DE60224934T2

DE60224934T2 - Gerät zur Bearbeitung der Oberfläche eines Gelenks

Info

Publication number: DE60224934T2
Application number: DE60224934T
Authority: DE
Inventors: Gerard Alexandria Engh; Wesley D. Eden Prairie Johnson
Original assignee: Alexandria Research Technologies Inc
Current assignee: Alexandria Research Technologies Inc
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: JP4128951B2; IL200685A; JP2008110243A; US20030236523A1; AU2002315105B2; US20020193797A1; EP1745764B1; US7604637B2; MXPA03011642A; CA2776468A1; JP4629742B2; JP2008110244A; IL200686A; JP2012016609A; US6723102B2; DE60224934D1; IL159325A0; ATE385407T1; CA2648357A1; CA2469555C

Description

Hintergrund der Erfindung
Ein Gelenk wie das Fußgelenk, das Knie, die Hüfte oder die Schulter besteht im Allgemeinen aus zwei oder mehr relativ starren Knochenstrukturen, die eine Beziehung zueinander aufrechterhalten. Die Knochenstrukturen überspannende Weichgewebestrukturen halten die Knochenstrukturen zusammen und unterstützen die Definition der Bewegung von einer Knochenstruktur mit Bezug auf die andere. Im Knie sind die Knochenstrukturen zum Beispiel die Tibia und das Femur. Weichgewebe wie Bänder, Sehnen, Menisken und Kapseln bieten der Tibia und dem Femur Halt. Eine glatte und elastische Oberfläche aus Gelenkknorpel bedeckt die Knochenstrukturen. Die Gelenkflächen der Knochenstrukturen bilden zusammen mit den Weichgewebestrukturen einen Mechanismus, der die Bewegungshülle zwischen den Strukturen definiert. In einer typischen Bewegungshülle bewegen sich die Knochenstrukturen in einem vorbestimmten Muster relativ zueinander. Bei völliger Artikulierung definiert die Bewegung eine vollständige Bewegungshülle zwischen den Knochenstrukturen. Im Knie neigen die das Gelenk überspannenden Weichgewebestrukturen dazu, das Knie in einer transversalen Ebene zu stabilisieren. Diese transversale Stabilität befähigt die Knochenstrukturen dazu, in einer geordneten Weise aufeinander zu gleiten und zu rotieren.
Die Gelenkflächen sind für eine Vielfalt von Krankheiten, Unfällen und dergleichen anfällig, die eine Beschädigung der Flächen verursachen. Eine verbreitete Erkrankung von Gelenken ist die Degenerationsarthritis. Degenerationsarthritis verursacht progressive Schmerzen, eine Anschwellung und Steifigkeit der Gelenke. Mit der Weiterentwicklung des arthritischen Prozesses nutzen die Gelenkflächen ab, was zu Kontrakturen des umliegenden Weichgewebes führt, das dem Gelenk Stabilität verleiht. Veränderungen an den Gelenkflächen infolge von Arthritis verringern die Stabilität und erhöhen die Translation des Gelenks.
Die Behandlung der betroffenen Gelenkknochenflächen ist unter anderem von der Schwere des Schadens an der Gelenkfläche sowie von Alter und allgemeiner physischer Robustheit des Patienten abhängig. Letztendlich ist häufig eine Gelenkaustauschoperation erforderlich, bei der die gelenkig verbundenen Elemente des Gelenks durch künstliche Elemente ersetzt werden, die gewöhnlich aus einem Metallteil bestehen, das mit einem Polyethylenteil von ultrahoher Molekülmasse (UHMWPE) gelenkig verbunden ist.
Ein relativ junger Patient mit einer mäßigen bis schweren Degeneration des Kniegelenks wird oft mit Arzneimitteltherapien behandelt. Arzneimitteltherapien können zwar vorübergehend eine Schmerzlinderung bringen, doch macht das Fortschreiten der Krankheit mit einer resultierenden Deformation und reduzierten Funktion letztendlich eine Operation erforderlich. Alternative Behandlungsmethoden wie nichtsteroide entzündungshemmende Arzneimittel, Cortisoninjektionen und arthroskopische Wundausschneidung bieten ebenso nur eine temporäre Linderung der Symptome.
In schwierigen Fällen kann die gesamte Gelenkfläche eines Knochens durch eine künstliche Fläche ersetzt werden, zum Beispiel wenn Kondylen am distalen Ende des Femurs größtenteils durch eine prothetische Vorrichtung mit geschliffenen Metallkondylen und das Tibiaplateau durch ein Kunststofflager ersetzt wird, das von einer Metallkomponente getragen werden kann. Die Gelenkaustauschoperation ist zu einem bewährten und wirksamen Verfahren zur Schmerzlinderung und Wiederherstellung der Gelenkfunktion geworden.
Derzeitige Verfahren zur Vorbereitung der intraartikulären starren Elemente eines Gelenks für die Aufnahme von Komponenten wie bei einer Gelenkaustauschoperation schließen eine umfangreiche operative Freilegung ein. Die Freilegung muss ausreichen, damit Führungen, die auf oder in das Gelenk gesetzt oder daran befestigt werden, zusammen mit Schneidblöcken zur Lenkung des Gebrauchs von Sägen, Fräsern und anderen Fräsvorrichtungen und anderen Instrumenten zum Schneiden oder Entfernen von Knorpel und Knochen eingeführt werden können, der anschließend durch künstliche Flächen ersetzt wird. Bei einem Kniegelenkaustausch kann das distale Ende des Femurs so modelliert werden, dass flache anteriore und posteriore Flächen allgemein parallel zur Länge des Femurs, eine senkrecht zu den anterioren und posterioren Flächen liegende flache Endfläche und abgewinkelte flache Flächen vorliegen, die die oben erwähnten Flächen verbinden, alles für die Aufnahme einer prothetischen Vorrichtung. Bei einem totalen Hüftaustausch werden die Hüftpfannengelenkfläche und der subchondrale Knochen mit sphärischen Reibahlen entfernt, der Femurkopf wird mit einer Schwingsäge reseziert und der proximale Markkanal wird mit Dornen geformt. Eine Schwierigkeit beim totalen Hüftaustausch ist, dass die Invasivität des Verfahrens zu einem signifikanten intraoperativen Blutverlust und einer umfangreichen Rehabilitation führt, da die Muskeln und Sehnen vom proximalen Femur gelöst werden müssen, um das Femur zu mobilisieren und eine Freilegung der und einen Zugang zur Hüftgelenkpfanne zu erreichen.
Ein vollständiger Gelenkaustausch wie zum Beispiel des Kniegelenks erfordert zudem die Modellierung des proximalen Endes der Tibia für die Aufnahme einer Prothese mit einer allgemein aufwärts gerichteten Auflagefläche, die die normale tibiale Auflagefläche nachahmt und zum Anlenken an die Kondylenflächen der Femurprothese vorgesehen ist. Typischerweise findet diese Operation mit Instrumenten oder Führungen zur Orientierung von Schneidblöcken statt, so dass die Vorbereitung des Knochens in Übereinstimmung mit der korrekten Ausrichtung des Glieds erfolgt und die Teile sowohl in koronalen als auch sagittalen Positionen korrekt orientiert werden. Die Führungen werden auf freigelegte Knochen gesetzt und referenzieren im Allgemeinen anatomische Punkte auf diesem Knochen, um eine Resektionsebene festzulegen. Bei einem totalen Knieaustausch werden zum Beispiel Arthroplastikführungen verwendet, indem zum Beispiel der intramedulläre Hohlraum und die epikondylären und posterioren kondylären Achsen referenziert werden.
Der oben erwähnte Typ von Kniegelenkprothesen ist allgemein bekannt und ist z. B. in Caspari et al., US-Patente 5,171,244 , 5,171,276 und 5,336,266 , Brown, US-Patent 4,892,547 , Kurstein et al., US-Patent 4,298,992 und Insall et al., US-Patent 6,068,658 , beschrieben.
Es wurde ein großer Aufwand betrieben, um einen angemessenen Krümmungsgrad an den Kondylen beim Kniegelenkaustausch zu erreichen. Die früher erwähnten US-Patente 5,171,276 , 4,298,992 und 6,068,658 zeigen zum Beispiel, dass der Krümmungsradius in der anteriorposterioren Richtung des Kondylus einer Femurprothese nahe dem anterioren Abschnitt des Kondylus etwas großer sein kann als nahe dem posterioren Abschnitt. Kester et al., US-Patent 5,824,100 , lehrt, dass ein Teil dieser Krümmung des Kondylus um einen konstanten Radius geformt sein kann, dessen Ausgangspunkt entlang einer Linie zwischen den lateralen und medialen Kollateralbandbefestigungspunkten am Femur liegt.
Von jeher wurde eine Vielfalt modularer prothetischer Gelenkimplantate entwickelt. Die folgenden Beschreibungen modularer Implantate beziehen sich speziell auf das Knie. Frühe Entwürfe für Knieimplantate mit der Bezeichnung polyzentrische Knieimplantate wurden mit separaten Komponenten für die medialen und lateralen Kompartimente entwickelt. Darüber hinaus wurden modulare Fixed-Bearing-Knieimplantate mit einem Polyethyleneinsatz entwickelt, der relativ starr festgehalten wird. Als Alternative gibt es Mobile-Bearing-Knieimplantate, bei denen das Polyethylenlager so gestaltet ist, dass es auf einer Tibiabasisplatte mit wenn überhaupt minimaler Beschränkung gleitet oder sich darauf bewegt. Ferner wurden Meniscal-Bearing- sowie Fixed-Bearing-Knieimplantate entwickelt, die entweder separate Polyethylenlager oder ein einzelnes Polyethylenlager beinhalten, das auf einer metallischen Tibiabasisplatte liegt. zwar wurden Implantatsysteme mit Fixed- oder Mobile-Bearing-Elementen auf der medialen und lateralen Seite des tibiofemoralen Gelenks entwickelt, doch wurden keine Systeme mit einer Kombination aus einem festen Lager auf einer Seite und einem mobilen Lager auf der anderen Seite des tibiofemoralen Gelenks entwickelt.
Mobile-Bearing-Tibiaimplantate können so konfiguriert sein, dass sie eher mit der femoralen Seite einer Kniearthroplastik übereinstimmen, was eine geringere Kontaktbelastung ergibt. Die resultierende geringere Kontaktbelastung verringert die Möglichkeit eines Schadens, der zuweilen bei einigen Fixed-Bearing-Ausführungen auftritt, wobei die Streckgrenze des Lagermaterials überschritten wird. Im Allgemeinen ist es weniger schwierig, Fixed-Bearing-Implantatausführungen korrekt auszurichten und auszugleichen als Mobile-Bearing-Ausführungen. Mobile-Bearing-Ausführungen werden häufig gewünscht, um Kontaktbelastung und die resultierende Abnutzung der Lageroberfläche zu verringern. Bei Mobile-Bearing-Ausführungen besteht jedoch die Möglichkeit, dass das Lager vom Implantat gelöst wird. Darüber hinaus ist die operative Implantation von Mobile-Bearing-Knieausführungen anspruchsvoller als die von Fixed-Bearing-Implantaten.
Die Kombination aus einem Fixed-Bearing-Einsatz für das mediale Kompartiment und einem Mobile-Bearing-Einsatz für das laterale Kompartiment ist besonders attraktiv, da der laterale Femurkondylus auf dem lateralen Tibiaplateau bis zu 10 bis 20 mm zurückgerollt, während sich der mediale Kondylus nur ein paar Millimeter bewegt. Ein Mobile-Bearing-Einsatz kann das Zurückrollen des lateralen Kondylus aufnehmen, wäre aber für den medialen Kondylus nicht notwendig.
Bei Gelenkaustauschoperationen gibt es derzeit zwei Hauptschwierigkeiten. Diese betreffen die Invasivität des Verfahrens und das Erreichen einer korrekten Ausrichtung der Knochenstrukturen und der Prothesen darauf. Solche Schwierigkeiten treten bei jedem totalen Gelenkaustausch auf, einschließlich Fußgelenk, Knie, Hüfte und Schulter. Die totale Knie- und die totale Hüftarthroplastik werden als allgemeine Beispiele für die Schwierigkeiten bei derzeitigen Gelenkaustauschoperationen beschrieben.
Ausrichtung. Eine Schwierigkeit beim Implantieren modularer und nicht modularer Knieimplantate mit separaten femoralen und/oder tibialen Komponenten ist das Erzielen einer korrekten Beziehung zwischen den Komponenten. Bislang verfügbare chirurgische Instrumente bieten keinen problemlosen Gebrauch bei der Implantation mehrteiliger Implantate, wobei das Femur und die Tibia für eine präzise Komponenten-Komponenten-Orientierung vorbereitet werden. Zwar helfen Ausrichtungsführungen bei einer genauen Orientierung der Komponenten relativ zur Achse der langen Knochen, um eine Wiederherstellung einer korrekten tibiofemoralen Ausrichtung zu erreichen (gewöhnlich 4–7 Grad Valgus), doch bieten sie eine begrenzte Positionierung oder Führung, die für eine korrekte Komponenten-Komponenten-Ausrichtung und/oder Bandspannung relevant ist, um die Ausrichtung wiederherzustellen.
Es wird bevorzugt, Implantate senkrecht zu den resultierenden Kräften durch das Gelenk zu orientieren, um Auflageflächen eher Druck- als Scherkräften auszusetzen. Ferner werden die Komponenten des Implantats vorzugsweise mit Bezug aufeinander orientiert, um eine Abnutzung zu minimieren. Komplikationen können auftreten, wenn das Implantat nicht korrekt mit Bezug auf den tragenden Knochen orientiert wird. Wird das Implantat nicht senkrecht zur mechanischen Achse platziert, so kommt es zu Scherkräften zwischen Implantat und Knochen, die zu einem Lösen des Implantats führen können.
Bei einem korrekt ausgerichteten Knie verläuft die mechanische Achse des Beins (eine gerade Linie vom Mittelpunkt des Hüftgelenks zum Mittelpunkt des Knöchels) etwas medial zum Mittelpunkt des Knies. Diese Ausrichtung wird allgemein als Grobausrichtung des Beins bezeichnet. Die Ausrichtung des Implantats beeinflusst die Grobausrichtung des Beins. Bei schlecht ausgerichteten Implantaten kann die resultierende mechanische Achse medial oder lateral verlagert werden, was zu einem Ungleichgewicht der von den medialen oder lateralen Kondylen getragenen Lasten führt. Dieses Ungleichgewicht kann, wenn es stark ist, zu einem frühzeitigen Versagen des Implantats führen.
Darüber hinaus hat man sich mit der Orientierung der Komponenten mit Bezug aufeinander, z. B. die Orientierung der Femurkomponente mit Bezug auf eine zweite und/oder dritte Femurkomponente, die Orientierung einer Tibiakomponente mit Bezug auf eine separate zweite Tibiakomponente und die Orientierung einer Femurkomponente mit Bezug auf ihre entsprechende Tibiakomponente, mit unikondylaren und bikondylaren Implantaten größtenteils nicht befasst. Dies ist möglicherweise eine Erklärung für die hohen Ausfallraten bei frühen bikondylaren Ausführungen sowie für die höhere Ausfallrate von unikondylaren Implantaten im Vergleich zu totalen Knieimplantaten, wie anhand einiger klinischen Studien demonstriert wird. Bei bikondylaren und unikondylaren Ausführungen ist die Ausrichtung jedes Teils relativ zu den anderen Teilen entscheidend, um eine beschleunigte Abnutzung mit einer Fehlartikulierung der Komponenten zu verhindern.
Obschon verschiedene prothetische Vorrichtungen erfolgreich bei Patienten zum Einsatz kamen, werden die Konfiguration und Position der artikulierenden Flächen der Prothese, zum Beispiel die Kondylen in einem Kniegelenk, auf der Basis der gewählten Prothese im Voraus festgelegt. Man bemüht sich zwar, die Prothese durch eine geeignete Wahl ihrer Art und Größe auf die Bedürfnisse jedes Patienten zuzuschneiden, doch ist dies in der Tat problematisch, da die Gelenkphysiologie unter Patienten wesentlich variieren kann.
Invasivität. Für eine angemessene Modellierung der Gelenkfläche eines Knochens ist es oft nötig, das Gelenk operativ freizulegen. Im Falle des Femurs bei einem traditionellen Kniegelenkaustausch wird die Patellarsehne des Kniegelenks operativ freigelegt und zu einer Seite des Gelenks bewegt, um einen im Wesentlichen vollständigen anterioren Zugang zum Gelenk zu ermöglichen. Eine operative Freilegung ist notwendig, um Platz für Volumen und Geometrie der Komponenten sowie für die Instrumente für die Knochenvorbereitung zu schaffen. Beispiele für solche Modellierinstrumente, die an einem Knochen befestigt werden können, um einen anderen zu modellieren, und auf denen der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, sind die US-A-4574794 und die US-A-4457307 . Eine solche operative Freilegung verstärkt Blutung, Schmerzen und Muskelinhibition; dies alles trägt zu einem längeren Krankenhausaufenthalt bei, bevor der Patient bedenkenlos nach Hause oder in eine Zwischenpflegeeinrichtung entlassen werden kann.
Bei einer Knieaustauschoperation sollen weder die Kollateralbänder noch die Kreuzbänder gestört werden, obschon es für einen umfangreichen Gelenkaustausch oft nötig ist, Kreuzbänder zu entfernen oder zu lösen. Kollateralbänder können teilweise abgenommen oder gelöst werden, um eine geeignete Spannungseinstellung am Knie des Patienten im Einklang mit der Gelenkaustauschoperation zu erreichen. In den meisten Fällen können solche Ablösungen durch kleinere Schnitte als die standardmäßigen Mittellinien- oder medialen parapatellaren Schnitte erreicht werden, die von jeher für die Kniearthroplastik verwendet werden.
Die arthroskopische Operation ist für die Entfernung und Reparatur von beschädigtem intraartikulärem Gewebe anwendbar und vorteilhaft. Zwar sind arthroskopische Verfahren weit weniger invasiv und oft bei kleineren operativen Reparaturen erfolgreich (wenn zum Beispiel eine Gelenkfläche geglättet oder Knorpel repariert werden soll), doch eignen sich solche Verfahren im Allgemeinen nicht für einen umfangreichen Gelenkaustausch. Sie sind im Allgemeinen für den Austausch von Gelenkflächen durch künstliche Implantate ungeeignet.
Konventionelle Operationsverfahren, inklusive unikompartimentaler und totaler Gelenkaustausch, machten von jeher eine umfangreiche operative Freilegung sowie längere Krankenhausaufenthalte und eine längere Rehabilitation erforderlich. Neuerdings finden unikondylare Kniegelenkaustauschverfahren durch kleinere Schnitte statt, die keine Verlagerung der Patella erfordern. Durch die Schmerzreduzierung und schnellere Wiederherstellung der Kniefunktion werden die Dauer des Krankenhausaufenthalts und die Notwendigkeit für starke Narkosemedikamente reduziert. Eine Realisierung solcher Vorteile für Patienten mit bikompartimentaler und trikompartimentaler Kniearthroplastik ist wünschenswert.
Wie beim Knie, ist eine konventionelle totale Hüftarthroplastik bei einer schmerzhaften Arthritis des Hüftgelenks indiziert. Das Verfahren schließt das Freilegen des Hüftgelenks durch einen großen Schnitt ein, um dem Chirurgen eine vollständige Sicht auf das Hüftgelenk und die Hüftgelenkpfannenregion und Zugang für chirurgische kraftgetriebene Instrumente zu bieten. Zum angemessenen Vorbereiten der Knochenstrukturen des Hüftgelenks werden die Hauptmuskeln, die das Gelenk überspannen, normalerweise disruptiert, um das Gelenk ausreichend freizulegen. Das Verfahren beinhaltet das Entfernen des Femurkopfes, gefolgt vom Bearbeiten des proximalen Femoralkanals mit einer Reibahle und einem Dorn, um eine Knochenfläche für das Tragen eines Hüftschafts vorzubereiten. Der Schaft wird implantiert und kann festzementiert oder für Knocheneinwuchs eingepresst werden. Das Acetabulum wird gewöhnlich mit einer halbsphärischen Reibahle vorbereitet, um Knorpel bis auf blutenden Knochen zu entfernen. Nach der Vorbereitung des Acetabulums wird eine Hüftpfannenkomponente entweder durch Festzementieren oder durch Einpressen für Knocheneinwuchs implantiert. Die operative Freilegung, die eine Länge zwischen sechs und zwölf Zoll haben kann, kann in einem umfangreichen Trauma des Weichgewebes, das das Hüftgelenk umgibt, sowie in der Ablösung von Muskeln resultieren, die in das proximale Femur eingefügt sind.
Die präparierten Knochenflächen werden technisch als Hüftpfannengrube, Femoralkanal und Metaphysenregion des Femurs bezeichnet. Vor dem Platzieren endgültiger Implantate in die vorbereiteten Räume wird eine Femurprobe, die in einigen Systemen ein Dorn sein kann, in den proximalen Femur zusammen mit einem Probenfemurkopf und -hals platziert, und eine Acetabulumprobe wird im Acetabulum platziert, um den Probenbewegungsbereich und die Beurteilung der Hüftstabilität vor dem Platzieren der endgültigen Totalhüftimplantate zu erleichtern.
Es besteht Bedarf an einem System, das eine minimal-invasive totale Hüftarthroplastik ermöglicht, die ein Weichgewebetrauma minimiert und die postoperative Rehabilitation beschleunigt. Da minimal-invasive Techniken von Natur aus die Beobachtung der Operationsstelle begrenzen und so die Sicht auf die vorbereiteten Knochenflächen einschränken, wird zudem eine Vorrichtung zum Inspizieren der präparierten Knochenflächen benötigt. Bei einem Operationsverfahren sammeln sich Knochentrümmer und Blut an der Operationsstelle an und müssen gelegentlich entfernt werden, damit das Acetabulum sichtbar bleibt. Nach der Vorbereitung des Acetabulums wird eine Hüftpfannenkomponente implantiert. Derzeit kommt eine Vielfalt von Hüftpfannenkomponenten wie zementierte UH-MWPE-Pfannen, zementierte oder eingepresste Metallschalen mit UH-MWPE-, Metall- oder Keramiklagerauskleidung zum Einsatz. Typischerweise erfordert die Platzierung einer eingepressten Schale eine Schlagkraft, damit das Implantat völlig im Tragknochen zu sitzen kommt. Größe und Lage des minimal-invasiven Schnitts sind jedoch evtl. nicht optimal, um die Kraft zum ausreichenden Setzen und Stabilisieren eines Hüftpfannenimplantats angemessen zu orientieren und aufzubringen. Folglich wird eine Schlagvorrichtung für den Einsatz bei einer minimal-invasiven Freilegung für eine totale Hüftarthroplastik benötigt, mit der bei reponierter Hüfte auf die Hüftpfannenkomponente geschlagen werden kann. Es kann außerdem erwünscht sein, ein chirurgisches Navigationssystem zum Vorbereiten der Gelenkflächen und Positionieren der Implantate zu verwenden.
Für Patienten, die einen Gelenkflächenaustausch benötigen, einschließlich Patienten, deren Gelenke nicht so stark beschädigt oder erkrankt sind, dass ein kompletter Gelenkaustausch erforderlich ist, besteht Bedarf an Operationsverfahren und Vorrichtungen, die verwendet werden können, um einen chirurgischen Zugang zu artikulierenden Gelenkflächen zu erhalten, die Knochenstrukturen angemessen vorzubereiten, künstliche, z. B. aus Metall oder Kunststoff, Gelenklagerflächen bereitzustellen und die Operationsstelle zu schließen, ohne eine wesentliche Beschädigung oder Verletzung assoziierter Muskel, Bänder oder Sehnen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden ein System und ein Verfahren benötigt, das die angemessene Modellierung von artikulierenden Flächen der Gelenke mit minimal-invasiven Vorrichtungen und Methoden ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein System für den Gelenkaustausch bereit, das in minimal-invasiven Operationsverfahren mit einem totalen Gelenkimplantatsystem verwendet werden kann, das die individuelle Gelenkkinematik des Patienten wiederherstellt. Die offenbarte Vorrichtung erzielt eine genaue Knochen- und Weichgewebevorbereitung und Implantatorientierung und erlaubt eine Befestigung des Implantats durch eine begrenzte operative Freilegung.
Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum geeigneten Modellieren der Gelenkfläche eines ersten Knochens, der normalerweise mit einem zweiten Knochen gelenkig verbunden ist, und zum Implantieren einer prothetischen Vorrichtung. Das Verfahren beinhaltet das Befestigen eines Knochenmodellierwerkzeugs direkt oder indirekt am zweiten Knochen, wobei sich das Werkzeug in einem Knochenmodelliereingriff mit der Gelenkfläche des ersten Knochens befindet, und dann das Modellieren der Gelenkfläche des ersten Knochens mit reduziertem Gelenk und Bewegen eines Knochens relativ zum anderen. Das Knochenmodellierwerkzeug ist an einer Halterung befestigt, die direkt oder indirekt am zweiten Knochen befestigt wird. In einigen Situationen soll der erste Knochen im Laufe einer Operation evtl. vom zweiten Knochen distrahiert werden. Das Knochenmodellierwerkzeug kann auch an einer Knochenhalterung befestigt sein, die direkt oder indirekt an einem Schaft, einer Probe, einer Reibahle oder einem Dorn befestigt oder daran angeformt ist, der/die in den Markkanal eines Knochens implantiert wird.
Bei einem Kniegelenkaustausch besteht das Implantatsystem aus Implantaten und Instrumenten, die intraoperative chirurgische Optionen für eine Gelenkbeschränkung bieten und eine korrekte Ausrichtung und Orientierung des Knies erleichtern, um die von der individuellen Patientenanatomie definierte Kinematik wiederherzustellen. Hierzu bieten die Implantate dem Chirurgen intraoperative Optionen zur Rekonstruktion verschiedener Grade der Gelenkstabilität durch die Auswahl von Fixed- oder Mobile-Bearing-Komponenten für jedes Kompartiment des Knies (mediales Tibia-Femur-Gelenk, laterales Tibia-Femur-Gelenk und Patella-Femur-Gelenk). Die Auswahl an Implantaten kann nur ein Kompartiment oder jedes Kompartiment des Knies abdecken und kann Kombinationen von Fixed- und Mobile-Bearing-Konfigurationen beinhalten.
Beim traditionellen totalen Knieaustausch ist die Femurkomponente im Allgemeinen ein einheitliches Teil und die Tibiakomponente ist ein einheitliches Teil. Bei einer Femurkomponente, die kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, kann die Oberfläche der Femurseite durch zwei oder drei Komponenten erneuert werden und die Oberfläche der Tibiaseite kann durch zwei Komponenten oder ein einheitliches Teil erneuert werden. Die Komponenten können innerhalb der Grenzen des Gelenks aufeinander ausgerichtet oder miteinander verbunden werden. Optional können die Komponenten der Femurseite aus einer Mehrzahl flexibler Segmente bestehen.
Eine korrekte Ausrichtung und Positionierung der Implantatkomponenten wird durch Instrumente erleichtert, die die Weichgewebestrukturen des Knies zum Führen von Knochenresektionen für die patientenspezifische Ausrichtung und Orientierung der Implantate nutzen. Die Ausrichtung der Implantate mit Bezug auf die tragenden Knochen betrifft die Wiederherstellung oder Verbesserung der anatomischen Ausrichtung der tragenden Knochen. Die Orientierung der Implantate mit Bezug auf die tragenden Knochen ist in zweierlei Hinsicht bedeutend. Erstens, die Orientierung des Implantatkonstrukts mit Bezug auf die tragenden Knochen ist derart, dass die durch das Implantat übertragenen Kräfte allgemein senkrecht oder lotrecht zu den Knochentragflächen sind. Zweitens sind die Implantatkomponenten mit Bezug zueinander derart orientiert, dass jede Modulkomponente, die die femoralen Gelenkflächen wiederherstellt, korrekt auf die anderen Modulkomponenten auf der Femurseite ausgerichtet wird, um eine ordnungsgemäße Verfolgung des Implantatkonstrukts zu gewährleisten. Ebenso wird jede die die tibialen Gelenkflächen wiederherstellende Modulkomponente korrekt auf die anderen Modulkomponenten auf der Tibiaseite ausgerichtet, um eine ordnungsgemäße Verfolgung des Implantatkonstrukts zu gewährleisten. Mit den chirurgischen Instrumenten werden die Gelenkflächen eines Synovialgelenks von einem einzigen Bezugspunkt vorbereitet, um eine präzise orientierte Einführung separater Komponenten für die medialen und lateralen tibiofemoralen Kompartimente und die patellofemoralen Kompartimente zu ermöglichen. Die Instrumente erbringen somit Knochenresektionen gemäß solchen Ausrichtungs- und Orientierungsanforderungen. Die Positionierung ist für eine ordnungsgemäße Wiederherstellung der anatomischen Ausrichtung des Kniegelenks und für die ordnungsgemäße Orientierung der Komponenten zueinander wichtig.
Mit Bezug auf die Formung oder Modellierung von Gelenkflächen eines Gelenks ermöglicht das für den Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung vorgesehene Verfahren die Modellierung der artikulären Knochenflächen gemäß der individuellen Physiologie jedes Patienten, um einen möglichst großen Teil der natürlichen Verbindung des Gelenks wiederherzustellen. In diesem Verfahren wird ein Knochenmodellierwerkzeug an einem der Knochen eines Gelenks befestigt, wobei das Werkzeug die Gelenkfläche des anderen Knochens modelliert, während das Gelenk artikuliert wird.
Die vorliegende Erfindung sieht daher ein Verfahren zum angemessenen Modellieren der Gelenkfläche eines ersten Knochens vor, der normalerweise mit einem zweiten Knochen gelenkig verbunden ist. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Vorrichtung, die ein an einer Knochenhalterung befestigtes Knochenmodellierwerkzeug umfasst, das starre Befestigen der Halterung am zweiten Knochen, wobei das Werkzeug mit der Gelenkfläche des ersten Knochens in einem Knochenmodelliereingriff ist, und dann Modellieren der Gelenkfläche durch gelenkiges Bewegen von einem der Knochen relativ zum anderen.
In einigen Situationen soll evtl. der erste Knochen entweder vor oder während der Operation vom zweiten Knochen distrahiert werden. Folglich kann ein Distraktor mit der Vorrichtung bereitgestellt werden. Beim Kniegelenkaustausch gleicht eine zwischen dem Femur und der Tibia im Laufe des Modellierverfahrens aufgebrachte Distraktionskraft von den Gelenkflächen abgenutztes Material aus. Durch die Verwendung einer Distraktionskraft wird normalerweise die normale Ausrichtung des Gelenks wiederhergestellt. Bandablösungen können zur Wiederherstellung der Ausrichtung entweder vor oder nach der Vorbereitung der Gelenkflächen mit Knochenmodellierinstrumenten durchgeführt werden. Darüber hinaus kann ein Distraktor vor der Operation zur Beurteilung des Bewegungsbereichs des Gelenks und der Patientenkinematik verwendet werden.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Modellieren der Gelenkfläche eines ersten Knochens bereit, der normalerweise in einer bestimmten Weise mit einem zweiten Knochen gelenkig verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst ein Knochenmodellierwerkzeug, eine Knochenhalterung, die starr am zweiten Knochen befestigt werden kann, und in einer Ausgestaltung einen einstellbaren Vorsatz, der das Modellierwerkzeug an der Halterung befestigt und die Justage von Position und Orientierung des Werkzeugs in Knochenmodelliernähe zur Gelenkfläche ermöglicht, so dass die Gelenkfläche modelliert wird, während der zweite Knochen relativ zum ersten Knochen gelenkig bewegt wird. Alternativ können mehrere Knochenmodellierwerkzeuge verwendet werden, wobei die Werkzeuge entweder auf individuellen Halterungen oder auf einer einzigen Halterung zum Tragen der mehreren Werkzeuge positioniert sind.
Die Erfindung kann mit Implantaten zum Ersetzen der Flächen des Gelenks zwischen dem ersten Knochen und dem zweiten Knochen verwendet werden. Die Implantate sind speziell so ausgelegt, dass sie durch minimal-invasive Schnitte passen, und schließen alle Kombinationen von Fixed- und Mobile-Bearing-Einsätzen oder -Teilen ein. Da das Operationsverfahren vorzugsweise durch minimal-invasive Schnitte stattfindet, sind die Implantate so ausgelegt, dass sie durch solche Schnitte passen und entweder innerhalb des Gelenks orientiert oder verbunden werden.
Im Falle einer Knieaustauschoperation beinhalten die Implantate eine zweite Knochenbasisplatte und ein erstes Knochenimplantat. Die zweite Knochenbasisplatte umfasst entweder ein Teil, das den größten Teil der vorbereiteten Fläche des zweiten Knochens abdeckt, die mit dem Gelenk in Zusammenhang steht, oder separate Basisplatten, wie sie mit prothetischen Mobile- und Fixed-Bearing-Komponenten verwendet werden. Ferner kann die zweite Knochenbasisplatte separate Fixed- und Mobile-Bearing-Einsätze aufnehmen. Das erste Knochenimplantat besteht aus einer Mehrzahl von Komponenten, um die Auflagefläche des ersten Knochens zu ersetzen. Optional kann ein Abschnitt des ersten Knochenimplantats aus mehreren flexiblen festgeklebten Segmenten gestaltet sein. Eine solche Konfiguration lässt die gelenkige Bewegung des zweiten Knochens relativ zum ersten Knochen zu, um die flexiblen Segmente in einer geeigneten Position zu formen.
Folglich ist die Erfindung zur Verwendung in einem Verfahren zum geeigneten Ersetzen der Gelenkfläche eines ersten Knochens geeignet, der normalerweise mit einem zweiten Knochen gelenkig verbunden ist. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Vorrichtung, die ein an einer Knochenhalterung befestigtes Knochenmodellierwerkzeug umfasst, das starre Befestigen der Halterung am zweiten Knochen mit dem Werkzeug im Knochenmodelliereingriff mit der Gelenkfläche des ersten Knochens und dann das Modellieren der Gelenkfläche durch gelenkiges Bewegen von einem der Knochen relativ zum anderen. Ferner wird die Oberfläche der Gelenkflächen mit geeigneten minimal-invasiven Implantaten erneuert, wobei die Implantate innerhalb der Grenzen des Gelenkhohlraums verbunden werden. In einem Implantat sind mehrere flexible Segmente vorgesehen, um die Oberfläche eines Abschnitts des ersten Knochens zu erneuern. Die flexiblen Segmente werden in einen Klebstoff entlang der resezierten Oberfläche des ersten Knochens gesetzt.
Speziell, z. B. bei einem Kniegelenkaustausch, kann die Erfindung zum Ersetzen der Oberflächen eines Femurs und einer Tibia verwendet werden. In diesem Fall werden ein Femurimplantat mit einer Mehrzahl von Komponenten und eine Tibiabasisplatte verwendet. Die Tibiabasisplatte kann einen Fixed- sowie einen Mobile-Bearing-Vorsatz haben.
Bei Anwendung auf einen totalen Hüftgelenkaustausch kann die Erfindung zum Ersetzen der Oberflächen eines Femurs und Acetabulums durch einen minimalen Schnitt und mit minimaler Störung der muskulotendinösen Strukturen um die Hüfte verwendet werden. Ein typischer Schnitt für ein minimal-invasives totales Hüftverfahren hat eine Länge zwischen zwei und vier Zoll. Es ist zu beachten, dass die Schnittlänge ja nach Physiologie des Patienten, Präferenz des Chirurgen und/oder anderer Faktoren etwas variieren kann; der angegebene Bereich ist illustrativ und nicht beschränkend. Zusätzlich zu einem kleinen Schnitt wird darauf geachtet, dass die Annäherung an die Gelenkkapsel durch Trennen von Gewebe zwischen Muskelgruppen und nicht durch Zerschneiden spezifischer Muskeln erfolgt.
Bei einem totalen Hüftaustausch wird eine Hüftpfannenkomponente, wie eine Einpressschale, nach der Vorbereitung des Acetabulums implantiert. Mit einer Schlagvorrichtung wird die Hüftpfannenkomponente bei reponierter Hüfte geschlagen, um eine Einpress-Hüftpfannenkomponente vollständig in den Tragknochen des Acetabulums zu setzen. Ein chirurgisches Navigationssystem zur Positionierung der Hüftpfannenkomponente kann mit der Schlagvorrichtung verwendet werden.
Beim minimal-invasiven Verfahren wird auf die Hüfte durch einen Schnitt zugegriffen, der ausreicht, um die Trochantergrube freizulegen und eine Resektion des Femurhalses und eine Beseitigung des Femurkopf- und -halssegments zu ermöglichen. Auf den Femoralkanal wird durch die Trochantergrube und die Trochanterregion zugegriffen. Reibahlen, Raspeln und andere Vorrichtungen, die der Fachperson bekannt sind, werden zum Vorbereiten des proximalen Femurs für die Aufnahme eines Femurimplantats über eine Folge von Bearbeitungsschritten mit einer Reibahle und einem Dorn verwendet. Nach dem Vorbereiten werden der intramedulläre Kanal und der zurückbehaltene Bereich des Femurhalses und der Trochanterregion zum Tragen des MIAR-(Minimally Invasive Acetabular Reamer)-Systems zur Vorbereitung des Acetabulums verwendet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Grundriss des Kniegelenks.
2 zeigt einen herkömmlichen Mittellinienschnitt für den Zugang zum Kniegelenk bei einer totalen Knieaustauschoperation.
3 zeigt einen Schnitt für den Zugang zum Kniegelenk bei einer totalen Knieaustauschoperation, der für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann.
4 zeigt alternative Schnitte für den Zugang zum Kniegelenk bei einer totalen Knieaustauschoperation, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgenommen werden können.
5 zeigt eine Querschnittsdarstellung des im Tibiaplateau vor der Verwendung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung erzeugten Hohlraums.
6 zeigt einen Grundriss eines Instruments zum Erzeugen einer Resektion im Tibiaplateau vor der Verwendung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
7 zeigt eine Endansicht des Instruments aus 6.
8 zeigt einen Grundriss eines weiteren Instruments zum Erzeugen einer Resektion im Tibiaplateau vor der Verwendung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
9 zeigt eine Endansicht des Instruments aus 8.
10 zeigt einen Grundriss einer mit den oben erwähnten Instrumenten gebildeten tibialen Resektion.
11 zeigt eine Ansicht von oben auf die Resektionen aus 10.
12 zeigt eine Querschnittsdarstellung von einer der Resektionen aus 10.
13 zeigt einen Grundriss einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit einem an einer tibialen Resektion befestigten Schneidelement.
14 zeigt eine Seitenansicht einer Konfiguration des mit einem Motor verbundenen Schneidelements aus 13 gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
15 und 16 zeigen alternative Ansichten eines von einem Hydraulikmotor angetriebenen Schneidelements gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
17 und 18 zeigen alternative Ansichten eines von einem Hydraulikmotor angetriebenen Schneidelements gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt eine Endansicht eines Schneidelements gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
20 zeigt eine Seitenansicht des Schneidelements aus 19.
21 zeigt eine Endansicht eines Schneidelements gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt eine Seitenansicht des Schneidelements aus 21.
23 zeigt eine Endansicht eines Schneidelements gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt eine Seitenansicht des Schneidelements aus 23.
25 zeigt eine Seitenansicht eines Schneidelements gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine Endansicht des Schneidelements aus 25.
27 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Schneidelements aus 25.
28 zeigt eine Endansicht eines Schneidelements gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
29 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Schneidelements aus 28 mit einem einzigen Schneidelement.
30 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Schneidelements aus 28 mit mehreren Schneidelementen.
31 illustriert die Kinematik der Artikulation des Kniegelenks gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
32 zeigt einen Grundriss von zwei über einen Drehgelenkmechanismus verknüpften Schneidelementen gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
33 zeigt einen Grundriss eines alternativen Zustands der beiden durch einen Drehgelenkmechanismus aus 32 verknüpften Schneidelemente.
34 zeigt einen Grundriss von zwei durch einen Drehgelenkmechanismus verknüpften Schneidelementen gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
35 zeigt einen Grundriss der Schneidelemente aus 34.
36 zeigt einen Grundriss von zwei durch einen Drehgelenkmechanismus verknüpften und im Kniegelenk eingesetzten Schneidelemente gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
37 zeigt eine Schnittdarstellung eines Schneidelements und Distraktors gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
38 zeigt einen Grundriss des Schneidelements aus 37.
39 zeigt einen Grundriss von Distraktoren, die in dem Kniegelenk zum Einsatz kommen und einen Bestandteil einer Ausgestaltung der Erfindung bilden.
40 zeigt einen Grundriss von mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung durchgeführten femoralen Resektionen.
41 zeigt einen Grundriss von femoralen Resektionen, die mit einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden und Femoralimplantate enthalten.
42 zeigt einen Grundriss von femoralen Resektionen, die mit noch einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden und Femoralimplantate enthalten.
43 zeigt Grundrisse von alternativen Tibiabasisplatten, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind.
44 zeigt einen Grundriss von Femurimplantaten zur Erneuerung der Oberfläche der femoralen Resektionen aus 41 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
45 zeigt einen Grundriss von Femurimplantaten zur Erneuerung der Oberfläche der femoralen Resektionen aus 42 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
46 zeigt einen Grundriss eines Femurimplantats, das nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet.
47 ist eine Darstellung der Hüftanatomie und der konventionellen Freilegung für einen totalen Hüftaustausch.
48 ist eine Darstellung der Freilegung für den minimal-invasiven totalen Hüftaustausch mit einer Reibahle.
49 ist eine Darstellung einer minimal-invasiven Hüftpfannenreibahle gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
50 ist eine Querschnittsdarstellung einer minimal-invasiven Hüftpfannenreibahle in einer sagittalen Ebene gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
51 ist eine Querschnittsdarstellung einer minimal-invasiven Hüftpfannenreibahle in einer Transversalebene gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
52 ist eine Darstellung einer minimal-invasiven Hüftpfannenreibahle mit einem integrierten Hydraulikantrieb gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
53 ist eine Darstellung einer minimal-invasiven Hüftpfannenreibahle mit einem Schneckenradantriebsmechanismus gemäß noch einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
54 ist eine expandierte Ansicht einer minimal-invasiven Hüftpfannenreibahle gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
55 ist eine Darstellung der Beleuchtung, Visualisierung, Spülung und Absaugung einer Operationsstelle zur Verwendung mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
56 ist eine Darstellung eines minimal-invasiven Schlagsystems gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung; und
57 ist eine detaillierte Darstellung eines minimal-invasiven Impaktors gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung
Kniegelenkanatomie und chirurgische Ansätze. 1 zeigt die allgemeine Anatomie des Kniegelenks. An der artikulierenden Kniegelenkoberfläche des Femurs 10 befinden sich der laterale Femurkondylus 12 und der mediale Femurkondylus 14. An der artikulierenden Kniegelenkoberfläche der Tibia 16 befinden sich der laterale Meniskus 22 (im Allgemeinen gegenüber dem lateralen Femurkondylus 12) und der mediale Meniskus 20 (allgemein gegenüber dem medialen Femurkondylus 14). Zu den Bändern gehören das vordere Kreuzband 24, das hintere Kreuzband 28, das mediale Kollateralband 26 und das laterale Kollateralband 27. Der mediale Tibiakondylus 30 und der laterale Tibiakondylus 32 tragen die Menisken 20 und 22, die wiederum das Femur 10 tragen. Darüber hinaus greift die Fibula 34 in die Tibia 16 ein.
Ein totaler Kniegelenkaustausch beinhaltet typischerweise das Ersetzen der Gelenkflächen des lateralen Femurkondylus 12, des medialen Femurkondylus 14, des medialen Tibiakondylus 30 und des lateralen Tibiakondylus 32. Der laterale Meniskus 22 und der mediale Meniskus 20 werden entfernt. Es ist wünschenswert, dass weder die Kollateralbänder 26 und 27 noch die Kreuzbänder 24 und 28 gestört werden. Allerdings können die Kollateralbänder 26 und 27 teilweise abgenommen werden, um nach Abschluss des Gelenkaustauschs angemessene Spannungseinstellungen am Knie des Patienten durchzuführen.
2 stellt den konventionellen Mittellinienschnitt 40 bei einer totalen Knieaustauschoperation dar. Der Schnitt 40 verläuft vertikal im Wesentlichen oberhalb und unterhalb der Gelenkfläche zwischen Femur und Tibia. Typischerweise hat der Schnitt eine Länge von etwa 8 bis 15 Zentimetern. Der Schnitt 40 muss groß genug sein, um die gesamten artikulären Kniegelenkflächen mit subluxierter oder luxierter Patella freizulegen. Zudem muss der Schnitt die Einfügung von Komponenten ermöglichen, die das Ende des Femurs, die Oberseite der Tibia und die Unterseite der Patella völlig abdecken. Es würden höchstens Femur- und Tibiakomponenten für das laterale Tibia-Femur-Kompartiment, Femur- und Tibiakomponenten für das mediale Tibia-Femur-Kompartiment und Femur- und Patellakomponenten für das Patella-Femur-Gelenk implantiert. Alternativ können der laterale Femurkondylus und die Patellafurche durch ein gemeinsames Implantat abgedeckt werden.
Wie in 3 zu sehen ist, ist ein Transversalschnitt 42, der horizontal entlang dem Kniegelenk verläuft, eine Option für das erfindungsgemäße Verfahren. Der Schnitt 42 kann vertikal geöffnet werden, um die Gelenkflächen des medialen Tibia-Femur-Kompartiments und des lateralen Tibia-Femur-Kompartiments freizulegen, ohne Luxierung der Patella. Dadurch bleibt die Patella während des Verfahrens mit dem Femur in Kontakt. Die Komponenten der Instrumente sowie das Implantat sind größenmäßig auf Minimalinvasivität ausgelegt und können daher von dem kleinen Schnitt aufgenommen werden. Das aus einem kleineren Schnitt hervorgehende reduzierte Trauma führt im Allgemeinen zu einer schnelleren und besseren Rehabilitation, die wiederum die Wirksamkeit des Knieimplantats allgemein erhöht.
4 zeigt ein alternatives Schnittformat für den Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung. Zwei parallele, vertikal verlaufende Schnitte 44 und 46 können auf beiden Seiten der Patella gebildet werden. Diese Schnitte 44 und 46 sind relativ kurz und die Invasivität ist der des horizontalen Schnitts in 3 ähnlich. Jeder Schnitt 44 und 46 wird separat durch die Gelenkkapsel erweitert, um die medialen und lateralen Tibia-Femur-Kompartimente ohne Luxierung der Patella freizulegen.
Instrumentierung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt mit Bezug auf einen totalen Knieaustausch im Allgemeinen den vorherigen Gebrauch von Instrumenten zum Resezieren der Tibia am lateralen Tibiaplateau und medialen Tibiaplateau voraus. Optional können die Instrumente zum Resezieren des distalen Femurs verwendet werden, wodurch ein Erweiterungsraum für die Aufnahme von Knochenmodellierinstrumenten entsteht. Diese Resektion kann mit Verfahren erfolgen, die der Fachperson bekannt sind, und zwar unter Verwendung einer Resektionsführung, Säge, usw. Alternativ kann, wie in 5 gezeigt, ein Fräser 43 direkt in die Tibia 16 vorgeschoben werden. Der Fräser 43 soll an oder kurz vor der hinteren kortikalen Wand 54 stoppen. 5 zeigt eine Querschnittsdarstellung des im Tibiaplateau mit den Fräsern 47 aus den 6 und 7 erzeugten Hohlraums.
Wie in den 6 und 7 zu sehen ist, kann die Schneidvorrichtung ein einzelner Fräser 45 sein, der am vorderen Ende eines Führungselements 49 befestigt ist. Die Achse des Fräsers 45 aus den 6 und 7 liegt bei der Vorbereitung des Tibiaplateaus in einer medial-lateralen Richtung. Der Radius des Fräsers hinterlässt einen entsprechenden Radius zwischen dem Boden und der hinteren Wand des erzeugten Hohlraums.
Alternativ kann die Schneidvorrichtung, wie die 8 und 9 zeigen, mehrere Fräser 47 umfassen. Die Fräser 47 aus den 8 und 9 erzeugen eine Ecke zwischen dem Boden und der hinteren Wand des im Tibiaplateau erzeugten Hohlraums. Die so erzeugte Ecke kann Belastungen gleichmäßig in den tragenden Knochen verteilen. Die Fräser 47 erzeugen einen Radius entsprechend dem Fräserradius zwischen den Seitenwänden des Hohlraums und der hinteren Wand. Ein solcher Radius wird von der Tibiaimplantatausführung ohne weiteres berücksichtigt. In den 8 und 9 ist zwar eine Schneidvorrichtung mit einer Mehrzahl von Fräsern dargestellt, doch kann die Schneidvorrichtung mit einem Fräser konfiguriert sein.
10 zeigt eine Vorderansicht der im Tibiaplateau (allgemein 51) erzeugten Knochenresektionen 50 und 52. Der Boden der medialen Resektion 50 und der Boden der lateralen Resektion 52 sind vorzugsweise parallel und koplanar, um eine korrekte Ausrichtung und Orientierung der medialen und lateralen Tibiakomponenten zu gewährleisten. Die externen Werkzeuge, die zum Führen des Tibiaschneiders verwendet werden, können eine relative Ausrichtung zwischen den medialen und lateralen Resektionen erreichen. Alternativ können die medialen und lateralen Hohlräume im Tibiaplateau gleichzeitig erzeugt werden, wobei zwei Führungselemente 49 über ein Drehgelenk miteinander verknüpft sind, das die medialen und lateralen Fräser 47 in einer gemeinsamen Ebene hält. Die externen Werkzeuge können ferner einen eindeutigen Bezug für den posterioren Aspekt des Tibiaplateaus liefern, um zu gewährleisten, dass die Resektionen nicht die hintere kortikale Wand durchdringen. Die in 10 dargestellten Knochenresektionen haben einen allgemein rechteckigen Querschnitt. Es kann aber jeder beliebige Querschnitt verwendet werden, an den ein Knochenmodellierwerkzeug angebracht werden kann. Es ist zum Beispiel ein bogenförmiger Querschnitt akzeptabel.
11 zeigt eine Draufsicht auf die Knochenresektionen 50 und 52 in der Tibia 16. Eine Querschnittsdarstellung der Tibia 16 mit einem im Plateau hergestellten Hohlraum ist in 12 dargestellt. Wie in 12 zu sehen ist, sollte die Knochenresektion 50 an oder kurz vor der kortikalen Wand 54 enden.
Wie in 13 zu sehen ist, wird nach der Resektion der Tibia ein Knochenmodellierwerkzeug, zum Beispiel ein Femurschneider (allgemein 60), in eine Halterung gesetzt und starr in dem in der Tibia erzeugten Hohlraum befestigt. Starre Befestigung bedeutet im Allgemeinen, dass genügend Stabilität erzeugt wird, um eine relative Bewegung zwischen Halterung und Tibia bei einer Gelenkbewegung zu verhindern. Eine solche Stabilität kann durch bloßes Platzieren der Vorrichtung in der Tibiaresektion erreicht werden. Der Femurschneider ist so gestaltet, dass er die Tibiaresektionen 50 und 52 beim Ausführen der Femurresektionen referenziert. In einer in 13 gezeigten Ausgestaltung ist die Halterung ein Gestell 62, das in die resezierte Tibia gesetzt wird. Schneidelemente 64 sind im Gestell 62 angebracht und eine flexible Welle 66 verbindet das Schneidelement mit dem Motor 68 aus 14. Die Vorrichtung passt in die Resektionen 50 und 52 in den medialen und lateralen Tibiaplateaus. Folglich wird ein Schneidelement starr gegen den Femurkondylus gehalten und die Führungsfläche der Vorrichtung legt die Tiefe der Resektion fest. Optional kann ein zweites Schneidelement in die gegenüberliegende Tibiaresektion gesetzt werden. So können z. B. zwei Schneidelemente in das vorbereitete Tibiaplateau gesetzt werden, eines in den medialen und eines in den lateralen Hohlraum, und zum gleichzeitigen Resezieren der Femurkondylen verwendet werden. Bei der gleichzeitigen Verwendung von zwei Schneidelementen können die Schneidelemente über einen Drehgelenkmechanismus 65 verbunden werden, um die Schneidelemente überdies in einer gemeinsamen Ebene zu halten, während die Femurkondylen vorbereitet werden (siehe 32 und 33).
Bei einer Knieoperation kann das Werkzeug daher zum Beispiel an der Tibia angebracht werden, wobei die Modellierfläche des Werkzeugs mit einer Kondylenfläche des Femurs im Eingriff ist, d. h. einem der oder beide Kondylen. Während das Kniegelenk gelenkig bewegt (gebeugt) wird, modelliert das Modellierwerkzeug die Gelenkfläche des Femurs passend, und zwar im Einklang mit der individuellen Physiologie des Knies dieses Patienten, d. h. mit den Kollateralbändern, der Patellarsehne usw. Die Erfindung wird zwar im Zusammenhang mit einem totalen Knieaustausch beschrieben, doch ist es zu verstehen, dass die Erfindung in der gesamten Orthopädie Verwendung finden kann, wo die Oberflächen eines artikulierenden Gelenks modifiziert oder erneuert werden müssen, um die Funktion wiederherzustellen und Schmerzen zu lindern, wie u. a. beim unikondylären Knieaustausch oder beim Allograft-Gelenkflächenaustausch.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird auf die Kniegelenkkapsel ohne laterale Luxierung der Patella operativ zugegriffen, so dass das Knie während des Modellierprozesses normal gebeugt werden kann. Die individuelle Physiologie des Patienten und das Zusammenspiel zwischen Weichgewebe und Knochen des Patienten bewirken eine Führung der Vorrichtung zum Modellieren von Knorpel und Knochen am Ende des Femurs und/oder der Tibia, die sich auf das Knie beziehen. Beim Knie läuft z. B. die Tibia um das Ende des Femurs über einen geführten Pfad, der durch die Bänder und Weichgewebe gelenkt wird, die das Knie umgeben und es stützen.
Eine alternative Halterungskonfiguration (nicht erfindungsgemäß) hat eine externe Haltevorrichtung mit daran angebrachten Fräsern. Die externe Haltevorrichtung kann jede beliebige Konfiguration haben, die die Fräser in einer Position relativ zur Tibia zum Modellieren des Femurs trägt. Ein Beispiel beinhaltet ein externes Tragelement mit einem sich davon erstreckenden Arm, wobei der Fräser am distalen Ende des Arms befestigt ist.
Das Knochenmodellierwerkzeug kann mit einem Antriebsmechanismus, z. B. einem Motor, angetrieben werden. Der Motor kann ein in das Schneidelement integrierter Elektromotor, ein Druckluftmotor oder ein Hydraulikmotor sein. Bei einem Hydraulikmotor ist zu beachten, dass eine flexible Welle nicht notwendig ist. Das Schneidelement kann durch erhältliche chirurgische kraftgetriebene Instrumente angetrieben werden, wie chirurgische Bohrer, Midas Rex und Anspaq Hochgeschwindigkeitsbohrer/-schneider usw. Solche Geräte sind mit Druckluft- und Batteriebetrieb erhältlich. Das Schneidelement kann alternativ durch eine Energiequelle angetrieben werden, die allein für diese Erfindung entwickelt wurde. Die Energiequelle kann zum Beispiel ein Elektro- oder Druckluftmotor sein. Sie kann außerdem ein Hydraulikmotor sein, der durch sterile Salzlösung angetrieben wird.
Ein mit Salzlösung angetriebener Hydraulikmotor kann in den Frässchneider eingebaut werden, wie in den 15 bis 18 zu sehen ist. Die Flügel des Hydraulikmotors werden optional als Teil der Achse des Fräserelements hergestellt oder in die Endfläche des Fräserelements eingearbeitet. Vorzugsweise beinhaltet das Gehäuse 53 der Schneidvorrichtung 55 einen Kanal 57 für die Aufnahme von Salzlösung, um den Hydraulikmotor anzutreiben. Die 15 und 16 zeigen eine Ausgestaltung, bei der die Flügel des Hydraulikmotors im Rad 59 am distalen Ende des Gehäuses 53 eingebaut sind. Wie in den 17 und 18 zu sehen ist, ist es auch möglich, dass die Klingen 61 des Schneidelements 55 als Flügel des Hydraulikmotors dienen, so dass die Salzlösung gegen das Schneidelement gerichtet wird, um eine Drehung zu erzwingen.
Die 19 bis 30 zeigen Querschnittsdarstellungen verschiedener Schneidelemente, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die 19 und 20 zeigen jeweils eine End- und eine Seitenansicht einer Ausgestaltung eines Schneidelements. Fräser 72 befinden sich in der Halterung 73 und sind mit der Achse in einer medial-lateralen Richtung orientiert. In 31 sind mehrere Fräser dargestellt, die einen Kontakt mit dem Femurkondylus herstellen, wenn das Knie gebeugt wird und der tibiofemorale Kontaktpunkt sich distal bewegt. Alternativ kann sich ein Fräser in einer solchen Position befinden, dass er während der gesamten Kniebeugung mit dem Femurkondylus in Kontakt bleibt. Es sind zwar nur die Optionen mit einem oder vier Fräsern dargestellt, doch kann die Erfindung mit einem oder mehreren Fräsern umgesetzt werden, die in dem Gestell getragen werden. Ferner kann das Gestell mit Ansätzen 71 mit Gleitflächen für einen Kontakt mit dem Femurkondylus versehen sein.
Die 21 und 22 zeigen jeweils eine Endansicht und eine Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung eines Schneidelements, wobei der Fräser 74 eine solche Kontur hat, dass eine konturierte Resektion in dem Femurkondylus erzeugt wird. Bei einer konturierten Resektion wird weniger Knochen entfernt und der verbleibende Knochen ist gewöhnlich stärker als Knochen tiefer im Kondylus.
In einer anderen Ausgestaltung, die in den 23 und 24 dargestellt ist, ist der Fräser 72 mit seiner Achse in einer anterior-posterioren Richtung orientiert. Bei der Kniestreckung befindet sich der tibiofemorale Kontaktpunkt nahe am anterioren Ende des Fräsers. Wird das Knie gebeugt, dann bewegt sich der Kontaktpunkt posterior und nähert sich dem posterioren Ende des Frässchneiders.
In ähnlicher Weise zeigen die 25 und 26 drei parallele Fräser 76, 77 und 78 mit in anterior-posteriorer Richtung orientierten Achsen. Eine solche Ausgestaltung bietet eine breite Resektion des Femurkondylus bei einem Arbeitsgang bzw. einer Beugung der Tibia. Die medialen und lateralen Fräser 76 und 78 können einen kleineren Durchmesser als der zentrale Fräser 77 haben, wie in 27 zu sehen ist, um einen kleineren entsprechenden Radius zwischen den Seitenwänden des im Femurkondylus erzeugten Hohlraums und dem Boden des Hohlraums zu liefern.
Knorpel und Knochen der Femurkondylen können in einem oder mehreren Arbeitsgängen eines Schabelements 80, wie in den 28 bis 30 gezeigt, entfernt werden. Das Schabelement 80 ist von der Oberfläche der Halterung 81 versetzt, so dass bei jedem Arbeitsgang bzw. jeder Beugung der Tibia eine bestimmte Knochenmenge vom Femurkondylus abgeschabt wird. In der Basis des Schneidelements können ein oder mehrere Schabelemente gelagert werden.
Unter Verwendung der dargestellten Vorrichtung kann die Gelenkfläche des Femurs gemäß der individuellen Physiologie des Patienten durch gelenkiges Bewegen der Tibia mit Bezug auf das Femur modelliert werden. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen der Vorrichtung mit einem an einer Knochenhalterung befestigten Knochenmodellierwerkzeug, das starre Befestigen der Halterung am zweiten Knochen, wobei das Werkzeug in einem Knochenmodelliereingriff mit der Gelenkfläche des ersten Knochens ist, und dann das Modellieren der Gelenkfläche durch gelenkiges Bewegen von einem der Knochen relativ zum anderen. 31 zeigt die Kinematik der gelenkigen Bewegung der Tibia 16 um das Femur 10. Die Knochenresektionen der medialen und lateralen Femurkondylen werden erfolgen, indem der Schneider an der Tibia befestigt und die Tibia gelenkig bewegt wird. Die Bewegung der Tibia mit Bezug auf das Femur folgt aufgrund des Gelenkvierecks der vorderen und hinteren Kreuzbänder einer J-Kurve, wenn beide intakt sind. Fehlen ein oder beide Kreuzbänder, dann wird die Bewegung der Tibia beim Beugen des Knies durch die Kollateral- und Kapselbänder kontrolliert. Die so in den medialen und/oder lateralen Femurkondylen erzeugte Knochentragfläche wird entsprechend der Kinematik des jeweiligen Patienten geformt und positioniert.
Eine präoperative Auswertung von Röntgenbildern des Patienten kann zum Beurteilen der Deformation des Gelenks und des passenden Raums verwendet werden, der zur Neuausrichtung des Gelenks erforderlich ist. Darüber hinaus können Abstandshalter wie zum Beispiel Ballons präoperativ verwendet werden, um den Bewegungsbereich des Gelenks und die Patientenkinematik zu beurteilen.
Bei der Operation werden geeignete Abstandshalter zwischen die Knochenstrukturen gesetzt, um eine angemessene Distraktion und Ausrichtung des Gelenks zu erzielen. Eine während des Modellierens zwischen dem Femur und der Tibia aufgebrachte Distraktionskraft kann von den Gelenkflächen abgetragenes Material kompensieren. Durch die Anwendung einer Distraktionskraft wird gewöhnlich die normale Ausrichtung des Gelenks wiederhergestellt. Solche Abstandshalter spannen außerdem die Weichgewebestrukturen, um die Bewegungshülle zwischen den Knochenstrukturen zu verringern und die Quer- und Rotationsstabilität des Gelenks zu erhöhen. Der Abstandshalter kann ferner zum Tragen des Knochenschneidelements während der Resektion der Knochenstrukturen verwendet werden. Bandablösungen, die zur Wiederherstellung der angemessenen Gliedausrichtung und Bandspannung/Ausgewogenheit nötig sind, können vor dem Einsetzen der Abstandshalter durchgeführt werden.
Es kann eine beliebige Vielfalt von Vorrichtungen zum Aufrechterhalten der angemessenen Spannung der Bänderkapsel und Sehnen verwendet werden. Zu solchen Spannvorrichtungen können unter anderem Schwerkraft mit dem Gewicht des Unterschenkels, intraartikuläre Abstandshalter, Blasen, Ballons, Bälge, Getriebemechanismen, Scherenmechanismen, sonstige expandierbare Vorrichtungen oder andere Elemente sein, die in die gegenüberliegenden Seiten des Gelenks eingreifen oder daran angebracht werden können. Ferner kann die Distraktionskraft von einer expandierenden Basis im Schneidelement erzielt werden. Eine Distraktionsvorrichtung kann auch in Verbindung mit einer Halterung mit Gleitflächen auf den Ansätzen von Nutzen sein. Der Ansatz ermöglicht eine Kontrolle der Tiefe und Form der Femurresektion sowohl durch die gelenkige Bewegung der Tibia relativ zum Femur als auch durch die Form des Femurs.
Im Speziellen können zur präoperativen Bewertung Abstandshalter wie Ballons sowohl in den medialen als auch den lateralen Resektionen vorgesehen werden. Während der Operation kann ein Ballon in der medialen Resektion vorgesehen werden und ein Abstandshalter, z. B. ein Balg mit einem angebrachten Schneider, kann in der lateralen Resektion vorgesehen werden. Alternativ kann ein Balg mit einem angebrachten Schneider sowohl in der lateralen als auch in der medialen Resektion vorgesehen werden.
Die 32 und 33 zeigen jeweils eine geschlossene und eine offene Darstellung von zwei Schneidelementen 61 und 63, die über einen Drehgelenkmechanismus 65 miteinander verbunden sind, um die Schneidelemente in einer gemeinsamen Ebene zu halten, während die Femurkondylen vorbereitet werden. Über den Drehgelenkmechanismus 65 kann die Platzierung der beiden Schneidelemente 61 und 63 relativ zueinander eingestellt werden.
Nach dem Erzeugen von Resektionen im Tibiaplateau kann das Femurmodellierwerkzeug aus 34 in die Aussparungen im Tibiaplateau gesetzt werden. Der Drehgelenkmechanismus 65 ermöglicht eine Einstellung der Werkzeugarme 172 und 174 in medial-lateraler Richtung, um den Abstand der Tibiaplateauresektionen zu berücksichtigen, und hält die Werkzeugarme 172 und 174 in einer gemeinsamen Ebene, um eine korrekte Orientierung der Femurkondylenresektionen relativ zueinander zu gewährleisten. Schneidelemente 180 sind in den Werkzeugarmen 172 und 174 eingebaut und werden durch einen Antriebsmechanismus, zum Beispiel ein Paar Zahnradmechanismen, angetrieben. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Zahnradmechanismen durch ein gemeinsames flexibles Antriebskabel 178 angetrieben, das ein Getriebe antreibt, wodurch die Sekundärantriebskabel 184 und 186 mit Drehkraft beaufschlagt werden. Wie in 35 zu sehen ist, sind die Oberflächen der Schneidelemente 182 angeraut oder weisen Schneidrillen auf, um die Femurkondylen zu schneiden.
Wie 36 zeigt, kann das Kniefemurmodellierwerkzeug in die im Tibiaplateau 190 erzeugten Resektionen gesetzt werden. Die Schneidscheiben 180 sind mit den Femurkondylen 188 in Kontakt. Das Knie wird gebeugt, wodurch es zu einer relativen Bewegung der Femurkondylen über die Schneidscheiben kommt, so dass die medialen und lateralen Kondylen des Femurs gleichzeitig reseziert werden. Weichgewebestrukturen, die das Knie überspannen, lenken die Schneidbewegung entlang der normalen kinematischen Bewegung des vorgegebenen Kniegelenks. Die Schneidscheiben 180 drehen sich in einer Transversalebene.
Die 37 und 38 sind jeweils eine Endansicht und eine Draufsicht auf ein Schneidelement 100, das in einer Plattform 102 getragen wird und für eine Anhebung durch Fluiddruck konfiguriert ist, mit dem ein Distraktor 104 beaufschlagt wird, der das Schneidelement 100 umgibt. Durch die Beaufschlagung des Distraktors 104 mit Druck wird der Fräser in den Femurkondylus auf eine vorbestimmte Tiefe gedrängt, die durch die Oberseite des Schneidelements festgelegt wird. Der Distraktor 104 gewährleistet in Kombination mit der Oberseite des Schneidelements eine korrekte Resektionstiefe, während die das Kniegelenk überspannenden Weichgewebestrukturen gespannt werden. Die Vorteile der Spannung der Weichgewebestrukturen ist eine Reduzierung der Bewegungshülle des Knies, eine Stabilisierung des Knies und eine erhöhte Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Femurkondylenresektionen. In einer alternativen Ausgestaltung kann ein Abstandshalter verwendet werden, der zwischen den Boden des in der Tibia erzeugten Hohlraums und der Unterseite des Schneidelements gesetzt wird, um eine Distraktionskraft zu liefern.
39 zeigt Ballonabstandshalter 110, die zum Tragen der Femurkondylen zum Distrahieren des Femurs 10 verwendet werden. Spritzen oder Pumpen 112 können über Schläuche 114 an Ballonabstandhaltern 110 angebracht werden. Der Ballonabstandshalter 110 ist ein Beispiel für einen expandierbaren Abstandshalter. Wird ein expandierbarer Abstandshalter verwendet, dann sollte eine präoperative Bewertung erfolgen. Während der Operation wird ein expandierbarer Abstandshalter zwischen die zu resezierenden Knochenstrukturen gesetzt. Das Schneidelement kann in dem dynamischen Abstandshalter untergebracht und auf den dynamischen Abstandshalter einstellbar sein, um die Resektionstiefe festzulegen. Der dynamische Abstandshalter kann lastgeregelt, wobei eine konstante Distraktionskraft zwischen den Knochenstrukturen über einen Bewegungsbereich aufgebracht wird, oder verlagerungsgeregelt arbeiten. Bei Verlagerungsregelung wird eine konstante Verlagerung zwischen den Knochenstrukturen über einen Bewegungsbereich aufrechterhalten. In jedem Fall beherbergt der dynamische Abstandshalter das Schneidelement und das Schneidelement wird in einer vorbestimmten Tiefe relativ zur resezierten Knochenstruktur gehalten, während das Gelenk gebeugt und gestreckt wird. Der dynamische Abstandshalter ermöglicht es, dass anhand der Gelenkkinematik der Resektionspfad in jeder der Knochenstrukturen definiert wird.
Wenn die Tibia durch Beugung und Streckung gelenkig bewegt wird, stellt der Femurschneider Resektionen in den Femurkondylen für die Aufnahme von Femurkomponenten eines Knieimplantats her. 40 zeigt die jeweiligen Knochenresektionen 130 und 132 in den lateralen und medialen Femurkondylen. Die 41 und 42 zeigen alternative Ausgestaltungen der Knochenresektionen, wobei repräsentative Implantate wie gewünscht im Femurkondylus platziert sind.
Implantate. Die Operation erfolgt vorzugsweise durch minimal-invasive Schnitte, die keine Subluxation oder Luxation der Patella erfordern. Folglich werden Implantate (die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden), wie Femur-, Tibia- oder Patellaimplantate, entworfen, die durch minimal-invasive Schnitte passen und innerhalb des Gelenks orientiert oder verbunden werden können. Die Femur- und Tibiaimplantate können am Knochen durch konventionelle Bindemethoden, wie z. B., ohne Begrenzung, Polymethylmethacrylat, oder durch direktes Befestigen am Knochen, wie z. B., ohne Begrenzung, durch eine poröse Einwuchsfläche befestigt werden.
Die Tibiabasisplatte ist optional als ein Teil konfiguriert, das den größten Teil der vorbereiteten Oberfläche des Tibiaplateaus bedeckt, die mit dem Knie in Zusammenhang steht. Wenn sie als eine einzelne Plattform konfiguriert ist, dient die Tibiabasisplatte als Aufnahmemechanismus für einen Fixed- oder einen Mobile-Bearing-Einsatz für das mediale oder laterale Tibia-Femur-Kompartiment. Als eine Option wird eine einzelne Plattform konstruiert, die als Fixed-Kearing-Aufnahmemechanismus für das mediale Tibia-Femur-Kompartiment und einen Mobile-Bearing-Aufnahmemechanismus oder als einfache Plattform für die Aufnahme eines Mobile-Kearing-Einsatzes für das laterale Tibia-Femur-Kompartiment dient. Da rechte und linke Tibiabasisplatten notwendig sind, kann die gleiche Basisplatte für einen medialen Mobile-Bearing-Einsatz und einen lateralen Fixed-Bearing-Einsatz verwendet werden.
Wie in 43 zu sehen ist, können die Tibiaimplantate alternativ als separate Plateaubasisplatten für die medialen und lateralen Kompartimente konfiguriert sein. Diese Plattformen können mit einem Ausrichtungsinstrument zueinander orientiert werden, das ihre Orientierung mit Bezug zueinander und/oder zu den Femurkomponenten vorgibt. Die Tibiabasisplatten können fest lagernd sein und vollständig aus Polyethylen bestehen. So können Fixed-Bearing-Tibiakomponenten 150 mit einer Metalltrageplatte 151 und Mobile-Bearing-Tibiakomponenten 152 mit einer Metalltrageplatte 153 in derselben Knieaustauschoperation verwendet werden. Ferner kann die Tibiabasisplatte separate Fixed- und Mobile-Bearing-Einsätze in einem oder in beiden der medialen und lateralen Kompartimente unterbringen.
Es wird bevorzugt, alle Implantate durch kleine Schnitte zu platzieren. Wie in 44 zu sehen ist, schließen die Femurimplantate eine erste Komponente 133 zum Oberflächenerneuern der Gelenkfläche des medialen Kondylus und eine zweite Komponente zum Oberflächenerneuern der Gelenkfläche des lateralen Kondylus ein. Eine optionale dritte Komponente 134 kann zum Oberflächenerneuern der Femurseite des Patella-Femur-Gelenks vorgesehen werden. Die konvexe Fläche des Femurkondylus ist die Auflagefläche und wirkt mit den Tibiaauflageimplantaten zusammen. Optional kann/können die Femurkomponente(n) eine Rippe entlang ihrer Trag- oder konvexen Innenfläche für eine aufwärts geführte Implantation beinhalten. Die Rippe kann die Form eines Stegs haben, der von einem Abschnitt der Innenfläche zum anderen verläuft.
Wie 42 zeigt, kann das laterale Femurimplantat zusammenhängend sein, wobei der Patellaflansch ein einheitliches Teil 136 bildet, das durch einen kleinen Schnitt geführt werden kann. Zur Unterbringung des zusammenhängenden Teils können die laterale Kondylenkomponente und die Patella-Femur-Komponente optional eine einzelne Komponente 136 sein, die sich von der Oberseite der Patella-Femur-Furche erstreckt und über den lateralen Kondylus sowohl distal als auch posterior verläuft, wie in 45 zu sehen ist. 45 ist eine Seitenansicht eines Femurimplantats, bei dem die laterale Kondylenkomponente und die Patella-Femur-Komponente zu einer einzelnen Komponente 136 kombiniert sind.
Die Auflageelemente können aus Polyethylen von ultrahoher Molekülmasse hergestellt sein, können aber auch aus jedem beliebigen geeigneten, in der Technik bekannten biokompatiblen Material bestehen. Die Auflageelemente beinhalten im Allgemeinen drei Kompartimente: den medialen Tibiakondylus, den lateralen Tibiakondylus und die Patella. Vorzugsweise gibt es eine Auswahl an Auflageelementen für die feste oder mobile Lagerung der jeweiligen Kompartimente. Der Chirurg könnte folglich nach eigenem Ermessen zum Beispiel entweder einen Mobile- oder einen Fixed-Bearing-Einsatz in die jeweiligen Tibiakomponenten einfügen, einen medial und einen lateral.
Die Femurkomponenten können eine Ausrichtungsvorrichtung zum Orientieren separater Femurkomponenten in Bezug zueinander und/oder zu den Tibiakomponenten einschließen. Eine chirurgische Navigation kann zusammen mit der Knochenvorbereitung und der Komponentenorientierung verwendet werden.
Die Femurkomponenten werden in einer Reihe verschiedener Größen angeboten und beinhalten optional Komponenten, die flexibel sind, um einen optimalen Sitz bei geringfügigen Abweichungen der Form der vorbereiteten Femurkondylen zu erreichen.
46 stellt Femurkondylenimplantate dar, die als flexible Implantate konfiguriert sind. Die Außenfläche des Femurkondylenimplantats ist eine dünne Metallschicht, die eine Gelenkfläche bildet, vorzugsweise aus einer Kobalt Chrom-Legierung. Es können auch andere geeignete Legierungen, Polymere oder Metalle von Implantatgüte verwendet werden, wie Edelstahl, Titanlegierung oder Nitinol. Um eine gleichmäßige Ablenkung in einer Ebene zu erreichen, ist das Implantat dünn und hat einen gleichförmigen Querschnitt. Die Lagerfläche des Femurkondylenimplantats ist mit geformtem Knochenzement wie Polymethylmethacrylat (PMMA oder PMA) und Abstandshaltern versehen, die an die Gelenkfläche geklebt sind. Die Abstandshalter können als Blöcke geformt sein oder eine beliebige andere Konfiguration aufweisen, die zum Anformen bei der Fertigung geeignet ist. Im Allgemeinen sind die Abstandshalter so geformt, dass sie das Femurkondylenimplantat von einer Seite zur anderen in einer koronaren Ebene überspannen, während gleichzeitig Räume zwischen den Abstandshaltern in bestimmten Abständen entstehen, um eine schwache Beugung der Gelenkfläche zu erleichtern. Durch eine solche Beugung kann sich das flexible Femurkondylenimplantat an die einzigartige Form der vorbereiteten Knochentragfläche im Femurkondylus anpassen, so dass der volle Nutzen aus der kinematisch definierten Lagerfläche gezogen werden kann. Solche Implantate werden in einer Auswahl von Größen angeboten, um die individuelle Physiologie von Patienten zu berücksichtigen und den Grad an Beugung zu minimieren, den ein bestimmtes Implantat bei der Anpassung an die vorbereitete Fläche machen kann. Folglich ist die Distorsion der Gelenkfläche minimal.
Beim Gebrauch wird der resezierte Femurkondylus mit teigigem Knochenzement bedeckt. Das Femurimplantat wird gegen den resezierten Femurkondylus gelegt und belastet, bis der Knochenzement ausgehärtet ist.
Bei dem Verfahren zur Vorbereitung des Femurkondylus wird die Tibia als Träger für den Frässchneider verwendet. Die Weichgewebestrukturen des Knies schaffen einen Bewegungspfad für die Bewegung des Schneiders durch den Femurkondylus. Die Kinematik des Knies wird allgemein verstanden und ist klar definiert. Dieser Ansatz resultiert zwangsläufig in einer einzigartigen Form, die in jedem Femurkondylus aufgrund von Variationen bei den Weichgewebe- und Knochenstrukturen von Patient zu Patient erzeugt wird.
Die Femurkondylen können gefurcht sein und eine bestimmte Größe haben. Jedes Implantat besteht aus einer Mehrzahl von Komponenten 170. Die Komponenten 170 werden mit Knochenzement, der als ein Vergussmaterial zum Füllen des Raums zwischen dem Implantat und tragenden Knochen dient, festzementiert. Es hat sich gezeigt, dass Knochenzement eine langfristige Implantatstabilität erreicht, wenn er in einer Dicke von bis zu zwei Millimetern aufgetragen wird. Folglich deckt eine Auswahl an Implantatgrößen die Auswahl der erwarteten Femurkondylengrößen und die erwartete Formenabweichung ab.
Hüftgelenkanatomie und chirurgische Ansätze. 47 stellt die allgemeine Anatomie des Hüftgelenks und eine typische chirurgische Annährung 200 an das Hüftgelenk dar, um den proximalen Femur 202 und das Acetabulum 204 freizulegen. Beim herkömmlichen totalen Hüftaustausch gibt es im Allgemeinen vier chirurgische Annährungen an das Hüftgelenk. Hierzu gehören posteriore Ansätze ohne trochanterische Osteotomie, trans-trochanterische Ansätze, anteriore Ansätze ohne trochanterische Osteotomie und Smith-Peterson-Ansätze. Solche Ansätze sind ausführlich in verschiedenen orthopädischen Referenztexten wie „Operative Orthopedics", herausgegeben von M. W. Chapman, MD, J. B. Lippincott Company, 1988, beschrieben. Darüber hinaus wird ein direkter lateraler Ansatz häufig bei der totalen Hüftarthroplastik verwendet. Die geläufigste Annäherung an die Hüfte erfolgt posterior und die disruptierte Muskulatur kann die kurzen inneren und äußeren Rotationsmuskel, den Tensor fasciae femoris, Quadratus femoris, Piriformis und gelegentlich einen Teil des Gluteus medius und minimus und des Gluteus maximus beinhalten.
Bei einer minimal-invasiven totalen Hüftoperation umfasst der Schnitt 206 wie in 48 gezeigt gewöhnlich 6 cm. 6 cm bzw. 2–4 Zoll sind zwar eine typische Länge für einen minimal-invasiven Operationsschnitt, doch kann es infolge der Physiologie des Patienten, der Präferenzen des Chirurgen und/oder anderer Faktoren gewisse Abweichungen geben. Das Operationsverfahren beinhaltet das Trennen des Musculus gluteus maximus durch stumpfe Dissektion, um Zugang zur Hüftgelenkkapsel und Trochantergrube zu erhalten. Die Muskeldisruption ist gewöhnlich auf die Ablösung der Piriformis-Sehne an der Trochantergrube begrenzt. Es ist zu beachten, dass es Variationen bei den beschriebenen Operationsmethoden gibt, die der Fachperson bekannt sind.
48 zeigt eine minimal-invasive Operationsmethode am Hüftgelenk. Die allgemeine Annäherung erfolgt posterior und die Muskulaturdisruption schließt die Ablösung der Piriformis-Sehne ein. Der Schnitt ist gerade groß genug, um den Femurkopf und das Acetabulum freizulegen und um die Platzierung einer halbsphärischen Reibahle 208, eines Antriebsmechanismus 210 und eines Femurdorns 212 zu ermöglichen.
Im Gegensatz zu der für die Anwendung mit der Erfindung vorgesehenen minimal-invasiven Technik beinhaltet eine typische totale Hüftaustauschoperation das Freilegen des Hüftgelenks durch einen großen Schnitt, um dem Chirurgen eine vollständige Sicht auf das Hüftgelenk und die Hüftpfannenregion und Zugang für chirurgische kraftgetriebene Instrumente zu ermöglichen. Der Femurkopf wird entfernt und der Femoralkanal wird mit einer Reibahle und einem Dorn bearbeitet, um die Knochenfläche auf das Tragen des Hüftschafts vorzubereiten. Der Schaft kann festzementiert oder für Knocheneinwuchs eingepresst werden. Das Acetabulum wird üblicherweise mit einer halbsphärischen Reibahle vorbereitet, die an einem chirurgischen Handbohrer zum Entfernen von Knorpel hinunter auf blutenden Knochen befestigt ist. Die in 47 gezeigte chirurgische Freilegung umfasst im Allgemeinen eine Länge zwischen acht und zwölf Zoll und kann zu einer umfangreichen Verletzung des das Hüftgelenk umgebenden Weichgewebes führen.
Minimal-invasives Hüftpfannen-Reibahlensystem (MIAR). Wie in 49 zu sehen ist, ist das erfindungsgemäße MIAR für den Gebrauch in der Hüftaustauschchirurgie entweder ein modulares oder nicht modulares Konstrukt, das eine Femurprobe 216, einen Antriebsmechanismus 218 (entweder eingebaut oder separat) und eine halbsphärische Reibahle 220 oder eine ähnliche Vorrichtung zum Entfernen von Knorpel und Knochen von der Hüftpfannengrube umfasst. Die halbsphärische Reibahle 220 oder eine ähnliche Vorrichtung beinhaltet eine Vorsatzkomponente (nicht dargestellt) zum direkten oder indirekten Befestigen am Femur oder an einer Halterung, die selbst am Femur direkt oder indirekt befestigt werden kann. Die Erörterung der direkten oder indirekten Befestigung des MIAR am Femur ist so zu verstehen, dass im Allgemeinen die direkte Befestigung der Reibahle am Femur (oder einer Femurkomponente) oder die Befestigung der Reibahle an einer Halterung eingeschlossen ist, die am Femur (oder einer Femurkomponente) befestigt wird. Das Reibahlensystem ermöglicht vor allem als Modulkonstrukt die Platzierung der Komponenten durch einen kleinen Schnitt und minimiert die Anzahl von Komponenten im Instrumentensatz. Beim minimal-invasiven Verfahren muss das proximale Femur im Laufe der Hüftpfannenvorbereitung nicht verlagert werden, wie es bei der konventionellen Hüftarthroplastik erforderlich ist. Folglich erfordert das Verfahren nur eine minimale Ablösung von Muskeln und Sehnen und demzufolge nur eine minimale Verletzung der Muskeln und Sehnen, die am proximalen Femur befestigt sind. Die Erfindung wird zwar im Kontext eines totalen Hüftaustauschs beschrieben, aber es ist zu verstehen, dass die Erfindung in der gesamten Orthopädie Anwendung finden kann, wo die Oberflächen eines artikulierenden Gelenks modifiziert oder erneuert werden sollen, um die Funktion wiederherzustellen und Schmerzen zu lindern. Das MIAR-System arbeitet mit einem Antriebsmechanismus, der an einer Vorrichtung wie einer Reibahle, einem Dorn oder einer anderen geeigneten Vorrichtung verankert oder angebracht ist, die an einem Knochen befestigt wird, und kann, wenn das Gelenk reponiert oder in einer Repositionsposition ist, aktiviert werden, um mit einer halbsphärischen Reibahle oder einem geeigneten Knochenmodellierwerkzeug die gegenüberliegende Seite des Gelenks für die Aufnahme künstlicher Komponenten vorzubereiten.
Mit Bezug auf das Hüftgelenk wird der Femurkopf entweder vor oder nach dem Bearbeiten des Femoralkanals mit einer Reibahle und einem Dorn entfernt, um eine Knochenfläche auf das Tragen des einzufügenden Hüftschaftes oder Dorns vorzubereiten. Die minimal-invasive Hüftpfannenreibahle wird an dem Dorn, der Reibahle, der Probenfemurkomponente oder einer anderen Vorrichtung befestigt, die in das proximale Femur eingefügt wird. Das MIAR kann direkt am proximalen Femur angebracht werden, allerdings liefern die Instrumente und das Femurimplantat eine vorteilhafte Tragstruktur, da diese Instrumente, wie Raspeln, Dorne, Proben oder das Implantat, eng mit der vorbereiteten Knochenfläche übereinstimmen und eine starre Metallstruktur bieten, an der das MIAR befestigt werden kann. Folglich wird das MIAR in der bevorzugten Ausgestaltung direkt oder indirekt am Femurdorn angebracht, der innerhalb des proximalen Femoralkanals befestigt wird. Es ist zu beachten, dass in der gesamten Beschreibung die Begriffe Raspeln, Proben, Dorne, Implantate und Schäfte mit Bezug auf das MIAR-System untereinander austauschbar verwendet werden. Zusätzliche Ausgestaltungen schließen die Befestigung des MIAR direkt am Femur, der Femurprobe oder dem Femurimplantat ein. Mit direkt oder indirekt am Femur befestigtem MIAR wird der Reibahlenkopf in das Acetabulum gesetzt. Das MIAR wird aktiviert, um die Knorpel- und Knochenentfernung einzuleiten, während das Femur in Position gebracht wird. Der operierende Chirurg steuert das MIAR durch Bewegen des Beins nach Bedarf, um ein sphärisches Reiben des Acetabulums zu bewirken. Es kann eine chirurgische Navigation verwendet werden.
Die Femurproben sind in einer Reihe von Größen passend zum Größenbereich des proximalen Femurs erhältlich. Die halbsphärischen Reibahlen sind in einer Auswahl von Durchmessern passend zum Größenbereich des Acetabulums erhältlich. In der bevorzugten Ausgestaltung ist der Antriebsmechanismus unter den Femurproben und unter den halbsphärischen Reibahlen austauschbar. Eine alternative Ausgestaltung beinhaltet einen Antriebsmechanismus für jede Femurprobe oder -probengruppe. Die Proben können nach Größe oder nach Rechts- und Linksseitigkeit gruppiert werden. Das gegebene Beispiel bezieht sich auf ein direkt oder indirekt an einer Femurraspel befestigtes MIAR. Ähnliche Kombinationen sind möglich, wenn der Antriebsmechanismus direkt oder indirekt an einer Femurprobe oder einem Femurimplantat befestigt ist.
Ein Beispielverfahren, das von der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht, beinhaltet die folgenden Schritte: die geeignete Femurprobe wird in das vorbereitete proximale Femur gesetzt; der Antriebsmechanismus wird auf den proximalen Aspekt der Femurprobe gesetzt, woraufhin eine halbsphärische Reibahle mit angemessener Größe auf dem Antriebsmechanismus platziert wird; die Hüfte wird reponiert und das Reibesystem wird aktiviert, um das Acetabulum vorzubereiten. Wenn das MIAR nicht modular ist, dann wird es natürlich als eine Einheit platziert, die Hüfte wird reduziert und das Reibsystem aktiviert.
Wie in 54 dargestellt ist, wird die Hüftpfannenreibahle 220, die in einer Auswahl von Größen angeboten wird, an dem Antriebsmechanismus 218 an der Tragplatte 235 befestigt, die eine schnelle Befestigung am Antriebsmechanismus 218 ermöglicht. Die Reibahle wird vorzugsweise starr auf der Femurseite getragen, so dass genügend Stabilität erzielt wird, um eine relative Bewegung zwischen dem MIAR und dem Femur bei der gelenkigen Bewegung zu verhindern. Eine solche Stabilität wird im Allgemeinen durch die Platzierung des Dorns 216, der Femurprobe oder des Femurimplantats im Femoralkanal erzeugt. 49 stellt eine Ausgestaltung eines MIAR gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Getragen wird das MIAR von einem Femurdorn 216. Der Antriebsmechanismus 218 wird vom Femurdorn 216 gelagert. 49 zeigt ferner die Antriebswelle 240 des Antriebsmechanismus 218, die im Antriebsmechanismusgehäuse getragen wird, das vom Femurdorn 216 gelagert wird.
Wie 51 zeigt, kann der Antriebsmechanismus 218 eine Kombination aus Schnecke 238 und Schneckenzahnrad 236, Kegelräder, Stirnräder, Riemen- oder Kettenantriebe oder andere geeignete Mechanismen zum Übertragen von Rotation oder Schwingung auf die Hüftpfannenreibahle nutzen. In 50 ist ein Schneckenzahnrad 236 an der Antriebswelle befestigt, die wiederum durch eine Schnecke (hinter dem Schneckenzahnrad) angetrieben wird. Eine Schnecken- und Schneckenzahnrad-Kombination stellt lediglich einen möglichen Antriebsmechanismus dar, der zum Antreiben der Hüftpfannenreibahle verwendet werden kann, und soll illustrativ und nicht beschränkend sein. Jeder andere beliebige Antriebsmechanismus, der der Fachperson bekannt ist, kann mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In 51 ist die Schnecke 238 dargestellt, die von einer Eingangsantriebswelle 240 gelagert wird.
Wie in 53 gezeigt, ist ein flexibles Antriebskabel 228 an der Antriebswelle 240 befestigt. Optional kann sich eine am Antriebsmechanismusgehäuse befestigte Manschette durch den chirurgischen Schnitt erstrecken und die Antriebswelle 240 enthalten, wobei das flexible Kabel 221 außerhalb des chirurgischen Schnitts angebracht ist. Die Gegenkraft zu der von dem Antriebsmechanismus erzeugten Drehkraft kommt von einem Drehanschlag 242 zwischen dem Antriebsmechanismus und der Femurprobe (siehe 8).
Das Acetabulum wird durch Drehen oder Schwingen einer halbsphärischen Reibahle innerhalb des Acetabulums vorbereitet. Die halbsphärischen Hüftpfannenreibahlen können Reibahlen, Schneider oder andere Vorrichtungen sein, die zum Entfernen von Knorpel und Knochen von der Hüftpfannengrube verwendet werden. Alternativ können nicht mechanische Schneidinstrumente wie Laser, Wasserstrahlschneider, Ultraschallsonden, chemische oder andere Vorrichtungen zur Gewebeentfernung verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung beinhalten solche Vorrichtungen das Drehen oder Schwingen der Reibahle, wobei die Vorrichtung vom Femur während der gelenkigen Bewegung des Femurs getragen wird. Wie in 52 zu sehen ist, kann das MIAR unabhängig sein und eine interne Energiequelle für den Antrieb der Reibahle oder eine externe Energiequelle für den Antrieb der Reibahle haben. Ebenso kann sich der Motor 222 innerhalb des Antriebsmechanismus oder außerhalb befinden, wobei Drehkraft über eine geeignete Welle oder Verbindung auf den Antriebsmechanismus übertragen wird. Der Antriebsmechanismus kann aus mechanischen Komponenten wie Zahnrädern, Nocken, Hebeln, Riemen und Riemenscheiben oder Ketten konstruiert sein. Zu Energiequellen für den Antriebsmechanismus zum Antreiben der Reibahle gehören Flüssigkeit zum Antreiben eines Hydraulikmotors, Gas zum Antreiben eines Druckluftmotors, Elektrizität zum Antreiben eines Elektromotors (entweder mit der Femurprobe integriert oder über ein flexibles Antriebskabel, das den Motor mit dem Antriebsmechanismus verbindet), eine Magnetspule oder eine andere geeignete Energiequelle zum Aufbringen von Rotation oder Schwingung auf die Reibahle. Alternativ kann der Antriebsmechanismus durch verfügbare kraftgetriebene Instrumente wie chirurgische Bohrer, Midas Rex und Anspaq Hochgeschwindigkeitsbohrer/-schneider usw. angetrieben werden. Solche Geräte sind in pneumatischer und batteriebetriebener Form erhältlich. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Antriebsmechanismus durch eine externe Energiequelle angetrieben, die Drehkraft durch eine flexible Antriebswelle überträgt. Alternativ kann die Energiequelle innerhalb der Femurprobe oder des Dorns untergebracht sein.
Alternativ kann der Antriebsmechanismus für den Gebrauch mit einem beliebigen der Befestigungsmechanismen konfiguriert sein, die von verschiedenen Herstellern totaler Hüftsysteme zur Befestigung von Probenhälsen an Femurproben angeboten werden. Der Vorsatz kann daher ein Stift-in-Nut-, eine Stift-in-Loch-, ein konischer Kegel-, ein Schraubsitz- oder ein Gewindevorsatz sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Antriebsmechanismus für eine Befestigung an einer Femurprobe oder einer Raspel/Probe ausgelegt, die mit dem totalen Hüftsystem geliefert wird, mit dem das MIAR verwendet wird. Die proximale Fläche des Antriebsmechanismus ist mit einem Schnellbefestigungsmechanismus ausgestattet, der zu einer Reihe von Hüftpfannenreibahlengrößen passt.
In einer anderen Ausgestaltung wird der Antriebsmechanismus vom Femurkegel getragen, der das Femurkopfimplantat oder die Implantatprobe trägt. Die Femurschaftprobe wird in den vorbereiteten Femoralkanal gesetzt und die geeignete Femurhalsprobe wird auf die Schaftprobe gesetzt. Der Antriebsmechanimus wird auf den Femurhalsprobenkegel gesetzt und die Hüftpfannenreibahle angemessener Größe wird direkt oder indirekt am Antriebsmechanismus befestigt. Optional können die Femurschaftprobe und die Femurhalsprobe einstückig ausgebildet sein. Bei dieser Methode wird der Femoralkanal vorbereitet und der geeignet bemessene Femurschaft wird auf der Basis der Femuranatomie des Patienten ausgewählt. Das Femurschaftimplantat wird in das vorbereitete Femur gesetzt und der Antriebsmechanismus mit der Hüftpfannenreibahle angemessener Größe wird auf das Implantat gesetzt, um das Acetabulum vorzubereiten.
In alternativen Ausgestaltungen kann der Antriebsmechanismus einstückig mit der Femurprobe oder den Hüftpfannenreibahlen ausgebildet sein. Die halbsphärischen Reibahlen sind modular und ermöglichen eine Veränderung der Reibahlengrößen im Laufe des Verfahrens. Wie in 52 zu sehen ist, wird beim chirurgischen Gebrauch der geeignete Femurdorn 216 mit integriertem Antriebsmechanismus, in diesem Fall ein Hydraulikmotor 222, in das vorbereitete proximale Femur gesetzt und die geeignet bemessene halbsphärische Reibahle 220 wird direkt oder indirekt über den Antriebsmechanismus am Dorn befestigt. Der Probenschaft beinhaltet einen Antriebsmechanismus 222, der innerhalb des proximalen Aspekts der Dorns 216 untergebracht ist. Der Antriebsmechanismus 222, der ein Hydraulikmotor innerhalb des Dorns sein kann, versetzt die Antriebswelle 226 und die Tragplatte 235 in Drehung, die wiederum die Hüftpfannenreibahle 220 zur Vorbereitung des Acetabulums in Drehung versetzt. Alternativ wird die geeignete Hüftpfannenreibahle 220 mit einstückig ausgebildetem Antriebsmechanismus 218 in die Hüftpfannengrube 232 gesetzt und direkt oder indirekt an der Femurprobe 216 befestigt. Die Hüftpfannenvorbereitung erfolgt unter gelenkiger Bewegung des Hüftgelenks.
Die 49, 50, 51, 53 und 54 veranschaulichen den mechanischen Antriebsmechanismus, der in einer Ausgestaltung des MIAR-Systems verwendet wird. 53 stellt das in das proximale Femur 230 gesetzte MIAR dar, wobei die halbsphärische Reibahle 220 mit dem Acetabulum 232 in Kontakt ist. 54 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Ausgestaltung des MIAR-Systems. Die sich distal vom Antriebsmechanismus 222 erstreckende Antriebswelle 234 läuft in die Aufnahmeöffnung 254, um den Antriebsmechanismus 222 am Dorn 216 zu befestigen. Der Rotationssperrstift 242 greift in die Aufnahmeöffnung 256 ein, um Stabilität und Rotationswiderstand zwischen Antriebsmechanismus und Dorn zu erzeugen. Die Reibahle 220 wird an einer Tragplatte 235 befestigt, die Teil des Antriebsmechanismus 218 ist. Die Oberfläche 258 der Reibahle 220 wird konisch an der Tragplatte 235 arretiert.
In noch einer anderen Ausgestaltung wird die Hüftpfannenreibahle in einem kollabierten Zustand zusammengebaut, um eine problemlose Reposition des Hüftgelenks zu ermöglichen, wenn das MIAR-System an seinem Platz ist. Die Hüftpfannenreibahle wird vom Femurgehäuse oder vom Antriebs- oder Zahnradmechanismus des MIAR verlängert. Diese Verlängerung kann mit einer Vielfalt von Vorrichtungen erreicht werden, zum Beispiel durch Unterlegscheiben, Abstandshalter oder andere geeignete Vorrichtungen, die zwischen die Elemente gesetzt werden. Alternativ kann das MIAR mittels Druckluft, Leitspindeln oder anderer Energiequellen verlängert werden. Die Art und Weise, in der das MIAR verlängert wird, ist für die Erfindung nicht ausschlaggebend und es kann jede beliebige geeignete Vorrichtung und jedes beliebige geeignete Verfahren verwendet werden. Wenn durch die Gelenkkapsel und/oder andere Weichgewebeelemente um die Hüfte genügend Widerstand entgegengebracht wird, wird das MIAR aktiviert, um die Hüftpfannenknochenvorbereitung einzuleiten. Der Hüftpfannenreibprozess wird durch Druck verbessert, der durch Spannen der Weichgewebeelemente erzeugt wird. Bei der Verwendung von Druckluftkraft wird das MIAR-Konstrukt zum Beispiel zuerst durch Gasdruck verlängert. Wenn dem Verlängern ein vorgegeber Widerstand entgegengebracht wird, wird die Druckluft zu Elementen übertragen, die Drehkraft zum Drehen der Hüftpfannenreibahle erzeugen.
Minimal-invasives Hüftpfannenschlagsystem. Nach dem Vorbereiten des Acetabulums wird ein Hüftpfannenimplantat am tragenden Knochen gewöhnlich mit Knochenzement oder durch Einpressen befestigt. Bei einer zementierten Hüftpfannenkomponente ist die Knochenoberfläche im Verhältnis zur Implantatgröße überdimensioniert. Die Knochenoberfläche und das Implantat werden mit Knochenzement bedeckt. Das Implantat wird dann in das Acetabulum gesetzt und in seine Position gepresst, so dass eine gleichmäßige Schicht Knochenzement zwischen der Hüftpfannenkomponente und dem tragenden Knochen entsteht.
Bei einer Einpress-Hüftpfannenkomponente stimmt die Knochenoberfläche mit der Implantatgröße überein oder ist im Verhältnis zu ihr leicht unterdimensioniert. Das Implantat wird an seinen Platz in den tragenden Knochen geschlagen. Bei einer standardmäßigen totalen Hüftoperation wird gewöhnlich ein Impaktor mit geradem Griff zum Schlagen der Hüftpfannenkomponente verwendet. Die typischerweise in der traditionellen totalen Hüftchirurgie verwendete umfangreiche Freilegung liefert den Freiraum zum Ausrichten des Impaktors relativ zum Acetabulum. Im Falle eines minimal-invasiven totalen Hüftaustauschs ist der Schnitt jedoch zu klein, um eine korrekte Orientierung eines standardmäßigen Impaktors mit geradem Griff zu ermöglichen. Die Verwendung eines standardmäßigen Impaktors erfordert die Bildung eines zweiten Schnitts zum Führen des Impaktors durch Muskeln und Gewebe in die korrekte Orientierung relativ zum Acetabulum. Die Hüftpfannenkomponente muss korrekt positioniert werden, um eine normale Funktion zu liefern und eine Verlagerung des Hüftgelenks zu verhindern. Die Bildung eines zweiten Schnitts und Disruption von mehr Muskeln steht im Widerspruch zur Zielsetzung des minimal-invasiven Verfahrens. Folglich wird eine Vorrichtung zum Schlagen der Hüftpfannenkomponente durch einen minimal-invasiven Schnitt benötigt. In einer Ausgestaltung beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie direkt oder indirekt an der Femurprobe befestigt werden kann und eine Schlagkraft zum korrekten Setzen des Implantats liefert. Es kann eine Vielfalt von Hüftpfannenkomponenten und Verfahren für ihre Platzierung eingesetzt werden. Beispielkomponenten zum Implantieren in das Acetabulum sind unter anderem zementierte Schalen oder Einpresspfannen.
Wie 56 zeigt, beinhaltet die Schlagvorrichtung vorzugsweise einen Druckluftschlaghammer 260, der an dem Femurdorn 216 befestigt werden kann, und eine optionale Vorsatzkomponente zur Befestigung an der Schale der Hüftpfannenkomponente. Die Schlagvorrichtung 260 und die Hüftpfannenkomponente 252 können unabhängig in die Operationsstelle gesetzt und in der Operationsstelle zusammengefügt werden. Alternativ können die Schlagvorrichtung 260 und die Hüftpfannenkomponente 252 vor dem Platzieren der Schlagvorrichtung auf dem Dorn 216 zusammengefügt werden. Wenn die Hüftpfannenschale direkt oder indirekt am Impaktor befestigt ist und der Impaktor am Femurdorn angebracht ist, wird die Schale durch Reponieren des Hüftgelenks in das Acetabulum gesetzt. Dorn, Femur und Masse des Beins dienen als Gegengewichte, um der Kraft der Schlagvorrichtung entgegenzuwirken. Ein zusätzliches Gegengewicht kann direkt oder indirekt über eine Verbindungswelle, die außerhalb des Schnitts veläuft und an einem Gewicht oder einem externen Widerstand gegen Schlagkräfte befestigt ist, an der Schlagvorrichtung angebracht werden.
Die Schlagvorrichtung kann mit einem Druckluftschlaghammer, einem Hydraulikkolben, einem/einer Schubantrieb oder Magnetspule, einer elektromechanischen Vorrichtung, einer federaktivierten Vorrichtung oder einem beliebigen anderen geeigneten krafterzeugenden Mechanismus angetrieben werden. Die Energiequelle kann außerhalb der Operationsstelle liegen oder kann in die Schlagvorrichtung integriert sein. Als Alternative kann ein handgehaltener Impaktor mit einem abgewinkelten Griff für einen Zugang durch einen minimal-invasiven Schnitt zum Schlagen auf die Hüftpfannenkomponente verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Impaktor ein einseitiger luftbetriebener Kolben und Zylinder wie in 57 gezeigt. Die Rückseite 292 des Impaktorgehäuses 268 ist so konfiguriert, dass sie an dem zuvor beschriebenen Dorn befestigt werden kann. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein Primärkolben 282, der sich in einem Primärzylinder 294 hin und her bewegt. In seiner zurückgezogenen Position (dargestellt) greift eine Schubstange 286 eines Sekundärkolbens 280 in eine Haltenut 288 im Primärkolben 282 ein. Der Sekundärkolben 280 wird von einer Sekundärfeder 278 in der ausgefahrenen Position gehalten. Luftdruck wird zum Laden des Systems über eine Primärröhre 284 zur Rückseite des Primärkolbens 282 zugeführt. Der Primärkolben 282 wird durch die Schubstange 286 des Sekundärkolbens 280 festgehalten. Luftdruck wird auf die Sekundärröhre 276 aufgebracht, um die Schubstange und den Sekundärkolben 280 aus der Haltenut 288 im Primärkolben 282 zu ziehen, so dass der Primärkolben 282 freigegeben wird, um auf die Oberseite des Zylinders 298 zu schlagen. Die Schlagkraft wird durch das Impaktorgehäuse 268 übertragen und über einen Pfannenadapter 264 zur Hüftpfannenschale (nicht gezeigt) geleitet. Der Pfannenadapter 264 hat ein Gewindeende 290, das in die Hüftpfannenschale eingreift. Das andere Ende des Pfannenadapters 264 hat eine kastenförmige Aussparung 300, in die ein Einsteckvorsprung 270 auf der Oberseite des Impaktorgehäuses 268 passt.
Nach einem Schlagzyklus wird der Druck zur Primärröhre 284 entspannt und der Primärkolben 282 wird von einer Rückzugfeder 274 wieder in die zurückgezogene Position gedrängt. Wenn der Primärkolben 282 in seiner zurückgezogenen Position ist, wird der Luftdruck auf der Sekundärröhre 276 weggenommen und der Sekundärkolben 280 wird durch eine Sekundärrückzugfeder 278 zurück in die arretierte Position gedrückt. Die Primärröhre 284 wird erneut mit Druck beaufschlagt, um den Impaktor zu beladen, und der Zyklus wird wiederholt.
Beim chirurgischen Gebrauch können der Pfannenimpaktor 260 und der Dorn außerhalb der Operationsstelle zusammengefügt und dann in das vorbereitete proximale Femur gesetzt werden. Alternativ kann der Dorn zuerst in das proximale Femur gesetzt und dann der Pfannenimpaktor 260 am Dorn befestigt werden. Wenn der Pfannenimpaktor 260 an seinem Ort ist, wird der Pfannenadapter 264 am Pfannenimplantat befestigt und die Aussparung 300 im Adapter wird über den Einsteckvorsprung 270 auf der Oberseite des Pfannenimpaktors gesetzt. Das Hüftgelenk wird reponiert, wobei die Hüftpfannenschale in das Acetabulum gesetzt wird. Eine Ausrichtungsführung (nicht dargestellt) wird am Pfannenimpaktor befestigt, um den Chirurgen bei der korrekten Orientierung der Schale mit Bezug auf das Becken zu unterstützen. Alternativ kann ein chirurgisches Navigationssystem zum Positionieren der Hüftpfannenschale durch Referenzieren des Pfannenimpaktors und des Acetabulums verwendet werden. Wenn die Schale in ihrer Position ist, wird sie durch Auslösen des Pfannenimpaktors mit aufeinander folgenden Schlagen in das Acetabulum geschlagen. In einer bevorzugten Ausgestaltung löst der Auslöser einen Schlag aus, danach setzt sich der Pfannenimpaktor bei Bedarf für einen weiteren Schlag zurück. In einer alternativen Ausgestaltung löst der Auslöser ununterbrochene Schlage über die Zeitdauer aus, während der der Auslöser eingeschaltet ist.
Natürlich ist die Schlagvorrichtung auch zum Platzieren eines anderen Implantats als einer Hüftpfannenkomponente geeignet. Die Schlagvorrichtung kann bei jedem beliebigen Gelenkaustausch zum Setzen eines Implantats in einen zweiten Knochen verwendet werden, wobei das Implantat auf die Schlagvorrichtung gesetzt werden kann, auf einen zweiten Knochen ausgerichtet wird und Kraft auf das Implantat aufgebracht wird, wobei der Kraft der erste Knochen und der zweite Knochen entgegenwirken.
Es folgt ein typisches Operationsverfahren für das MIAR: Mit den dargestellten Instrumenten kann die Gelenkfläche des Acetabulums gemäß der individuellen Physiologie des Patienten durch gelenkiges Bewegen des Femurs relativ zum Acetabulum modelliert werden. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem direkt oder indirekt an einer Knochenhalterung wie z. B. einem Femurprobenschaft angebrachten Modellierwerkzeug, das starre Befestigen der Halterung am Femur, wobei das Werkzeug in einem Knochenmodelliereingriff mit dem Acetabulum ist, und dann das Modellieren des Acetabulums durch gelenkiges Bewegen des Femurs relativ zum Gelenk.
Das Hüftgelenk ist ein Kugelgelenk und folglich resultiert die Drehung des Femurs, während das MIAR getragen wird, in einer sphärischen Vorbereitung des Acetabulums. Alternativ kann das MIAR mit einer geeigneten Reibahle und einem geeigneten Antriebsmechanismus in das Acetabulum gesetzt werden, um Knochen zu entfernen, ohne dass das Femur gedreht wird.
In einem bevorzugten Verfahren wird operativ Zugang zur Trochantergrube mit minimaler Disruption der Muskel- und Sehneninsertionen am Trochanter und dem umliegenden Bereich erhalten. Der Zugang kann am posterioren Rand des Gluteus medius und minimus, anterior im Zwischenraum zwischen Sartorius und Rectus erfolgen oder eine direkte laterale Freilegung sein. Die Hüfte kann posterior verlagert werden, wenn ein posteriorer Ansatz angewendet wird, oder anterior, wenn ein lateraler oder anteriorer Ansatz angewendet wird. Alternativ kann die Hüfte reponiert bleiben, während der Femoralkanal vorbereitet und der Femurhals reseziert wird.
Der Femurhals wird reseziert und der Femurkopf wird entfernt. Resektion und Entfernung können mit konventionellen Schneidvorrichtungen wie Schwingsägen durchgeführt werden. Das Femur wird orientiert, um den Femoralkanal auf den Schnitt auszurichten. Der Femoralkanal wird durch sequentielles Bearbeiten mit Reibahle und Dorn vorbereitet. Die Knochenvorbereitung erfolgt mit der für den jeweiligen verwendeten totalen Hüftschaft festgelegten Technik und im Ermessen des Chirurgen.
Eine Femurprobe angemessener Größe wird in das Femur gesetzt. Der Antriebsmechanismus wird direkt oder indirekt an der Femurprobe befestigt. Vorzugsweise ist der Antriebsmechanismus so ausgelegt, dass er direkt an der Femurprobe befestigt werden kann.
Die Hüftpfannenreibahle wird direkt oder indirekt am Antriebsmechanismus befestigt. Der Chirurg wählt die geeignete Hüftpfannenreibahle. Der Chirurg kann den Durchmesser des entfernten Femurkopfes als Hilfe bei der Wahl einer Hüftpfannenreibahle mit der passendsten Größe messen. Der Chirurg kann bei Bedarf mit chirurgischer Navigation arbeiten.
Das Hüftgelenk wird reponiert und die Hüfte wird gelenkig bewegt, während sich der Antriebsmechanismus und die Hüftpfannenreibahle an ihrem Platz befinden. Eine Verlängerung des MIAR-Konstrukts wird optional durchgeführt, um die Weichgewebeelemente um die Hüfte angemessen zu spannen. Der Antriebsmechanismus wird aktiviert, um das Acetabulum vorzubereiten. Bei Bedarf kann das Femur vorgeschoben werden, während das Hüftgelenk manipuliert wird, um eine sphärische und gleichmäßige Reibung des Acetabulums zu gewährleisten. Mittels Bilderzeugung können Orientierung und Tiefe der Hüftpfannenreibahle überprüft werden.
Der Chirurg kann nach Belieben regelmäßig die Tiefe und Gleichmäßigkeit der Reibung im Laufe des Verfahrens überprüfen. Dies kann durch Verlagern der Hüfte, Entfernen der Reibahle und Anbringen der Beleuchtungs- und Spülvorrichtungen (oder einer kombinierten Beleuchtungs- und Spülvorrichtung) an der Femurprobe erfolgen. Die Hüfte wird reponiert, während die Beleuchtungs- und Spülvorrichtungen an ihrem Platz sind, und die Operationsstelle wird durch Spülen und Absaugen gesäubert. Die vorbereitete Fläche des Acetabulums kann dann inspiziert werden. Nach dem Inspizieren werden die Beleuchtungs- und Spülvorrichtungen entfernt und der Antriebsmechanismus und die Reibahle werden wieder an ihren Platz gebracht. Alternativ kann die Reibtiefe durch fluoroskopische Abbildung des Hüftgelenks beurteilt werden.
Die gelenkige Bewegung des Hüftgelenks zum Vorbereiten des Acetabulums kann mit fortschreitend größeren Reibahlen wiederholt werden, bis die passende Größe erreicht ist. Ferner können Größe und Vorbereitung bei Bedarf mithilfe der Beleuchtungs- und Spülvorrichtungen überprüft werden. Wenn die passende Größe erzielt ist, werden die Hüftpfannenreibahle und der Antriebsmechanismus entfernt.
Nach der Vorbereitung des Acetabulums wird eine geeignete Hüftpfannenkomponente implantiert. Die geeignete Hüftpfannenkomponente kann vor oder nach der operativen Vorbereitung des Acetabulums ausgewählt werden. Ist die gewünschte Komponente eine zementierte Pfanne, dann wird die Pfanne festzementiert.
Ist die gewünschte Komponente eine Einpresspfanne, dann wird ein Pfannenimpaktor am Dorn befestigt und in das vorbereitete proximale Femur gesetzt. Alternativ kann der Dorn zuerst in den vorbereiteten Femoralkanal gesetzt und dann der Pfannenimpaktor am Dorn befestigt werden. Die Hüftpfannenschale wird am Pfannenadapter befestigt und auf den Pfannenimpaktor gesetzt. Das Hüftgelenk wird reponiert und die Schale wird in der Hüftpfannengrube positioniert. Eine Ausrichtungsführung wird am Pfannenimpaktor befestigt, um den Chirurgen bei der korrekten Orientierung der Schale während des Schlagens zu unterstützen. Der Pfannenimpaktor wird ausgelöst, so dass auf die Schale geschlagen wird. Eine alternative Methode zum Platzieren einer Einpresspfanne kann eine bildgeführte Operation oder eine vom Schnitt vorstehende Ausrichtungsvorrichtung beinhalten. Das Führungssystem dient zum Vorschieben der Pfanne in die korrekte Orientierung. Der minimal-invasive Hüftpfannenimpaktor (MIAI) wird aktiviert, um die Pfanne sicher in das Acetabulum zu setzen. Unabhängig von der Methode wird die Schlagvorrichtung nach dem Platzieren der Einpresspfanne entfernt. Alternativ kann ein chirurgisches Navigationssystem zum Positionieren, Ausrichten und Überwachen der Pfanne oder des Pfannenimpaktors während des Schlagvorgangs verwendet werden. Die Pfannenüberwachung beinhaltet eine Echtzeitbeurteilung der Pfannenposition relativ zu anatomischen Orientierungspunkten, die von dem chirurgischen Navigationssystem nach dem Vorbereiten des Acetabulums und vor dem Platzieren der Pfanne erfasst werden, um den Pfannensitz und die Pfannenausrichtung anzuzeigen.
Die Hüftpfannenauskleidung wird in die Schale gesetzt und ein Probenfemurhals und -kopf wird auf die Femurprobe gesetzt. Bewegungsbereich und Hüftstabilität werden überprüft und es wird ein geeignetes Femurimplantat ausgewählt. Die Femurproben werden entfernt und die Femurkomponente wird gemäß Herstellerangaben implantiert.
Demzufolge wird eine Vorrichtung (und ein Verfahren, das nicht Bestandteil der Erfindung ist) zum minimal-invasiven Modellieren der Gelenkfläche eines ersten Knochens bereitgestellt, der normalerweise mit einem zweiten Knochen gelenkig verbunden ist. In einer Ausgestaltung wird ein Knochenmodellierwerkzeug bereitgestellt, das an der Tibia befestigt werden kann, um das Femur zu modellieren, wenn die Tibia mit Bezug auf das Femur gelenkig bewegt wird. Bei einer anderen Ausgestaltung des Anwendungsverfahrens wird das Acetabulum modelliert, indem ein Knochenmodellierwerkzeug am Femur vorgesehen wird, das Knochenmodellierwerkzeug auf das Femur ausgerichtet wird und mit dem Knochenmodellierwerkzeug in die Oberfläche des Acetabulums eingegriffen wird, während das Femur gelenkig bewegt wird.
Zusätzliche Komponenten oder Schritte, die der Fachperson bekannt sind, können im Rahmen der Erfindung verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zum Modellieren der Gelenkfläche eines ersten Knochens (10, 232), der normalerweise in einer vorbestimmten Weise mit einem zweiten Knochen (16, 230) gelenkig verbunden ist, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein Knochenmodellierwerkzeug (60, 72, 80, 220) zum Modellieren der Gelenkfläche des ersten Knochens, und eine Knochenhalterung (62, 73, 81, 216), wobei das Knochenmodellierwerkzeug an der Knochenhalterung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenhalterung an dem zweiten Knochen zwischen dem ersten und dem zweiten Knochen befestigt werden kann, so dass sich das Knochenmodellierwerkzeug in einem Knochenmodelliereingriff mit der Gelenkfläche des ersten Knochens befindet, so dass die Gelenkfläche des ersten Knochens modelliert werden kann, während einer der Knochen relativ zum anderen gelenkig bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Knochen ein Femur und der zweite Knochen eine Tibia ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Knochen ein Acetabulum und der zweite Knochen ein Femur ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Knochenhalterung an dem zweiten Kochen starr angebracht werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halterung einstückig mit dem Knochenmodellierwerkzeug ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Knochenmodellierwerkzeug an der Knochenhalterung über ein Befestigungsteil befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Knochen das Femur und die Knochenhalterung ein Femurdorn ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Knochen das Femur und die Knochenhalterung ein Femurschaft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei: das Knochenmodellierwerkzeug eine Knochenmodellierfläche im Allgemeinen symmetrisch um eine Rotationsachse des Werkzeugs umfasst, und wobei das Knochenmodellierwerkzeug mit Bezug auf die Gelenkfläche des ersten Knochens positioniert wird, wobei die Rotationsachse im Allgemeinen parallel zu einer Gelenkebene ist, die durch die normale Gelenkbewegung von einem der Knochen in Bezug auf den anderen definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei: die Knochenmodellierfläche einen oder mehrere Fräsgrate beinhaltet, wobei der/die Fräsgrat(e) eine Rotationsachse hat/haben, die allgemein in einer anterior-posterioren Richtung ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Knochenmodellierfläche allgemein zylinderförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei: das Knochenmodellierwerkzeug eine Knochenmodellierfläche allgemein symmetrisch um eine Rotationsachse des Werkzeugs beinhaltet, und wobei das Knochenmodellierwerkzeug mit Bezug auf die Gelenkfläche des ersten Knochens positioniert wird, wobei die genannte Rotationsachse allgemein lotrecht zu einer Gelenkebene ist, die durch die normale Gelenkbewegung von einem der Knochen in Bezug auf den anderen definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei: die Knochenmodellierfläche einen oder mehrere Fräsgrate beinhaltet, wobei der/die Fräsgrat(e) eine Achse hat/haben, die in einer allgemein medial-laterialen Richtung ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 13, wobei die ein oder mehreren Fräsgrate einen Innengrat, einen Außengrat und einen mittleren Grat beinhalten, wobei der mittlere Grat einen größeren Radius als der Innen- und der Außengrat hat.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 13, wobei der/die Grat(e) eine solche Kontur haben, dass eine Schnittfläche erzeugt wird, die zur Rotationsachse konvex ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Knochenmodellierwerkzeug zur Rotation ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Knochenmodellierwerkzeug zur Oszillation ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Knochenmodellierwerkzeug eine halbsphärische Reibahle umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner einen Distraktor umfasst, der zum Einführen zwischen dem ersten und dem zweiten Knochen konfiguriert ist, um den ersten Knochen vom zweiten Knochen zu distrahieren, während eine normale Gelenkbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Knochen zugelassen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Distraktor ein Abstandsstück mit fester Dicke ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Distraktor eine oder mehrere Flächen, die mit den jeweiligen Knochen in Eingriff gebracht werden können, sowie ein Mittel zum Einstellen des Abstands zwischen den Flächen beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Distraktor ein mit Fluid gefüllter Katheter oder Ballon ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Distraktor ein mechanischer Keil ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Knochenmodellierwerkzeug so gestaltet ist, dass es verlängert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei das Knochenmodellierwerkzeug eine Rotationsachse hat und die Verlängerung entlang der Rotationsachse erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei das Knochenmodellierwerkzeug eine Rotationsachse hat und die Verlängerung lotrecht zur Rotationsachse erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 26, die ferner eine Leitspindel zum Verlängern des Knochenmodellierwerkzeugs umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 26, die ferner Unterlegscheiben zum Verlängern des Knochenmodellierwerkzeugs umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 26, die ferner eine pneumatisch betriebene Apparatur zum Verlängern des Knochenmodellierwerkzeugs umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Halterung ferner ein Positionierelement zum Positionieren des Knochenmodellierwerkzeugs in variablen Höhen umfasst, so dass die Tiefe des Knochenmodellierwerkzeugs im ersten Knochen während der Gelenkbewegung justiert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Halterung ferner Ansätze mit Gleitflächen darauf beinhaltet, die in den ersten Knochen eingreifen können, sowie ein Mittel, das die Einstellung des Abstands zwischen der Gleitfläche und der Knochenmodellierwerkzeugbasis ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Positionierelement eine dynamische Distraktion zwischen dem ersten Knochen und dem zweiten Knochen erbringt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des Knochenmodellierwerkzeugs umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Antriebsmechanismus einstückig mit einer Halterung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Antriebsmechanismus zum Anbringen an einem Femurschaft ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Antriebsmechanismus ein Getriebe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Antriebsmechanismus eine Schnecken- und Schneckenzahnrad-Kombination umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Antriebsmechanismus eine Kegelradkombination umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Antriebsmechanismus einen Motor beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Motor ein Hydraulikmotor mit Flügeln zum Antreiben des Hydraulikmotors als Reaktion auf einen Hydraulikflüssigkeitsstrom gegen die Flügel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Flügel des Hydraulikmotors einstückig mit dem Knochenmodellierwerkzeug ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 33, die ferner eine flexible Antriebswelle zum Verbinden des Antriebsmechanismus mit einem Motor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Motor ein chirurgischer Elektrobohrer ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner wenigstens ein zusätzliches Knochenmodellierwerkzeug umfasst, wobei das wenigstens eine zusätzliche Knochenmodellierwerkzeug so konfiguriert ist, dass es an der Halterung oder an einer zusätzlichen Halterung befestigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner eine Schlagvorrichtung zum Erzeugen von Kraft zwischen dem zweiten Knochen und dem ersten Knochen umfasst, wobei die Schlagvorrichtung eine Schlagapparatur mit einem Schlagvorsatzteil umfasst, um die Schlagapparatur an dem zweiten Knochen zu befestigen.
Vorrichtung nach Anspruch 44, wobei die Schlagvorrichtung ferner einen Adapter zum Befestigen eines Implantats umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 45, die ferner eine Visualisierungsvorrichtung mit einer Lichtquelle, einer Bilderzeugungsbasis, einer Bilderzeugungsapparatur und einem Display umfasst.
System nach Anspruch 47, wobei die Visualisierungsvorrichtung ferner ein Überwachungssystem umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 47 oder 48, wobei die Bilderzeugungsbasis einstückig mit der Knochenhalterung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 47 bis 49, die ferner eine Spülungsvorrichtung umfasst, die einstückig mit der Bilderzeugungsbasis ausgebildet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 47 bis 50, die ferner eine Saugvorrichtung umfasst, die einstückig mit der Bilderzeugungsbasis ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 45, die ferner eine Spülungsvorrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 45, die ferner eine Saugvorrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 45 oder 52 oder 53, die ferner ein chirurgisches Navigationssystem zum Positionieren, Ausrichten und Überwachen des Implantats umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 45, die ferner ein chirurgisches Navigationssystem zum Positionieren, Ausrichten und Überwachen der Schlagapparatur umfasst.