 zeigt, können die beiden Stieltesteinrichtungen 20, 22 zum vorübergehenden Einfügen des Prothesetestsystems 18 für den mittleren Schaftabschnitt in die intramedullären Kanäle der beiden beabstandeten Enden 12, 14 des Knochens 10 eingeführt werden. Die Spreiztesteinrichtung 24 kann vor dem Einführen des Stielabschnitts an eine der Stieltesteinrichtungen 20, 22 angeschlossen werden, könnte aber auch nach dem Einführen des Stielabschnitts angeschlossen werden. Zur Fertigstellung werden die natürlichen proximalen und distalen Enden 12, 14 des Knochens 10 mit den proximalen und distalen Stieltesteinrichtungen 20, 22 und der Spreiztesteinrichtung 24 um mindestens den (in 2 gezeigten) Weg „d" in proximal-distaler Richtung verschoben werden; dieser Weg entspricht der Länge des Anschlußpfostens 28 und ermöglicht die Einführung des Anschlußpfostens 28 in den entsprechenden weiblichen Abschnitt der Spreiztesteinrichtung 24. Bei der gezeigten Ausführungsform liegt die Abmessung „d" im typischen Fall im Bereich von 20 mm. Dieses Ausmaß der proximal-distalen Distraktion der natürlichen Knochenenden 12, 14 könnte die umgebenden und die mit den natürlichen Knochenenden 12, 14 verbundenen Weichteile beschädigen.
Um das Risiko der Weichteilbeschädigung zu vermeiden, macht die vorliegende Erfindung die proximal-distale Distraktion der natürlichen Knochenenden 12, 14 beim Test überflüssig, ohne die Vorteile des in US-A 2003/0204262 offenbarten Systems einzubüßen. Wie 4–6 und 17–20 zeigen, können zwei Stieltestkomponenten 20, 22 der in US-A 2003/0204262 offenbarten Art (oder permanente Stieltestkomponenten der zum Beispiel in US-A 2003/0204267 offenbarten Art) ohne unzulässige Distraktion der natürlichen proximalen und distalen Knochenenden 12, 14 mit einer dreiteiligen Spreizeinrichtung verbunden werden. Die dreiteilige Spreizeinrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein erstes Spreizsegment 32, ein zweites Spreizsegment 34 und einen Haltering 36.
Ein mit der dreiteiligen Spreizeinrichtung der vorliegenden Erfindung ausgestattetes orthopädisches Interkalarsystem könnte den in 4–6 gezeigten gleichende Stielkomponenten 20, 22 aufweisen, wobei die Stiele 38 unterschiedliche Langen oder andere unterschiedliche Merkmale haben können. Im Allgemeinen würden alle Stielkomponenten 20, 22 Kopfabschnitte 26 der selben Größe und Form haben, um ihre Auswechselbarkeit in dem in US-A 2003/0204262 beschriebenen System zu gewährleisten. Die Pfosten 28 würden also gleiche Abmessungen und Formen haben, so daß sie in allen weiblichen Teilen des Systems aufgenommen werden können.
Im typischen Fall würde das orthopädische Interkalarsystem chirurgische Instrumente zum Beschneiden und Präparieren des Knochens, der Interkalarimplantate und der Interkalartesteinrichtungen umfassen. Die Interkalarimplantate können die in US-A 2004/0193268 , US-A 2004/0193267 und US-A 2003/0204267 offenbarten Merkmale aufweisen.
Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Testeinrichtung" eine Einrichtung, die ein oder mehr Merkmale einer Implantatkomponente ausweist und zur vorübergehenden Platzierung im Körper des Patienten bestimmt ist, um während der Operation die Beurteilung der Auswirkungen der betreffenden Komponente des Implantats zu ermöglichen; sie wird dann im Verlauf der selben Operation aus dem Körper des Patienten entfernt und durch eine Implantatkomponente ersetzt. Im typischen Fall reproduziert die Testeinrichtung eine oder mehr der Abmessungen der Implantatkomponente, um die Beurteilung von deren Größe zu ermöglichen. Orthopädische Systeme enthalten gewöhnlich mehrere Testeinrichtungen, die den Größen der im System verfügbaren Implantate entsprechen. Viele orthopädischen Testeinrichtungen kommen mit natürlichen Knochen bzw. einer beschnittenen Fläche derselben in Kontakt.
Es wird auch darauf verwiesen, daß Hinweise auf das erste Spreizsegment 32, das zweite Spreizsegment 34 sowie die proximalen und distalen Stielkomponenten als allgemeine Begriffe zu verstehen sind, die, falls nicht ausdrücklich auf eine oder die andere Art von Segment oder Komponente beschränkt, sowohl für Tests bestimmte Spreizsegmente oder Stielkomponenten als auch für Implantation bestimmte Spreizsegmente oder Stielkomponenten umfassen. Der Ausdruck „erstes Spreizsegment" umfaßt zum Beispiel, falls nicht ausdrücklich auf eine oder die andere Art von Segment beschränkt, sowohl für Tests bestimmte Spreizsegmente als auch für Implantation bestimmte Spreizsegmente. Obwohl also daher das in 4–25 gezeigte System Merkmale aufweist, die sich besonders auf orthopädische Testeinrichtungen beziehen, versteht sich, daß die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch für Implantate gelten. Außerdem können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung bei chirurgischen Instrumenten und bei anderen medizinischen und nicht-medizinischen Geräten Anwendung finden.
Das in 10 und 13 gezeigte erste Spreizsegment 32 und zweite Spreizsegment 34 hat jeweils ein offenes weibliches Ende 40 mit Fasen, die zu Bohrungen 42 definierenden Innenwänden 41 führen. Die Innenwand 41 eines jeden Spreizsegments 32, 34 weist jeweils auch eine innere Kreisnut 44 auf. Bei den gezeigten Ausführungsformen haben die Innennuten 44 einen Abstand von 8,26 mm (0,325 Zoll) vom offenen weiblichen Ende 40; der volle Radius der gezeigten Nuten 44 beträgt 5,1 mm (0,200 Zoll).
Jede Bohrung 42 kann den Pfosten 28 einer Stielkomponente 20, 22 aufnehmen. Die Bohrungen 42 und Innennuten 44 der Testsegmente 32, 34 gleichen den in US-A 2003/0204262 beschriebenen, so daß jede Bohrung 42 einen Pfosten 28 eines der männlichen Enden eines anderen in US-A 2003/0204262 beschriebenen Testsystems aufnehmen und mit diesem verriegelt werden kann. Die Tiefe der Bohrung 42 des ersten Testsegments 32 ist auf die Länge der Pfosten geeicht, so daß alle Testkomponenten mit dem in US-A 2003/0204262 beschriebenen Pfosten mit dem ersten Testsegment 32 gepaart werden können. Eine schräge ringförmige Schraubenfeder der in 15–16 in US-A 2003/0204262 gezeigten Art, die von Bal Seal Engineering Co., Inc., Foothill Ranch, Kalifornien (Teilenummer X205498) bezogen werden kann, kann in die Innennut 44 der gezeigten Testsegmente 32, 34 eingesetzt werden, um die Pfosten 28 provisorisch in den Testsegmente 32, 34 zu verriegeln. Eine derartige schräge ringförmige Schraubenfeder 46 ist in 17–20 zu sehen.
Es versteht sich, daß die Innengestaltung der ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34 von der im Bild gezeigten abweichen kann, wenn die ersten und zweiten Spreizsegmente Komponenten eines Testsystems ergänzen sollen, dessen Formen und Halter sich von den gezeigten proximalen und distalen Stieltesteinrichtungen 20, 22 unterscheiden. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf eine spezifische Innenstruktur für die ersten und zweiten Spreizsegmente und auch nicht auf die schrägen Schraubenfedern, es sei denn, daß dies in den Ansprüchen ausdrücklich angegeben ist. Wenn die Segmente außerdem nicht als Testeinrichtungen, sondern als orthopädische Implantate verwendet werden sollen, ist zu erwarten, daß anstelle des gezeigten aus der schrägen Schraubenfeder und Nuten bestehenden Systems ein Verbindungsmechanismus wie zum Beispiel Morse-Kegel zur Anwendung kommt.
Das erste Spreizsegment 32 und das zweite Spreizsegment 34 weisen jeweils die in US-A 2003/0204267 und US-A 2003/0204262 beschriebenen Laschen 29 auf. Jede Lasche 29 wird in einer der Kerben 27 der Stielkomponenten 20, 22 aufgenommen. Es versteht sich jedoch, daß sich die Erfindung nicht auf den Einsatz derartiger Laschen und Kerben beschränkt, es sei denn, daß dies in den Ansprüchen ausdrücklich angegeben ist. Es können auch andere Verdrehsicherungen zur Anwendung kommen, und in gewissen Fällen können sich die Verdrehsicherungen erübrigen.
Wie 7–8, 10, 12–13 und 17–20 zeigen, haben das erste Spreizsegment 32 und das zweite Spreizsegment 34 auch Entlastungsbohrungen 48 an den die Innenbohrungen 42 definierenden Stirnwänden, so daß der Luftdruck beim Zusammenfügen der Stielkomponenten 20, 22 und der Spreizsegmente 32, 34 entweichen kann. Es versteht sich, daß die gezeigten Anordnungen, Formen und Größen der Entlastungsbohrungen 48 nur zur Veranschaulichung dienen; die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Entlastungsmittel, es sei denn, daß dies in den Ansprüchen ausdrücklich angegeben ist.
Wie 7–10 zeigen, umfaßt das erste Spreizsegment 32 äußere Wandabschnitte, die einen weiblichen Außenabschnitt 50 gegenüber der Öffnung 40 in die Innenbohrung 42 definieren. 21 zeigt am klarsten, daß die äußeren Wandabschnitte des dargestellten ersten Spreizsegments 32 Folgendes umfassen: ein Paar beabstandete koplanare Innenschultern 52, 54; ein Paar beabstandete parallele innere Zwischenwände 56, 58; ein Paar koplanare Stirnflächen 60, 62, eine sich zwischen den parallelen inneren Zwischenwänden 56, 58 erstreckende Querwand 64; eine mit Gewinde versehene Außenfläche 66; und eine die Nut 44 und einen Abschnitt der Innenbohrung 42 umgebende zylindrische Fläche 67.
Wie in 21 zu sehen ist, liegen die beabstandeten Innenschultern 52, 54 des ersten Spreizsegments 32 in einer senkrecht zur Längsmittelachse 68 des ersten Spreizsegments 32 verlaufenden Ebene, und die beabstandeten inneren Zwischenwände 56, 58 sind mit Abstand parallel zur Längsmittelachse 68 des ersten Spreizsegments 32 angeordnet. Die inneren Zwischenwände 56, 58 sind den Innenschultern 52, 54 und der Querwand 64 benachbart; zusammen definieren die Wände 56, 58, 64 und die Schultern 52, 54 einen T-förmigen weiblichen Querschlitz 69. Der Querschlitz 69 ist beidseitig offen und kann daher, wenn die ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34, wie in 4–6 gezeigt, zusammengefügt werden, einen komplementären männlichen Abschnitt des zweiten Spreizsegments 34 aufnehmen.
Ein zweites Spreizsegment 34 mit einem dem weiblichen Abschnitt 50 entsprechenden männlichen Abschnitt 70 ist in 11–13 gezeigt. Der gezeigte männliche Abschnitt 70 weist einen Quervorsprung auf, dessen Größe und Form der Größe und Form des Querschlitzes 69 einschließlich der Hinterschnitte entsprechen. Wie in 21 am klarsten zu sehen ist, umfaßt der gezeigte männliche Abschnitt oder Vorsprung 70 Folgendes: eine senkrecht zur Längsmittelachse 74 des zweiten Testsegments 34 verlaufende Stirnwand 72; ein Paar beabstandete senkrecht zu und neben der Stirnwand 72 verlaufende Wände 76, 78; ein Paar beabstandete koplanare, mit Abstand von und parallel zur Stirnwand 72 verlaufende Schultern 80, 82; ein Paar beabstandete, parallele Zwischenwände 84, 86, die senkrecht zu und neben den Schultern 80, 82 verlaufen; zusammen definieren die Wände 76, 78, 84, 86 einen T-förmigen männlichen Vorsprung 70.
Der männliche Querabschnitt oder Vorsprung 70 und der weibliche Querschlitz 69 sind so bemessen und gestaltet, daß die ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34, wie in 4–5 gezeigt, miteinander verbunden werden können, indem der männliche Querabschnitt oder Vorsprung 70 in den weiblichen Querschlitz 69 geschoben wird. Wie gezeigt, können die beiden Spreizsegmente 32, 34 miteinander verbunden werden, ohne daß die Spreizsegmente 32, 34 und die Knochenabschnitte 12, 14 in proximal-distaler Richtung verschoben werden (d. h., ohne daß die Spreizsegmente 32, 34 entlang ihrer Längsachsen 68, 74 verschoben werden). Anstelle dessen werden zur Verbindung der ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34 ein oder beide Spreizsegmente 32, 34 in einer von der proximal-distalen Richtung abweichenden Richtung bewegt, wie zum Beispiel in der in 4 gezeigten medial-lateralen Richtung oder in anterior-posteriorer Richtung. Durch derartiges Zusammenfügen der beiden Interkalarspreizsegmente 32, 34 kann während der Operation eine Mittelschafttesteinrichtung oder ein Mittelschaftimplantat nach dem Einführen bzw. der Implantation der Stielkomponenten 20, 22 ohne erhebliche Distraktion der natürlichen Knochenabschnitte 12, 14 zusammengebaut werden.
Nach dem Zusammenschieben der männlichen und weiblichen Abschnitte 70, 69 der beiden Spreizsegmente 32, 34 in medial-lateraler Richtung oder in anterior-posteriorer Richtung stehen die Enden des männlichen Abschnitts oder Vorsprungs 70 nicht über das Gewinde an der Gewindeaußenfläche 66 des ersten Spreizsegments 32 hervor. Zur gegenseitigen Befestigung der ersten und zweiten Interkalarsegmente 32, 34 umfaßt die gezeigte Ausführungsform auch den in 4–6 und 14–21 gezeigten Haltering 36.
Wie 14–16 zeigen, hat der Haltering 36 eine Ringform mit einer bei der gezeigten Ausführungsform gerändelten oder strukturierten Außenfläche 90, die während der Operation das Drehen des Ringes von Hand erleichtert. Die Innenfläche 92 des Halteringes 36 ist mit einem in 16 und 21 gezeigten Gewinde versehen. Die Innenabmessungen des Halteringes 36 und seine Gewindeausführung erlauben das Aufschrauben des Halteringes auf das Gewinde der Außenfläche 66 des ersten Spreizsegments 32 und das Bewegen zwischen der entriegelten und der verriegelten Position.
Die entriegelte Position des Halteringes 36 am ersten Spreizsegment 32 ist in 4–5, 17 und 19 zu sehen. In dieser Ausgangsstellung liegt der ganze weibliche Querschlitz 69 des ersten Spreizsegments 32 frei, und der männliche Abschnitt 70 des zweiten Spreizsegments 34 kann ohne Störung durch den Haltering 36 in den bzw. aus dem Schlitz 69 geschoben werden.
Die verriegelte Position des Halteringes 36 am ersten Spreizsegment 32 ist in 6, 18 und 20–21 zu sehen. In dieser verriegelten Position wird der ganze weibliche Querschlitz 69 des ersten Spreizsegments 32 vom Haltering verdeckt, so daß der männliche Abschnitt 70 des zweiten Spreizsegments 34 im Verhältnis zum Schlitz 69 nicht verschoben werden kann. Wenn also der männliche Abschnitt 70 im Schlitz 69 aufgenommen und der Haltering 36 in verriegelter Position ist, werden die ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34 zusammengehalten. Zum Auseinandernehmen der ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34 kann der Haltering 36 wieder in seine entriegelte Position gedreht werden, wonach der männliche Abschnitt 70 des zweiten Spreizelements 34 wieder in den bzw. aus dem Querschlitz 69 des ersten Spreizsegments 32 geschoben werden kann. Die ersten und zweiten Spreizsegmente 32, 34 können durchwegs ohne Bewegen der Spreizsegmente 32, 34 in proximal-distaler Richtung zum bzw. außer Eingriff gebracht werden, wodurch die potentielle Beschädigung der natürlichen Weichteile an den natürlichen Enden 12, 14 des Knochens 10 minimiert wird.
Es versteht sich, daß die Längen der zu ersetzenden Interkalarknochensegmente 16 stark variiert und von zahlreichen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel vom Ausmaß der Krankheit oder Verletzung oder vom Alter oder der Größe des Patienten. Ein Interkalarsystem oder -satz umfaßt daher vorzugsweise erste und zweite Spreizsegmente 32, 34, die verschiedene kombinierte Längen ergeben. Um maximale Flexibilität mit minimalen Kosten zu verbinden, könnte ein chirurgisches Testsystem nach der Lehre der vorliegenden Erfindung ein erstes Spreizsegment 32 einer gegebenen Länge und eine Vielzahl von zweiten Spreizsegmenten 34 unterschiedlicher Länge zur Aufnahme des unterschiedlichen Maßes des Knochenverlustes und der unterschiedlichen Knochenlänge aufweisen. Ein Satz von chirurgischen Instrumenten kann jedoch auch mehrfache Längen für eines oder beide der Spreizsegmente 50, 32 oder 34 enthalten.
Die dreiteilige Spreizeinrichtung und andere Komponenten können aus normalen medizinischen Werkstoffen für Implantate und Testeinrichtungen hergestellt werden. Die Spreizsegmente 32, 34, 36, der Haltering 36 und die Stielkomponenten 20, 22 für die Testeinrichtung können zum Beispiel aus einer Kobalt-Chrom-ccm+-Legierung (co-cr-mo MS-100002-1083) oder aus chirurgischem Edelstahl bestehen. Zur Verwendung als Implantate können die Komponenten 32, 34, 36 zum Beispiel aus einer Titan- oder co-cr-mo-Legierung hergestellt werden.
Es versteht sich auch, daß der gezeigte T-förmige männliche Abschnitt 70 und der dazu passende T-förmige weibliche Schlitz 69 nur ein Beispiel für eine Verbindung bzw. Schnittstelle bilden, die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen kann, und daß auch andere Verbindungen möglich sind. Wie zum Beispiel 24 zeigt, können der männliche Abschnitt 70 und der weibliche Abschnitt 69 zueinander passende Schwalbenschwanzkeile 70A und -nuten 69A aufweisen, oder es kann die in 25 gezeigte aus Federn 70B und Nuten 69B bestehende Konfiguration zur Anwendung kommen. Wenn also die Ansprüche nicht ausdrücklich auf eine spezifische Konfiguration beschränkt sind, können der „männliche Abschnitt" und der „weibliche Abschnitt" von beliebigen zueinander passenden Vorsprüngen und Öffnungen gebildet werden. Vorzugsweise ermöglichen der Vorsprung und die dazu passende Öffnung das Zusammenfügen der beiden Komponenten in einer relativen Schiebebewegung (in der medial-lateralen Richtung) anstelle einer Längsbewegung (in der proximal-distalen Richtung). Auch kann ein beliebiges Gefüge, das die Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten selektiv begrenzen kann, um diese miteinander zu verriegeln, als Halteeinrichtung dienen (wie zum Beispiel der Haltering 36).
Zum Einsatz der Interkalarsegmente 32, 34 und des Systems kann der Chirurg den langen Knochen (z. B. Oberschenkelknochen, Oberarmknochen, Schienbein etc.) zum Entfernen des erkrankten Abschnitts der Diaphysen oder von verletzungsbedingten Fragmenten präparieren. Daraufhin kann der Chirurg die intramedullären Kanäle der gesunden proximalen und distalen Knochenabschnitte 12, 14 zur Aufnahme der Stiele der Stieltesteinrichtungen 20, 22 auf normale Weise aufreiben. Die inneren Enden 100, 102 (siehe 1) der natürlichen Knochenabschnitte 12, 14 können beschnitten werden, um eine allgemein ebene Fläche herzustellen, auf der die Stieltesteinrichtungen 20, 22 aufsitzen können. Wie bereits gesagt, kann der Chirurg zum Test die in US-A 2003/0204262 beschriebenen Stielkomponenten verwenden.
Zum Zusammenfügen der gezeigten Stielkomponente 20 mit dem gezeigten ersten Spreizsegment 32 kann der Chirurg den männlichen Pfosten 28 der Stielkomponente 20 in die Bohrung 42 des ersten Spreizsegments 32 schieben, bis die beiden Komponenten 20, 32 provisorisch miteinander verriegelt sind. Diese provisorische Verriegelung kann mittels der gezeigten schrägen Schraubenfeder 46 in Verbindung mit der Nut 44 im ersten Testsegment und der Nut im männlichen Pfosten 28 der Stieltesteinrichtung bewerkstelligt werden. Zum Zusammenfügen des Halteringes 36 mit dem ersten Spreizsegment 32 kann dieser auf das Gewinde der Außenfläche 66 des ersten Spreizsegments geschraubt werden, bis der Haltering in entriegelter Position ist, woraus sich die bei 104 in 22 gezeigte erste Untergruppe der Testeinrichtung ergibt. Jetzt kann der Chirurg zum Zusammenfügen der anderen Stielkomponente 22 mit dem zweiten Spreizsegment 34 den männlichen Pfosten 28 der Stielkomponente 22 in die Bohrung 42 des zweiten Spreizsegments 34 schieben, woraus sich die bei 106 in 23 gezeigte zweite Untergruppe der Testeinrichtung ergibt. Die Stiele der Untergruppen können dann provisorisch in den präparierten intramedullären Kanal des betreffenden natürlichen Knochenabschnitts 12, 14 eingeführt werden.
Nach dem Einführen der beiden Untergruppen 104, 106 können die Untergruppen 104, 106, wie in 4–6 gezeigt, zur Herstellung der Interkalartesteinrichtung miteinander verbunden werden. Der männliche Abschnitt 70 und der weibliche Abschnitt 50 der Untergruppen 104, 106 können in einer allgemein medial-lateralen Richtung (bzw. anterior-posterioren Richtung) ein wenig verschoben werden, worauf der männliche Abschnitt 70 in den weiblichen Querschlitz 69 eingeführt werden kann. Die proximal-distale Distraktion erübrigt sich. Jetzt können die Untergruppen 104, 106 zusammengebracht werden, bis der männliche Abschnitt 70 ganz im weiblichen Querschlitz 69 aufgenommen ist. Daraufhin kann der Chirurg den Haltering 36 drehen, bis der Haltering 36 in verriegelter Position ist und die beiden Untergruppen zusammenhält. Wenn der Chirurg mit der zusammengefügten Testeinrichtung nicht zufrieden ist (zum Beispiel, wenn die Länge des freiliegenden Abschnitts dem Patienten keine gleichlangen Glieder geben würde), kann er die Testeinrichtung schnell und leicht zerlegen, indem er den Haltering 36 dreht, bis er die entriegelte Position erreicht, und dann den männlichen Abschnitt 70 aus dem weiblichen Querschlitz 69 schiebt (ebenfalls ohne unzulässige Bewegung in proximal-distaler Richtung). Der Chirurg kann daraufhin mit Testsegmenten 32, 34 verschiedener Größen arbeiten, bis er sich vergewissert hat, daß die endgültige Prothese die Bedürfnisse des Patienten so gut wie möglich erfüllt. Daraufhin kann der Chirurg die einzelnen Untergruppen 104, 106 separat von den natürlichen Knochenenden 12, 14 entfernen und bleibend eine Interkalarprothese implantieren, die der am meisten zufriedenstellenden Testeinrichtung entspricht.
Er versteht sich, daß das oben beschriebene chirurgische Verfahren nur als Beispiel angegeben wird und die vorliegende Erfindung sich nicht auf dieses beschränkt, es sei denn, daß dies in den Ansprüchen ausdrücklich angegeben ist. Varianten sind möglich; der Chirurg könnte es zum Beispiel vorziehen, die Testsegmente 32, 34 und die Stieltesteinrichtungen 20, 22 erst nach dem Einführen der letzteren in die natürlichen Knochenabschnitte 12, 14 miteinander zu verbinden. Außerdem versteht sich, daß das oben beschriebene chirurgische Verfahren zum Einsatz der dreiteiligen Spreizeinrichtung in Implantaten, Instrumenten oder sonstigen Systemen modifiziert werden kann.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, können die Prinzipien der Erfindung auch außerhalb des orthopädischen und medizinischen Bereichs zum Einsatz kommen. In allen Bereichen, wo zwei Komponenten nicht durch Längs- sondern durch Querbewegung zusammengefügt werden sollen, können zueinander passende männliche Vorsprünge und weibliche Schlitze der gezeigten Art Anwendung finden.

Claims

Orthopädisches System, umfassend einen Satz Implantatkomponenten, die zum Ersetzen eines Teils eines Interkalarknochenabschnitts zwischen zwei natürlichen Enden (12, 14) des Knochens dimensioniert und gestaltet sind, einen Satz Testkomponenten, die zum Reproduzieren von mindestens einem Merkmal der Implantatkomponenten dimensioniert und gestaltet sind, und einen Satz von Instrumenten zum Präparieren des Knochens zur Aufnahme der Implantatkomponenten, wobei mindestens einer der Sätze enthält: ein erstes Element mit einem ersten Spreizsegment (32), das eine Längsachse definiert, und einer proximalen Schaftkomponente (38), die mit dem ersten Spreizsegment verbunden und gestaltet ist, um in den intramedullären Kanal eines natürlichen Endes des Knochens zu passen, ein zweites Element mit einem zweiten Spreizsegment (34), das eine Längsachse definiert, und einer distalen Schaftkomponente (38), die mit dem zweiten Spreizsegment verbunden und gestaltet ist, um in den intramedullären Kanal des anderen natürlichen Endes des Knochens zu passen, und einen Halter (36), wobei eines der Elemente einen männlichen Abschnitt (70) und das andere der Elemente Flächen aufweist, die einen weiblichen Abschnitt (50) definieren, der zur Aufnahme des männlichen Abschnitts zum Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Elemente gestaltet ist, wobei der männliche Abschnitt und der weibliche Abschnitt so dimensioniert und gestaltet sind, daß der männliche Abschnitt in den weiblichen Abschnitt durch Relativbewegung in einer von der Längsrichtung abweichenden Richtung bewegt werden kann, und der Halter (36) zwischen einer entriegelten Position, in der eine Relativbewegung zwischen dem männlichen Abschnitt und dem weiblichen Abschnitt möglich ist, und einer verriegelten Position bewegbar ist, in der eine Relativbewegung zwischen dem männlichen Abschnitt und dem weiblichen Abschnitt eingeschränkt ist.
System nach Anspruch 1, in dem der weibliche Abschnitt (50) gestaltet ist, um einen Querschlitz zu definieren.
System nach Anspruch 2, in dem der männliche Abschnitt (70) einen Quervorsprung mit einer Größe und Gestalt aufweist, die komplementär zur Größe und Gestalt des Querschnitts des weiblichen Abschnitts sind.
System nach Anspruch 3, in dem der Quervorsprung ein Paar beabstandete parallele Schultern (80, 82) und ein Paar beabstandete parallele Zwischenwände (84, 86) benachbart zu den beabstandeten parallelen Schultern umfaßt, wobei die beabstandeten parallelen Zwischenwände Unterschneidungen definieren.
System nach Anspruch 4, in dem die Flächen, die den weiblichen Querschlitz (50) definieren, ein Paar beabstandete parallele Innenschultern (52, 54) und ein Paar beabstandete parallele Zwischeninnenwände (56, 58) benachbart zu den beabstandeten parallelen Innenschultern enthalten, wobei die beabstandeten parallelen Zwischeninnenwände Unterscheidungen definieren, die beabstandeten parallelen Schultern (80, 82) des Vorsprungs des männlichen Abschnitts (50) so dimensioniert und gestaltet sind, daß sie zwischen den beabstandeten parallelen Zwischeninnenwänden des weiblichen Abschnitts aufgenommen werden, und die beabstandeten parallelen Schultern des weiblichen Abschnitts so dimensioniert und gestaltet sind, daß sie benachbart zu den beabstandeten parallelen Zwischenwänden (84, 86) des männlichen Abschnitts aufgenommen werden.
System nach Anspruch 5, in dem der weibliche Abschnitt (50) eine Gewindeaußenfläche (66) auf der Höhe der beabstandeten parallelen Zwischeninnenwände (56, 58) des weiblichen Abschnitts aufweist.
System nach Anspruch 3, in dem der Querschlitz (50) im Querschnitt T-förmig ist und der männliche Abschnitt (70) im Querschnitt T-förmig ist.
System nach Anspruch 3, in dem der Querschlitz (50) die Gestalt eines Schwalbenschwanzes aufweist und der männliche Abschnitt (70) die Gestalt eines Schwalbenschwanzes aufweist.
System nach Anspruch 3, in dem der Querschnitt (50) eine Nut enthält und der männliche Abschnitt (70) eine Rippe enthält.
System nach Anspruch 1, in dem das erste Element und das zweite Element Interkalartesteinrichtungen umfassen.
System nach Anspruch 1, in dem der Halter (36) einen Haltering umfaßt.