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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Knochenmaterial
und ein dazugehöriges
System, die zur Verbindung und/oder zur Versteifung von Knochenmaterial
eingesetzt werden.
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Die
durch den menschlichen Bewegungsapparat erzeugten dynamischen Belastungen
können die
Festigkeitsgrenze des Knochengewebes übersteigen und somit beispielsweise
zu einer Fraktur führen.
Um den Heilungsvorgang einer Fraktur zu unterstützen, ist häufig die Implantation von Osteosynthesematerial
notwenig, so dass die ursprüngliche Stabilität des Knochens
möglichst
vollständig
wiederhergestellt werden kann. Das Frakturrisiko wird durch die
Osteoporose als systemische Skeletterkrankung mit Verminderung der
Knochenmasse und Strukturveränderung
des Knochengewebes noch erhöht. Operationen
am Knochen, wie beispielsweise an der Wirbelsäule, bei Patienten mit manifester
Osteoporose mit Stabilisierung und Korrektur von Fehlstellungen
stellen eine große
Herausforderung an den Operateur dar, da die Verankerung der Implantate,
wie beispielsweise Knochenschrauben, mit großen Problemen verbunden ist.
Somit werden zum Verbinden und Stabilisieren von osteoporotischen
Knochengewebe häufig
dicke Knochenschrauben verwendet, die sich möglicherweise jedoch nicht für Wirbelkörper eignen,
da aufgrund der Größe der Wirbelkörper (d.h. der
schmale Bereich des Pedikels) der Durchmesser der Knochenschraube
begrenzt ist. Des weiteren sind aufgrund des osteoporotischen Knochengewebes
jegliche Eingriffe unter Verwendung von Osteosynthesematerial mit
einem hohen Risiko für
eine Implantationslockerung und einer Implantationsdislokation behaftet.
Auch können
die zuvor erwähnten
dynamischen Belastungen Risse in dem Implantat selbst verursachen,
die eventuell zu einem Bruch des Implantats führen können. Die Folgen eines Versagens
des Implantats bedeuten für
den Patienten eine erneute Operation oder sogar die Verletzung des
Rückenmarks.
Kommt es im Falle einer Lockerung des Implantats oder aufgrund von
Krankheit, Infektionen oder anderen Komplikationen zu einer Revisionsoperation,
kann eine langstreckige Instrumentierung zur Behandlung der Implantatslockerung
notwendig werden, wodurch sich Bewegungseinschränkungen für den Patienten ergeben. Somit
müssen
zum einen die Knochenimplantate den hohen Anforderungen hinsichtlich
ihrer Stabilität
und Sicherheit gegen Bruch standhalten, und zum anderen müssen die
Implantate derart verankert werden, dass eine Lockerung bzw. Dislokation
vermieden wird.
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Um
die Festigkeit eines Implantats zu erhöhen, wird ein Verfahren im
Stand der Technik angewendet, bei dem das Knochengewebe mit Knochenzement
aufgefüllt
und ein passendes Implantat in den noch weichen Zement eingedreht
oder gedrückt
wird. Teilweise werden diese Implantate, wie beispielsweise Schrauben,
auch nur über
einen Teil ihrer Gesamtlänge
mit Knochenzement umgeben, wie das zum Beispiel im Falle einer Revisionsoperation
bei gelockerten Schrauben der Fall ist. Auch zählen zum Stand der Technik
Schrauben, die eine Längsbohrung
aufweisen, die der Festigkeitsoptimierung dient, jedoch nicht im
Zusammenhang mit einer Zementierung des Knochengewebes Verwendung
findet. Durch das Einbringen des Implantats in den noch weichen
Zement besteht die Gefahr der Hohlraumbildung bzw. die Bildung von
Lufteinschlüssen,
wodurch Instabilitäten
auftreten können
und keine einwandfreie Fusion zwischen Knochengewebe und Implantat
entstehen kann.
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Vor
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verbindungselement für
Knochenmaterial auszubilden, das eine sichere und zuverlässige Verbindung
zwischen einem Knochengewebe und dem Verbindungselement ermöglicht,
für eine
hohe Festigkeit konzipiert ist, und verbesserte biomechanische Eigenschaften
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verbindungselement für
Knochenmaterial, das einen Schaft, einen Kopf, ein am Schaft vorgesehenes
Fixierungsmittel zur Fixierung des Schafts am Knochenmaterial, einen
im Schaft in Längsrichtung ausgebildeten
Längskanal,
und wenigstens eine erste radiale Austrittsöffnung, die mit dem Längskanal
in Verbindung steht, umfasst.
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Durch
die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements
lässt sich
insbesondere eine sichere Verankerung im Knochenmaterial, wie beispielsweise
in einem osteoporotischen Knochenmaterial, ausbilden. Die mit diesem
Verbindungselement ermöglichte
generelle Befestigungstechnik kann darüber hinaus in vielen Bereichen
der Endoprothetik und Traumatologie Einsatz finden, wie beispielsweise
Verschraubungen im Bereich des Beckens, die Befestigung von Hüftpfannen,
oder Verplattungen in der Traumatologie. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungselements
kann durch den Längskanal
und der lateralen Austrittsöffnung, die
mit dem Längskanal
in Verbindung steht, Knochenzement in ein Knochenmaterial eingebracht werden,
um so eine besonderes zuverlässige
und blasenfreie Verankerung zu erreichen. Durch die Einzementierung
des Verbindungselements, das beispielsweise eine Pedikelschraube
umfassen kann, kann der Durchmesser der Knochenschraube klein gehalten
werden und trotzdem eine hohe Festigkeit aufweisen. Insbesondere
im Falle von Revisionsoperationen aufgrund der zuvor genannten Gründe erweist
sich diese Ausführungsform
als vorteilhaft, da eine Lockerung des Implantats, ein Bruch, oder
eine Dislokation vermieden werden können, oder zumindest die Gefahr
dafür.
Da in osteoporotischem Knochenmaterial Knochenschrauben bzw. Implantate schlecht
fixiert werden können,
kann die Einzementierung des Verbindungselements eine langstreckige Instrumentierung
möglicherweise
verhindern oder diese besser fixieren. Durch das Einzementieren
der Knochenschraube kann eine derartige Instrumentierung möglicherweise
verkleinert werden, da trotz kürzerer
Instrumentierung eine hohe Stabilität möglich ist, und die generelle
Beschaffenheit kann gegebenenfalls verbessert und eine effiziente
Fusion der Wirbelkörper
erzielt werden. Des weiteren ist es durch die laterale Austrittsöffnung möglich, die
Knochenzementmenge genauer zu dosieren und so ein Zerlaufen des
flüssigen
Zements zu verhindern oder zu reduzieren. Des weiteren erweist sich
diese Ausführungsform
in solchen Fällen
als besonderes vorteilhaft, in denen die Knochenschraube in das
Knochenmaterial geschraubt oder geschlagen wird, sich jedoch nur
teilweise mit dem Knochenmaterial verbindet. In diesem Fall können die
vorhandenen Hohlräume
durch die laterale Austrittsöffnung
leicht mit Zement aufgefüllt
werden.
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In
einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungselement
wenigstens eine zweite mit dem Längskanal
kommunizierende laterale Austrittsöffnung auf. Durch das Anbringen
einer zweiten lateralen Austrittsöffnung kann eine sehr gleichmäßige Verteilung
des Knochenzements sowohl entlang der Schraubenlänge als auch entlang der Schraubenbreite
erreicht werden.
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In
weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist die erste laterale
Austrittsöffnung
in Form einer Bohrung ausgebildet. Auch ist in einer weiteren Ausführungsform
die Bohrung in einem Winkel von 90° zur Längsachse des Schafts angebracht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Bohrung
in einem anderen Winkel als 90° zur
Längsachse
des Schafts angebracht. Durch das Ausbilden einer Bohrung wird vorteilhafterweise
eine effiziente und kostengünstige
Herstellung des Verbindungselements gewährleistet. Diese Ausführung in
Zusammenhang mit der Bohrung in einem Winkel von 90° erweist
sich dahingehend als vorteilhaft, dass ein effizientes Umspritzen
des Verbindungselements erreicht werden kann, ohne dass im Wesentlichen Hohlräume und
dergleichen entstehen. Die Bohrung in einem anderen Winkel als 90° zeigt ihre
Vorteile insbesondere in den Fällen,
in denen unterschiedliche Mengen an Knochenzement an bestimmten
Stellen entlang des Verbindungselements eingebracht werden sollen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Längskanal an einem distalen
Ende des Schafts verschlossen. Somit wird gewährleistet, dass der flüssige Knochenzement
nur durch die lateralen Austrittsöffnungen fließt, um so
eine hohe Festigkeit zwischen dem Verbindungselement und dem Knochenmaterial
zu gewährleisten,
die Ausreißfestigkeit
zu erhöhen,
und somit eine zuverlässige
und sichere Verbindung zu schaffen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Fixierungsmittel ein Gewinde
zum Verschrauben mit dem Knochenmaterial. Die Gewindegeometrie ist
ein wichtiges Merkmal bei einem Osteosynthesematerial, da dadurch
die Verankerungsstabilität
beeinflusst wird. Somit wird durch die Ausbildung eines Gewindes
an dem Schaft des Verbindungselements eine hohe Verbundfestigkeit
gewährleistet.
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In
einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist das Fixierungsmittel
vorstehende Elemente zum festen Verbinden mit dem Knochenmaterial
auf. Diese vorstehenden Elemente, wie beispielsweise Widerhaken,
dienen ebenfalls der Ausbildung einer hohen Verbundfestigkeit des
Verbindungselements mit dem Knochenmaterial. Vorteilhafterweise
wird mit dieser Ausführungsform
eine Implantatsdislokation vermieden und die Ausreißfestigkeit
erhöht.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die erste und die zweite laterale
Austrittsöffnung
mit einem Versatz von 180° angeordnet.
Aufgrund der gegenüberliegenden
Anordnung der Austrittsöffnungen
wird eine gleichmäßige Verteilung
und eine präzise
Platzierung des Knochenzements ermöglicht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungselement mehr als
zwei laterale Austrittsöffnungen
auf, wobei die mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen mit einem Versatz
von 90° angeordnet
sind. Daraus ergeben sich dieselben Vorteile wie in der vorangehenden Ausführungsform,
die eine erste und eine zweite laterale Austrittsöffnung mit
einem Versatz von 180° aufweist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens erste und die wenigstens
zweite Austrittsöffnung
in Längsrichtung
versetzt zueinander angeordnet. Somit wird eine gute Verteilung
des Knochenzements gewährleistet.
Die in Längsrichtung
versetzt zueinander angeordneten Austrittsöffnungen verhindern eine Hohlraumbildung,
oder reduziert die Wahrscheinlichkeit dafür, und sorgen für eine zuverlässige und
sichere Verbindung mit dem Knochenmaterial. Weiterhin kann ein präzise platzierter
Knochenzement bei einer langstreckigen Instrumentierung die biomechanischen
Eigenschaften verbessern.
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In
der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens erste und die wenigstens
zweite laterale Austrittsöffnung
in danebenliegenden Gewindegängen
eines mehrgängigen
Gewindes ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die wenigstens
erste laterale Austrittsöffnung
in dem vierten Gewindegang von vom distalen Ende des Schafts ausgehend,
und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in dem zweiten Gewindegang
von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet. In einer
weiteren Ausbildung ist die wenigstens erste und die wenigstens
zweite laterale Austrittsöffnung
in dem gleichen Gewindegang ausgebildet. Geeigneter Weise sind die
wenigstens erste und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung in
einem gleichen Gewindegang ausgebildet. In einer noch weiteren Ausführungsform
sind die wenigstens erste und/oder die wenigstens zweite laterale
Austrittsöffnung
zwischen zwei nebeneinanderliegenden Gewindegänge ausgebildet.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung weisen die wenigstens erste und die wenigstens
zweite laterale Austrittsöffnung
unterschiedliche Durchmesser auf. Hierbei ist die wenigstens erste
laterale Austrittsöffnung
mit einem Durchmesser von 0,5 bis 2,0 mm und vorzugsweise von 1,35
bis 1,65 mm und die wenigstens zweite laterale Austrittsöffnung mit
einem Durchmesser von 0,5 bis 2,0 mm und vorzugsweise von 1,0 bis 1,35
mm ausgebildet. Des weiteren liegt die Austrittsöffnung mit dem größeren Durchmesser
näher an dem
distalen Ende des Schafts als die Austrittsöffnung mit dem kleineren Durchmesser.
Durch die Anordnung und die gewählten
Durchmesser der Austrittsöffnungen
bei den Verbindungselementen ergibt sich vorteilhafterweise ein
sehr gleichmäßiger Zementaustritt,
und somit eine sehr gleichmäßige Verteilung.
In einer weiteren Ausführungsform
weist der Längskanal
einen Durchmesser von 0,5 bis 3,0 mm und vorzugsweise von 1,15 bis
1,45 mm auf. Die Durchmesser des Längskanals und der lateralen Austrittsöffnungen
sind so gewählt,
dass ein Knochenzementmaterial leicht in den Zwischenraum zwischen
Verbindungselement und Knochenmaterial einführbar ist.
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In
weiteren Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist das Verbindungselement
eine Pedikelschraube und ist aus Implantatmaterial hergestellt. Pedikelschrauben
werden zur Fixation von Wirbelkörpern
eingesetzt und weisen aufgrund der Größe der Wirbelkörper bzw.
des schmalen Bereichs des Pedikels einen kleinen Kerndurchmesser
auf. Der entscheidende Vorteil bei der Verwendung einer Pedikelschraube
mit einer Querverbindung besteht in der Winkelstabilität, so dass
alle Bewegungsrichtungen stabilisiert und kürzere Fusionsstrecken ausgebildet
werden können.
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In
weiteren Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist das distale
Ende des Schafts verrundet oder konisch ausgebildet, um das Verbindungselement
einbringen zu können
ohne die Kortikalis des Pedikels oder andere Strukturen zu perforieren
Des Weiteren wird durch ein Schaftende ohne spitze Kanten im Falle
eines Implantatversagens, wie beispielsweise eine Implantatslockerung,
ein Implantatsbruch oder eine Implantatsdislokation, die Verletzungsgefahr
stark vermindert. Somit können
im Falle eines Versagens Verletzungen am Rückenmark und eine damit verbundene
mögliche
Querschnittslähmung vermieden
werden.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ist die erste laterale Austrittsöffnung in
Form eines Schlitze ausgebildet. Vorteilhafterweise sind dabei die
lateralen Austrittsöffnungen
versetzt zueinander entlang der Längsachse des Schafts oder versetzt
zueinander in Form von rechtwinkligen zur Längsachse verlaufenden Schlitzen
angeordnet. Daraus ergeben sich dieselben Vorteile, wie zuvor in
Verbindung mit den versetzt zueinander angeordneten Bohrungen beschrieben.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere laterale Ausrittsöffnungen
in Form von kleinen Bohrungen entlang zumindest eines Teils des
Schafts ausgebildet. Im Falle eines Schraubengewindes sind diese
mehreren lateralen Austrittsöffnungen beispielsweise
entlang der gesamten Gewindeganglänge ausgebildet. Diese Ausführungsform wird
vorteilhafterweise in Situationen eingesetzt, in denen das Einbringen
eines sehr flüssigen
Knochenzements notwendig wird und dessen Verteilung sehr gleichmäßig erfolgen
soll.
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In
weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung weist der Kopf des Verbindungselements
eine Aussparung auf, um eine Querverbindung aufzunehmen, wobei die
Aussparung des Kopfs ein Innengewinde aufweist. Mit dieser Anordnung
ist eine zuverlässige
und sichere Verbindung des Verbindungselements mit dem Knochenmaterial möglich. Somit
können
die biomechanischen Eigenschaft und die Versteifung und Stabilisierung
des Knochenmaterials verbessert werden
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System
zum Verbinden von Knochenmaterial bereitgestellt, das ein Verbindungselement
nach den vorangehenden Ausführungsformen und
einen Adapter, der zum Einführen
einer Flüssigkeit
in die Kanäle
ausgebildet ist, umfasst. Das System zum Verbinden von Knochenmaterial
ist ausgebildet, um Systeme, wie beispielsweise Vertebroplastiesysteme,
anzuschließen.
Dabei wird der Adapter auf das Verbindungselement aufgebracht und
der Knochenzement durch den Adapter und durch die Längsbohrung
des Verbindungselements hin zu den lateral Austrittsöffnung gedrückt. Durch
diese Ausführungsform
wird ein leichtes Einbringen des Knochenzements zwischen dem Verbindungselement und
dem Knochenmaterial gewährleistet.
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In
weiteren Ausführungsformen
weist der Adapter einen Schaft, einen Kopf, eine im Wesentlichen
abgeflachte und konisch zulaufende Spitze, und einen Längskanal,
dessen Eintrittsöffnung
an dem Kopfteil des Adapters konisch ausgebildet ist, auf. In weiteren
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist der Adapter und der Verbindungselementkopf
verschraubbar oder durch Stecken miteinander verbunden. Durch die
Ausbildung eines Adapterschafts und eines Adapterkopfs und der auf
bestimmte Weise ausgebildeten Spitze ist es möglich, den Adapter leicht mit
dem Verbindungselement zu verbinden, indem entweder der Adapter
in den Verbindungselementkopf mit einem Innengewinde geschraubt
wird oder einfach in den Verbindungselementkopf gedrückt wird,
wobei im letzteren Fall der Schaft des Adapters ein Dichtungselement
umfasst. Die konisch ausgebildete Austrittsöffnung am Kopfteil des Adapters
ermöglicht
ein leichtes Verbinden mit weiteren Elementen.
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Demnach
ist in einer weiteren Ausbildungsform das System ausgebildet, um
eine Zementspritze bzw. Zementpumpe anzuschließen, wobei der Adapter das
Verbindungselement mit der Zementspritze verbindet. Die verbundenen
Systemelemente dienen der Einführung
eines Knochenzements, wie beispielsweise eines Vertebroplastiezements,
Kyphoplastiezements, oder andere Flüssigkeiten.
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In
einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist der Kopf
und der Schaft des Verbindungselements fest miteinander oder beweglich
miteinander verbunden. Demnach ist es je nach Anwendungsbereich
möglich,
eine sichere Verankerung des Verbindungselements im Knochenmaterial,
wie beispielsweise in osteoporotischem Knochenmaterial, zu gewährleisten,
die im weiteren über
Querverbindung versteift wird. Diese Ausführungsform dient vor allem
der Verbesserung der biomechanischen Eigenschaften, der Erhöhung der
Primärstabilität, und auch
um den hohen Anforderungen an die Stabilität der Instrumentierung Rechnung
zu tragen.
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In
weiteren Ausbildungen der vorliegenden Erfindung ist der Längskanal
entlang der gesamten Länge
des Schafts ausgebildet oder der Abstand zwischen dem distalen Ende
des Schafts und dem Ende des Längskanals
entspricht mindestens den Abmessungen des Längskanaldurchmessers. Bei der
Ausführungsform,
bei der der Längskanal
entlang der gesamten Länge
des Schafts ausgebildet ist, ist die Verbindungselementspitze zunächst offen
und wird nach der Reinigung des Längskanals verschlossen. Diese Ausführungsform
erweist sich als vorteilhaft, da es äußerst wichtig ist, das kanülierte Verbindungselement
von den Schneidölrückständen in
dem Längskanal
zu befreien. Dabei kann das Verbindungselement beispielsweise einem
CO2-Schneestrahlverfahren unterzogen werden.
In der weiteren Ausführungsform
ist der Längskanal
nicht bis zur Spitze des Verbindungselements ausgebildet. Dadurch
wird zum einen eine hohe Festigkeit erreicht, und zum anderen erweist
sich diese Ausführungsform
als vorteilhaft, wenn mehr als ein Längskanal in dem Verbindungselement
ausgebildet werden sollen, so dass jede laterale Austrittsöffnung mit
einem Längskanal in
Verbindung steht.
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Kombinationen
einzelner oder mehrerer der vorgenannten Ausführungsformen oder Ausbildungen
der Erfindung sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Schutzansprüchen angegeben.
In der folgenden Beschreibung sind mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen
weitere Ausführungsbeispiele
ausführlicher
beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
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1a eine
Querschnittansicht eines Verbindungselements mit einem Adapter,
wobei ein Längskanal
entlang einer gesamten Länge
eines Schafts ausgebildet ist;
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1b eine
Querschnittansicht eines Verbindungselements mit einem Adapter,
wobei ein Längskanal
nicht entlang einer gesamten Länge
eines Schafts ausgebildet ist;
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2 eine
Teilansicht eines Verbindungselementschafts, die Austrittsöffnungen
mit unterschiedlichen Durchmessern zeigt;
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3 eine
Querschnittansicht eines Verbindungselements bestehend aus einem
Schaft und einem mit einem Innengewinde versehenen Kopf; und
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4a bis 4c Seitenansichten
eines Verbindungselements mit unterschiedlichen Austrittsöffnungen
und mit im Querschnitt gezeigtem Verbindungselementkopf.
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In 1a weist
ein Verbindungselement 100 einen mit 101 bezeichneten
Kopf und einen mit 102 bezeichneten Schaft auf, dessen
Durchmesser sich zum Kopf 101 hin vergrößert. In weiteren Ausführungsformen
kann der Schaft auch zylinderförmig ausgebildet
sein. Der Kopf 101 ist mit einer Aussparung 110 zur
Aufnahme einer Querverbindung bzw. einer Stabverbindung ausgebildet,
wodurch es möglich
ist, Segmente der Wirbelsäule
zu versteifen. Des weiteren kann das Verbindungselement 100 mit
der Querverbindung (nicht gezeigt) zur Erhöhung der Primärstabilität bei z.B.
langstreckigen Instrumentierungen und um den hohen Anforderungen
an die Stabilität
der Instrumentierung gerecht zu werden, eingesetzt werden. Die Querverbindung
wird mit Hilfe einer Madenschraube an den Verbindungskopf 101 befestigt.
Der Kopf 101 und der Schaft 102 können fest oder
beweglich miteinander verbunden werden. Eine feste bzw. monoaxiale
Verbindung ermöglicht
eine zuverlässige
Beseitigung von Instabilitäten,
wohingegen eine bewegliche bzw. polyaxiale Verbindung zwischen dem
Kopf 101 und dem Schaft 102 eine verbesserte Ausrichtbarkeit
des Verbindungselements ermöglicht.
Die Aussparung 110 im Verbindungselementkopf 101 ist
in der dargestellten Ausführungsform
U-förmig
ausgebildet und weist ein Innengewinde 106 auf, um die
Querverbindung zuverlässig
an dem Kopf 101 zu befestigen. Ein Längskanal 105 ist entlang
der gesamten Länge
des Schafts 102 ausgebildet, und kann unverschlossen zum
Durchführen
eines Drahtes verwendet werden. Der am distalen Ende des Schafts
offene Längskanal
wird dazu verwendet, das Verbindungselement 100 zu reinigen und
von Schneidölrückständen zu
befreien. Die Reinigung stellt einen wichtigen Prozess dar, da die
in dem Längskanal
vorhandenen Rückstände niedrige Grenzwerte
nicht überschreiten
dürfen.
Ein mögliches
Verfahren zur Reinigung des Verbindungselements stellt das CO2-Schneestrahlverfahren dar. Des weiteren
weist der Schaft 102 wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung 111 und
in der dargestellten Ausführungsform
wenigstens eine zweite laterale Austrittsöffnung 112 auf. Die
Austrittsöffnungen 111, 112 stehen
mit dem Längskanal 105 in
Verbindung, um ein durch den Längskanal 105 eingebrachtes dünnflüssiges oder
zähflüssiges Material über die
lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 auszugeben. Dazu
wird das distale Ende 113 des Schafts 102 verschlossen.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, eine
besonders zuverlässige
und blasenfreie Verankerung des Verbindungselements 100 mit
dem Knochenmaterial zu erreichen, da über die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 Knochenzement
in den Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 100 und
dem Knochenmaterial eingebracht werden kann. Somit kann die Ausreißfestigkeit
vor allem in osteoporotischen Knochenmaterial oder in Wirbelbereichen
mit Hohlräumen
erhöht
werden. Darüber
hinaus kann diese generelle Befestigungstechnik in vielen Bereichen
der Endoprothetik und Traumatologie Einsatz finden, wie beispielsweise
Verschraubungen im Bereich des Beckens, die Befestigung von Hüftpfannen,
oder Verplattungen in der Traumatologie. Die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 können in
Form einer Bohrung ausgebildet sein, wobei die Bohrungen in einem
Winkel von 90° zur
Längsachse
des Schafts 102 angebracht ist. In weiteren Beispielen der
Ausführungsform
ist die Bohrung der lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 in
einem anderen Winkel als 90° zur
Längsachse
des Schafts 102 angebracht. Die Ausrichtung der Bohrung
hängt in
diesem Fall von dem zu behandelnden Knochenmaterial und der Art
der Schädigung
ab. Somit kann eine gleichmäßige Verteilung
von Knochenzement entlang der gesamten Länge des Schafts 102 erreicht
werden, oder je nach Art der Anwendung eine lokal sehr konzentriert
applizierte Knochenzementabgabe an bestimmten Stellen entlang des
Schafts 102. Vorzugsweise sind in diesem Fall die erste
laterale Austrittsöffnung 111 und
die zweite laterale Austrittsöffnung 112 mit einem
Versatz von 180° angeordnet.
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Des
weiteren sind am Schaft 102 des Verbindungselements 100 Fixierungsmittel
zur Fixierung des Schafts 102 am Knochenmaterial vorgesehen.
In einer Ausführungsform
kann das Fixierungsmittel ein Gewinde 103 umfassen, womit
sich das Verbindungselement 100 bzw. Schraube möglichst
fest in das Knochenmaterial einschrauben lässt, um eine bessere und gleichmäßigere Lastverteilung
zu erreichen. Wenn der Schaft 102 ein Gewinde 103 aufweist,
sind die erste und die zweite laterale Austrittsöffnung 111, 112 vorzugsweise
in einem Gewindegang ausgebildet. Dadurch ist es möglicht,
selbst kleine Mengen Knochenzement zwischen dem Verbindungsmaterial 100 und
dem Knochenmaterial einzubringen, um eine sichere Verankerung zu
schaffen. In einer weiteren Ausführungsform
ist die erste laterale Austrittsöffnung 111 in
dem vierten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform
ist die zweite laterale Austrittsöffnung 112 in dem
zweiten Gewindegang von dem distalen Ende des Schafts ausgehend
ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, die lateralen Austrittsöffnungen 111, 112 in dem
gleichen Gewindegang 104 oder zwischen zwei nebeneinanderliegenden
Gewindegängen 104 auszubilden.
Je nach Anwendungsgebiet ist es auch möglich, dass der Schaft 102 des
Verbindungselements 100 als Fixierungsmittel vorstehende
Elemente (nicht gezeigt) zum festen Verbinden mit dem Knochenmaterial
aufweist. Diese vorstehenden Elemente können in Form von Widerhaken
ausgebildet sein, die sich beim Hineindrücken des Verbindungselements 100 in
das Knochenmaterial an den Schaft 102 anlegen, um ein leichtes
Anbringen des Verbindungselements 100 zu gewährleisten,
wobei sich jedoch das Entfernen des Verbindungselements 100 als äußerst schwierig
gestaltet. Diese Ausführungsform
bildet in Verbindung mit dem Knochenzement eine noch stabilere und
sicherere Verankerung und trägt
dazu bei, dass ein Implantatversagen durch Lockerung oder Dislokation
vermieden werden kann. Des weiteren kann das Verbindungselement 100 so ausgebildet
sein, dass es mehr als zwei laterale Austrittsöffnungen, die beispielsweise
wie die Austrittsöffnungen 111, 112 ausgebildet
sein können,
aufweist. Vorzugsweise sind die mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen
mit einem Versatz von 90° angeordnet.
Dies führt
zu einer gleichmäßigen Verteilung des
Knochenzements in dem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 100 und
dem Knochenmaterial, wodurch eine Hohlraumbildung bzw. Lufteinschlüsse vermieden
werden. Diese mehr als zwei lateralen Austrittsöffnungen können auf der selben Höhe rund
um den Schaft ausgebildet sein oder, wie auch die erste und die
zweite Austrittsöffnung 111, 112 in
Längsrichtung
versetzt zueinander angeordnet sein.
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Die 1b zeigt
das Verbindungselement 100 mit dem Kopf 101 und
dem Schaft 102, das die selben zuvor beschriebenen Merkmale
aufweist, mit dem Unterschied, dass der Längskanal 105 nicht
entlang der gesamten Länge
des Schafts 102 ausgebildet ist. In diesem Fall entspricht
der Abstand zwischen dem distalen Ende 113 des Schafts 102 und dem
Ende des Längskanals 105 zum
Beispiel den Abmessungen des Längskanalsdurchmessers.
Vorzugsweise ist die Länge
des Längskanals 105 entsprechend
dem Einsatzgebiet des Verbindungselements 100 ausgebildet.
Beispielsweise kann der Schaft 102 des Verbindungselements 100 zwei Längskanäle 105 aufweisen,
wobei jeweils ein Längskanal 105 mit
einer lateralen Austrittsöffnung 111, 112 verbunden
ist, deren Durchmesser gleich groß ausgebildet sind, um eine
gleichmäßige Ausgabe
von Knochenzement aus den Öffnungen
gewährleisten,
oder um zwei unterschiedliche Substanzen gleichzeitig einzubringen.
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Des
weiteren zeigen die 1a und 1b ein
System bestehend aus dem Verbindungselement 100 und einem
Adapter 107, der zum Einführen einer Flüssigkeit
in die Kanäle 105, 111,
und 112 ausgebildet ist. Der Adapter 107 weist
einen Schaft und einen Kopf auf, und eine im Wesentlichen abgeflachte
und konisch zulaufende Spitze, um den Adapter 107 leicht
in die Aussparung des Kopfes 101 des Verbindungselements 100 einzuführen. Der
Adapter 107 und der Verbindungselementkopf 101 können verschraubbar
oder steckbar miteinander verbunden sein. Der Adapter 107 weist
einen Längskanal 108 auf,
der vorzugsweise einen größeren Durchmesser als
der Längskanal 105 des
Verbindungselements 100 umfasst, wodurch ein leichtes Einbringen
des Knochenzements in das Verbindungselement 100 ermöglicht wird.
Ebenfalls zur Unterstützung
des Einführens
von Knochenzement in das Verbindungselement 100 ist die
Längskanaleintrittsöffnung am
Kopf des Adapters 107 breiter ausgebildet. Das System zum
Verbinden von Knochenmaterial mit dem Verbindungselement 100 und
dem Adapter 107 ist ausgebildet, um ein weiteres Systemelement,
wie beispielsweise eine Zementspritze, anzuschließen, wobei
der Adapter 107 das Verbindungselement 100 mit
der Zementspritze verbindet. Die Zementspritze enthält einen
Knochenzement oder andere Flüssigkeiten (nicht
gezeigt), der so leicht über
den Adapter 107 und das Verbindungselement 100 in
den Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 100 und dem
Knochenmaterial eingeführt
werden kann. Des weiteren können,
wie in den 1a und 1b gezeigt,
Vertiefungen 109 am äußeren Umfang
des Kopfes 101 ausgebildet sein, die das Einbringen des Verbindungselements 100 in
das Knochenmaterial unterstützen
bzw. erleichtern.
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2 ist
eine Teilansicht eines Schaftes eines Verbindungselements 200,
die Austrittsöffnungen 211, 212 der
vorliegenden Erfindung mit unterschiedlichen Durchmessern zeigt.
Die lateralen Austrittsöffnungen 211, 212 besitzen
unterschiedliche Durchmesser, um einen gleichmäßigen Knochenzementaustritt
zu gewährleisten.
Somit weist die wenigstens erste laterale Austrittsöffnung 211 einen Durchmesser 230 von
0,5 bis 2,0 mm auf, und vorzugsweise einen Durchmesser von 1,35
bis 1,65 mm, vorzugsweise jedoch einen Durchmesser 230 von 1,5
mm. Die zweite laterale Austrittsöffnung 112 weist einen
Durchmesser 240 von 0,5 bis 2,0 mm auf, und vorzugsweise
einen Durchmesser von 1,0 bis 1,35 mm auf, vorzugsweise jedoch einen
Durchmesser 240 von 1,2 mm. Diese Abmessungen beziehen
sich auf ein Verbindungselement 200 mit einem Durchmesser
von 6 mm, wobei ein Längskanal 205 einen Durchmesser 220 von
1,15 bis 1,45 mm aufweist, jedoch vorzugsweise einen Durchmesser 220 von
1,3 mm umfasst. Dabei ist es vorteilhaft, dass in die Fließrichtung
des Knochenzements zuerst die Austrittsöffnung mit dem kleineren Durchmesser 230 gefolgt
von der Austrittsöffnung
mit dem größeren Durchmesser 240 ausgebildet
ist, um ein gleichmäßiges Austreten
des Knochenzements aus den jeweiligen Austrittsöffnungen 211 und 212 des
Verbindungselements 200 zu ermöglichen.
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In
der 3 ist ein Verbindungselement 300 mit
einem Kopf 301 mit Vertiefungen 309 und einem Schaft 302 gezeigt,
der wie zuvor in den 1a und 1b beschrieben,
einen Längskanal 305,
wenigstens eine erste laterale Austrittsöffnung 311, wenigstens
eine zweite laterale Austrittsöffnung 312 aufweist.
In dieser Ausführungsform
ist eine Aussparung in dem Kopf 301 mit zwei Gewinden 306 und 314 ausgebildet.
Vorteilhafterweise dient in dieser Ausführungsform das Gewinde 306 dem
festen Verbinden eines Adapters mit dem Kopf 301. Der Adapter kann
jedoch auch über
ein Außengewinde
am Kopf, oder eine Klemmvorrichtung gefestigt werden. Nach dem Entfernen
des Adapters wird die Querverbindung zur Stabilisierung des Knochenmaterials
in die Aussparung eingelegt, wobei die Querverbindung in Form eines
Stabes ausgebildet sein kann, die dann durch Einschrauben einer
Abdeckung in das Gewinde 314 fest mit dem Verbindungselement 300 verbunden
wird.
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Die 4a bis 4c zeigen
weitere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen die lateralen Austrittsöffnungen
je nach Anwendungsgebiet unterschiedliche Formen aufweisen. Die 4a bis 4c zeigen
ein Verbindungselement 400 mit einem Kopf 401 und
einem Schaft 402, und einem Längskanal 405. In diesen
Ausführungsformen
ist der Schaft 402 mit einem Gewinde 403 und einem
Gewindegang 404 ausgebildet, wobei es jedoch auch möglich ist,
dass als Fixierungsmittel vorstehende Elemente zum festen Verbinden
mit dem Knochenmaterial verwendet werden können. Die 4a zeigt
das Verbindungselement 400, das viele laterale Austrittsöffnungen
in Form von kleinen Bohrungen entlang zumindest eines Teils des
Schafts 402 bzw. entlang der gesamten Gewindeganglänge umfasst.
Diese Ausführungsform
eignet sich vor allem für
eine gleichmäßige Verteilung,
insbesondere von sehr flüssigem
Knochenzement. Die 4b zeigt das Verbindungselement 400,
wobei die als Schlitze ausgebildeten lateralen Austrittsöffnungen versetzt
zueinander entlang der Längsachse
des Schafts angeordnet sind und 4c zeigt
das Verbindungselement 400, wobei die lateralen Austrittsöffnungen
versetzt zueinander in Form von rechtwinklig zur Längsachse
verlaufenden Schlitze angeordnet sind. Die Ausführungsformen der 4b und 4c eignen
sich insbesondere für
viskoses Knochenzementmaterial und/oder für das Einbringen von einer
relativ großen
Menge an Knochenmaterial.
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Des
weiteren sind in den zuvor mit Bezug zu den Figuren beschriebenen
Ausführungsformen
die lateralen Austrittsöffnungen
entweder in Form von Bohrungen oder Schlitzen ausgebildet. In anderen Ausführungsformen
kann das Verbindungselement sowohl mit Bohrungen als auch mit Schlitzen
versehen werden, und es auch möglich,
dass die laterale Austrittsöffnung
als eine durchgehende Öffnung
(i.e., spiralförmig)
entlang des Gewindeganges ausgebildet ist. Auch ist der Kopf des
Verbindungselements in den zuvor mit Bezug zu den Figuren beschriebenen Ausführungsformen
U-förmig
dargestellt, wobei die U-Form eine halbrunde Form aufweist. In anderen Ausführungsformen
kann die U-Form des Kopfes rechteckig oder V-förmig ausgebildet sein.