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Die Erfindung betrifft ein Femurkopf-Implantat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Versorgung von Frakturen des Oberschenkelhalses bzw. zur Implantation künstlicher Femurköpfe im allgemeinen, und zur Fixation des Kopffragementes bei der Schenkelhalsfraktur bzw. des Kopf-/Halsfragmentes der pertrochantären Frakturen im speziellen sind aus dem Stand der Technik eine Reihe von Lösungen bekannt. Dabei erfolgt das Fassen des Kopf-/Halsfragements entweder durch Einbringen von ein oder mehrere Schrauben oder zusätzlich eingebrachten Klingen in verschiedenen Varianten.
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Die Verwendung der Methode der Schraubenosteosynthese hat den Vorteil, dass ein kontrolliertes Fassen des Kopf-/Kopfhalsfragmentes möglich wird, wobei das Risiko einer Redislokation beim Einbringen des Implantates mit anschließender Kompressionsmöglichkeit minimiert wird. Jedoch hat die Verwendung von insbesondere einer einzelnen Schraube den Nachteil, dass die Verbindung zwischen Knochen und Implantat im Kopffragment bzw. Kopfhalsfragment eine unzureichende Rotationsstabilität aufweist.
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Im Gegensatz dazu führt das Einbringen von Klingen in das Kopffragment bzw. Kopfhalsfragement zwar zu einer rotationsstabilen Fixation zwischen Knochen und Implantat. Jedoch fehlt bei der Methode der Klingenverankerung die Möglichkeit eine intraoperative Kompression zwischen den Fragmenten aufzubauen. Vielmehr wird das Kopf-/Halsfragment im Bereich der Fraktur beim Eindringen der Klinge vorgetrieben und es besteht bei der Klingenverankerung die Gefahr einer Distraktion des Frakturspaltes. Zudem ist bei guter Knochenqualität teilweise ein erhöhter Kraftaufwand beim Einbringen der Klinge in das Kopffragment bzw. Kopfhalsfragment erforderlich.
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Auch die Verwendung von singulären Implantaten, die insbesondere ein kreisrundes Profil aufweisen, wie dies beispielsweise bei Pins der Fall ist, sind zwar verhältnismäßig einfach zu implantieren, führen jedoch ebenfalls nicht zu einer ausreichend stabilen Verbindung zwischen Implantat und Knochen.
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Es ergibt sich deshalb aus dem Genannten die Aufgabe, ein Femurkopf-Implantat anzugeben, bei dem minivalinvasiv und kopferhaltend eine rotationsstabile und gleichzeitig kompressionsfähige Frakturbehandlung möglich ist.
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Optional soll darüber hinaus auch eine Möglichkeit geschaffen werden, im Falle einer Hüftkopfnekrose einen Femurkopf einzusetzen. Schließlich soll das geforderte Implantat-System auch für eine Korrekturosteotomie verwendbar sein. Die Aufgabe wird mit einem Femurkopf-Implantat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche zweckmäßige bzw. vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes beinhalten.
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Das Fermurkopf-Implantat zeichnet sich erfindungsgemäß durch eine Anordnung aus einem im Wesentlichen in Richtung der Oberschenkelhals-Achse orientierten Kraftträger, einen innerhalb des Kraftträgers in dessen Längsrichtung gleitend gelagerten Anker bzw. Klinge und einer innerhalb des Ankers gleitend gelagerten, in Richtung des Femurkopfes vorgetriebenen Tragschraube aus, wobei der Anker eine Profilierung aufweist, die zur Führung der Tragschraube ausgebildet ist, und die Tragschraube im gewindefreien Abschnitt einen unrunden Schaftquerschnitt besitzt, der zur Profilierung des Ankers komplementär ist und zur insbesondere beidseitigen Führung des Ankers dient.
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In dem als rotationsstabiler Schraubanker bezeichneten erfindungsgemäßen Femurkopf-Implantat ist somit durch eine zentral eingebrachte Tragschraube mit unrundem Querschnitt mit einer über diese Tragschraube eingebrachten Klinge mit komplementärem Profil die gleitende Verschiebbarkeit zwischen Tragschraube und Anker bzw. zwischen Anker und Kraftträger mit der durch die Tragschraube bewirkten Kompressionsmöglichkeit und der durch den Formschluss zwischen Anker und Kraftträger bewirkten Rotationssicherung vereinigt. Der Anker übernimmt dabei in Verbindung mit dem Kraftträger die bekannte Funktion der rotationsgesicherten Klinge, während die Tragschraube in Verbindung mit dem Anker und einem zusätzlichen Instrument intraoperativ die Kompressionsmöglichkeit des Frakturspaltes gewährleistet.
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Durch die Ausrichtung aller Teile des Implantates in die Richtung der Schenkelhals-Achse ist bei der Einbringung des Implantates nur ein einziger, verhältnismäßig kleiner Zugang für eine kopferhaltende Osteosynthese der Schenkelhalsfraktur unter weitgehender Schonung der Muskulatur möglich. Es kann eine einzelne Tragschraube mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser anstelle mehrerer Befestigungsmittel verwendet werden, wobei der Zugang zum Implantationsgebiet auf eine minimalinvasive Weise erfolgt.
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In einer ersten Ausführungsform weist die Tragschraube einen Gewindeabschnitt und einen unrunden, z. B. rechteckigen Tragschraubenschaft mit einer axialen Längsbohrung und mindestens einer im Bereich des Gewindeabschnitts angeordneten Querboh-rung auf. Der Tragschraubenschaft bildet dabei den im Anker gleitfähigen verdrehsicheren Teil der Schraube, während der Gewindeabschnitt in das Knochengewebe hineingedreht wird. Die Querbohrungen dienen in Verbindung mit der Längsbohrung vor allem als Drainageöffnungen.
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Der Tragschraubenschaft weist zweckmäßigerweise einen distalen Innensechskant zum Angreifen eines Drehwerkzeuges auf. Zusätzlich dazu weist der Tragschraubenschaft ein Innengewinde zum Eindrehen einer Kompressionsschraube auf. Bei einer ersten Ausführungsform ist der Kraftträger bzw. die Führungshülse in Form eines Zylinders, der im Folgenden auch als Führungshülse bezeichnet wird, mit einer Anker- bzw. Klingenaufnahme ausgebildet. Die Ankeraufnahme dient der gleitenden Aufnahme des Ankers, die Befestigungslasche einer zusätzlichen extramedullären Befestigung des Zylinders. Der Querschnitt der Ankeraufnahme weicht bevorzugt vom Kreisrunden ab, um eine Verdrehsicherung des Ankers zu bewirken. Beispielsweise ist der (Innen-)Querschnitt rechteckförmig oder besteht aus zwei parallelen geraden Flächen sowie zwei sich gegenüberliegenden Halbkreisflächen. Die Außenkontur ist dieser Querschnittsfläche entsprechend komplementär ausgeführt. Damit ist der Anker in Längsrichtung der Führungshülse verschiebbar, jedoch gegen Verdrehen gesichert.
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Die Befestigungslasche weist dabei mindestens eine Bohrung zum Einbringen eines Befestigungsmittels, insbesondere einer Knochenschraube, auf.
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Zusätzlich dazu ist die Befestigungslasche bei einer zweckmäßigen Fortbildung mit mindestens einer Sollbiegestelle für intraoperatives Anformen versehen. Dadurch ist die Befestigungslasche auf die individuell vorliegende Femurform anpassbar.
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Für extramedulläre Osteosynthesen und/oder Umstellungsosteotomien bei hüftgelenksnahem Frakturen und/oder Fehlstellungen weist die Befestigungslasche eine dafür erforderliche vergrößerte Länge auf.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahme des Kraftträgers als ein intramedullärer Nagel ausgebildet.
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Der Anker weist bei einer Ausführungsform einen distalen Gleitschaft und einen im Querschnittsprofil schneidenartigen Spitzenabschnitt mit einer durch den Gleitschaft verlaufenden Bohrung zur Aufnahme des Tragschraubenschaftes auf. Der distale Gleitschaft ist für eine gleitende Bewegung im Kraftträger bzw. in der Führungshülse, vorgesehen, während die Bohrung im Gleitschaft den Tragschraubenschaft gleitend aufnimmt.
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Der Spitzenabschnitt des Ankers bzw. der Klinge kann kanüliert sein und im Bereich des Schraubengewindes unterbrochen ausgebildet werden. Dadurch kann über eine zentrale Trageschraube der Anker bzw. die Klinge eingebracht werden.
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Weiterhin kann bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Anker in Form eines Hüftkopfadapters ausgebildet sein, wobei dieser im Bereich des Spitzenabschnitts einen Hüftkopfabschnitt aufweist. In diesem Fall ist zwischen dem Hüftkopfabschnitt und dem Gleitschaft ein Kragenabschnitt für eine abstützende Lagerung des Hüftkopfadapters auf dem Kraftträger vorgesehen.
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Das Femurkopf-Implantat weist zusätzlich auf der das Knochengewebe berührenden Oberfläche des Gleitkastens eine osteophile Struktur und/oder eine osteophile und/oder biologisch funktionelle Beschichtung auf. Diese verbessert die Osteosynthese in der unmittelbaren Umgebung des Implantates.
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Weiterhin weist der Gewindeabschnitt der Tragschraube mindestens eine Querbohrung in Verbindung mit einer innerhalb der Tragschraube verlaufenden axialen Längsbohrung aufweist. Dadurch wird ein Drainagekanal zum Ableiten von sich im Hüftkopf ansammelnden Flüssigkeiten gebildet.
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Der Gewindeabschnitt der Tragschraube weist an dessen Spitze mindestens eine Einfräsung zur Ausbildung einer Selbstschneide auf. Hierdurch wird der Vortrieb in das Knochengewebe erleichtert, wobei das Knochengewinde durch den Gewindekopf eingeschnitten wird.
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Der Gewindeabschnitt der Tragschraube kann an dessen Spitze eine Unterbrechung aufweisen, wenn der Anker bzw. die Klinge als Doppel-T-Profil ausgebildet ist. Die Unterbrechung der Gewindegänge der Tragschraube kann dabei beispielsweise V-förmig, U-förmig, rechteckig oder rund ausbildet sein.
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Das Femurkopf-Implantat soll im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die 1 bis 6. Für gleiche oder gleich wirkende Teile werden die selben Bezugszeichen verwendet.
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Es zeigt:
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1a eine beispielhafte Anordnung aus Tragschraube, Anker und zylindrischer Führungshülse mit einer extramedullären Befestigung am Femurschaft,
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1b eine weitere beispielhafte Anordnung aus Tragschraube, Anker und zylindrischer Führungshülse mit einer extramedullären Befestigung am Femurschaft in einer anderen perspektivischen Darstellungsform;
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2a eine Ansicht der Tragschraube gemäß erster Ausführungsform;
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2b eine Ansicht des Tragschraubenschafts der Tragschraube gemäß erster Ausführungsform;
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3 eine Ansicht der zylindrischen Führungshülse mit einer extramedullären Befestigung am Femurschaft und unrundem Innenquerschnitt;
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4 eine Ansicht des Ankers bzw. der Klinge mit Spitzenabschnitt und unrunder Außenkontur, welche zum unrunden Innenquerschnitt der Führungshülse komplementär ist;
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5 eine Darstellung eines Hüftkopfadapters und dessen Zusammenbau mit der Führungshülse; L
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6 eine Ansicht des Hüftkopfadapters mit Führungshülse aus 5 in einer intramedullären Position.
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7 eine Darstellung der Tragschraube mit unrundem Schaftquerschnitt und Schneidgewindeabschnitt;
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8 eine Detaildarstellung der Tragschraube mit erkennbarer rechteckförmiger Schaftquerschnittgestaltung;
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9 das schaftseitige Ende der Tragschraube mit dort erkennbarem Innengewinde;
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10 den Spitzenabschnitt des Ankers mit unrundem Innenprofil und Schlüsselfläche, welche mit dem des Schraubenschafts der Tragschraube korrespondiert;
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11 eine Detaildarstellung des unrunden Außenprofils des Ankers am klingenfernen Ende sowie dem Innengewinde am Schaftende;
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12 eine perspektivische Darstellung des Ankers mit Klinge und eingeschobener Tragschraube mit erkennbarer Zuordnung der unrunden Querschnitte bzw. Schlüsselflächen zur Führung der Tragschraube innerhalb des Ankers und zur Möglichkeit des Einschlagens der Klinge entlang bzw. über den Gewindeabschnitt (Schneidgewindeabschnitt) der Tragschraube und
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13 eine perspektivische Darstellung der Verbindungsschraube, welche die mechanische Kopplung zwischen dem Innengewinde der Tragschraube (siehe 9) und dem Innengewinde im Anker (11) herstellt.
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1a und 1b zeigen ein beispielhaftes Femurkopf-Implantat in verschiedenen Ansichten. Das Implantat besteht aus einer Tragschraube A, einer zylindrischen Führungshülse B, einem Anker C und einer Befestigungslasche 8 am distalen Ende, die ineinander in Richtung der Längsachse der gesamten Anordnung mit einem geringen Spiel gleitend gelagert sind. Die Befestigungslasche 8 ist, wie in 1b ersichtlich, zusätzlich mit einer Bohrung 9 versehen, durch die zusätzliche Befestigungsmittel, beispielsweise Knochenschrauben. Außerdem ist die Befestigungslasche 8 über eine Sollbiegestelle 11 intraoperativ an die individuell vorliegende Knochenform anformbar.
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Die 2 zeigt eine Tragschraube in Einzelansicht. Die Tragschraube weist einen Gewindeabschnitt 1 und einen sich daran anschließenden Tragschraubenschaft 2. Der Tragschraubenschaft ist zylindrisch geformt. Der Gewindedurchmesser beträgt etwa 7 bis 13, vorzugsweise 10 bis 12 Millimeter, während die Gewindelänge etwa 10 bis 30, vorzugsweise 15 bis 25 Millimeter beträgt. Der Gewindeabschnitt weist zudem zwei gegenüberliegende Längsnuten auf, die den Gewindegang unterbrechen, um den Anker mit Doppel-T-Profil aufzunehmen. Diese Unterbrechungen im Gewindeabschnitt können beispielsweise V-förmig ausgebildet sein.
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Die Tragschraube weist in ihrer gesamten Länge eine durchgehende Längsbohrung auf. Diese ist im Bereich des Gewindeabschnittes mit mindestens einer Querbohrung 5 verbunden und bildet eine Drainageeinrichtung zur Druckminderung im Hüftkopf aus. Damit wird das Risiko einer Hüftkopfnekrose, insbesondere bei Schenkelhalsfrakturen, minimiert und ein Druckabbau bei Ansammlung von Flüssigkeit im Hüftkopf bewirkt.
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Durch eine Reihe von Einfräsungen 6 auf dem Gewinde ist eine Selbstschneide für das Knochengewinde ausgebildet. Zum Eingreifen eines Drehwerkzeugs beim Vortreiben der Tragschraube dient ein am anderen Ende des Tragschraubenschaftes angeordneter Innensechskant 6a, wie in 2b dargestellt. Zum Eindrehen einer Kompressionsschraube oder eines anderen Kompressionsinstrumentes ist in der Längsbohrung innerhalb des Tragschraubenschaftes hinter dem Innensechskant ein hier verdecktes Innengewinde 6b vorgesehen.
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Die 3 zeigt eine zylindrisch geformte Führungshülse B mit einem hohlen Innenraum 7 zur Aufnahme des Ankers, an deren distalen Ende die Befestigungslasche 8 angebracht ist. Die Befestigungslasche ist zusätzlich mit einer Bohrung 9 versehen. Für eine verbessere Osteointegration kann die im Knochen befindliche Oberfläche der Führungshülse B mit einer osteophilen Struktur versehen bzw. mit osteophilen und/oder biologisch funktionellen Substanzen beschichtet sein.
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Die 4 zeigt einen beispielhaften Anker C. Der Anker besteht aus einem Spitzenabschnitt 12, dessen Querschnittsprofil als Doppel-T ausgeführt ist, und einem Gleitschaft 13. Der Gleitschaft ist so bemessen, dass er in der Ankeraufnahme 7 der Führungshülse B mit einem geringen Spiel gleitfähig gelagert ist. Eine Ankerbohrung 14 dient einer gleitenden Lagerung des Tragschraubenschaftes 2.
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Der Anker bzw. die Klinge mit dem Querschnittsprofil eines Doppel-T wird über die zentrale Tragschraube wird eingebracht. Dazu muss der Anker zentral kanüliert und im Bereich der Schraubengewinde unterbrochen sein. Zur Aufnahme des Doppel-T-Profils im Bereich der Schraubenspitze müssen die Gewindegänge, wie in 2 dargestellt, unterbrochen sein. Das Doppel-T der Klinge kann dann im Bereich der Schraubenspitze beim Eintreiben der Klinge sozusagen auf dem Schraubenkern gleiten. Gleichzeitig überträgt jedoch der Schraubenkern im postoperativen Verlauf die einwirkenden Kräfte, so wie bei einem geschlossenen Doppel-T-Profil.
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Der Vorteil des bevorzugten Querschnittsprofils des Ankers in Doppel-T-Ausprägung besteht darin, dass dieses in einer Ebene (ventrodorsal) kleiner als der Außendurchmesser des Schraubgewindes und in der zweiten Ebene (kraniocaudal) der Außendurchmesser zwar größer als der Schraubendurchmesser ist, aber wegen der beidseitigen Aussparungen im Schraubengewinde relativ klein gehalten werden kann. Dadurch passt sich die Geometrie des Implantates der anatomischen Form des Schenkelhalses (ovaler Querschnitt) bei rotationsstabiler Verankerung optimal an. Aufgrund der genannten Konstruktionsmerkmale kann der Gesamtquerschnitt des Implantats im Bereich des Schenkelhalses und des Hüftkopfs verhältnismäßig klein gehalten werden und kann daher auch bei eher kleinwüchsigen Individuen ohne nachteilige Kompromisse in Bezug auf Verankerung und Belastbarkeit angewendet werden.
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Zum Einbringen des Gesamtimplantats werden drei Führungsdrähte verwendet. Der zuerst einzubringende caudale Führungsdraht wird streng entlang des Adam'schen Bogens eingebracht. Mit diesem Draht wird bereits zu Beginn der Operation die endgültige Lage des Implantats festgelegt. Der Einbringwinkel dieses Führungsdrahtes kann mit einem entsprechend konzipierten Zielgerät individuell gewählt werden, so dass der anatomisch vorgegebene CCD-Winkel, die von Fall zu Fall unterschiedliche Fraktursituation und das Repositionsergebnis berücksichtigt werden können. Der zweite über ein Zielgerät streng parallel dazu verlaufende Draht dient als zentraler Führungsdraht zum Aufbohren des Implantatlagers und zum Einbringen des zentralen Kraftträgers. Ein dritter, ebenfalls wiederum weiter kranial und parallel gelegener Führungsdraht, der ebenfalls über ein Zielgerät eingebracht wird, dient der Rotationssicherung (Sicherung des Repositionsergebnisses) während der einzelnen operativen Schritte.
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Weiterhin ist auch das Aufsetzen eines Hüftkopfadapters 20 möglich. Bei einer entsprechenden Indikation, z. B. einem geriatrischen Patienten mit einer nach der Versorgung der Oberschenkelhalsfraktur wahrscheinlich eintretenden Hüftkopfnekrose, kann durch einen zweiten minimalinvasiven Eingriff diese verletzungsimmanente Komplikation durch einen Hüftkopfersatz behandelt und der wesentlich größere traumatisierendere Eingriff der Metallentfernung bei gleichzeitigem endoprothetischen Ersatz vermieden werden. 5 zeigt ein diesbezügliches Beispiel.
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Bei diesem Beispiel wird in die zylindrische Führungshülse B ein Hüftkopfadapter 20 eingebracht. Die so gebildete Anordnung dient als Hüftgelenkendoprothese. Der Adapter weist unterhalb des Kugelkopfes 20a einen umlaufenden Kragen 19 auf, der sich auf die Führungshülse abstützt.
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6 zeigt den in 5 gezeigten Hüftkopfadapter 20 mit Führungshülse B in seiner Position. Der ursprüngliche jenseits des Frakturspaltes in proximaler Richtung gelegene nekrotische Teil des Hüftkopfes wurde zusammen mit der ursprünglichen Tragschraube und dem ursprünglichen Anker entfernt. Anstelle eines ursprünglichen Ankers ist nun der gezeigte Hüftkopfadapter 20 mit einer künstlichen Hüftkugel 20a in der im Knochen verbliebenen Führungshülse eingesetzt.
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Die 7 und 8 zeigen die Abbildung einer Tragschraube gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei der erkennbare Außengewindeabschnitt 1 als Knochenschraube ausgebildet ist und der Schaft 2 einen unrunden Querschnitt besitzt. Der unrunde Querschnitt kann z. B. rechteckförmig gewählt sein mit entsprechenden Rechteckflächen, die als Schlüsselflächen realisierbar sind.
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Die 9 zeigt das schaftseitige Ende der Tragschraube mit dort befindlichem Innengewinde zur Aufnahme eines im Durchmesser entsprechend angepassten Abschnitts einer Verbindungsschraube (siehe 13).
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Die 10 lässt den Spitzenabschnitt der Klinge bzw. des Ankers ersichtlich werden. Zwischen den sich V-förmig aufspreizenden Klingen ist auf den zueinander weisenden Flächen eine Abflachung im Sinne einer Schlüsselfläche vorhanden, die mit dem Außenprofil des Schafts der Tragschraube korrespondiert. Diesbezüglich ist eine Verdrehsicherung und Führung des Schaftendes der Tragschraube gewährleistet.
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Wie die 11 deutlich macht, ist das Außenprofil der Klinge bzw. des Ankers vom Kreisrunden abweichend und z. B. rechteckförmig realisiert. Analog ist die Ausgestaltung des Außenprofils im Sinne eines angeschnittenen Zylinders mit Schlüsselflächen denkbar. Die 11 zeigt auch das Innengewinde des Ankers am dem Spitzenabschnitt gegenüberliegenden Ende.
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Die 12 macht deutlich, wie die Orientierung der Schlüsselflächen zueinander erfolgt, um ein Einschlagen der Klinge, d. h. des Ankers mit Spitzenabschnitt entlang der bzw. über die Tragschraube in den Knochen hinein zu bewerkstelligen.
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Die 13 zeigt perspektivisch die Verbindungsschraube, welche eine Kopplung zwischen dem Anker und der Tragschraube ermöglicht.
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Durch die gezeigte Ausbildung gemäß zweitem Ausführungsbeispiel ergibt sich eine gewünschte Rotationsstabilität. Weiterhin erfolgt eine Dynamisierung durch Gleiten des Schraubankers bzw. der Klinge im Kraftträger. Die Klinge sichert darüber eine Rotationsstabilität im Knochen. Die Möglichkeit der Frakturkompression durch die ausreißfeste Verankerung der Schraube im Knochen ist gegeben. Hierzu ist die Ankopplung eines Kompressionsinstruments am Innengewinde der Tragschraube am entsprechenden Schraubenende gemäß 9 realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Tragschraube
- 1
- Gewindeabschnitt
- 2
- Tragschraubenschaft
- 3
- Längsnuten
- 5
- Querbohrung
- 6
- Einfräsung
- 6a
- Innensechskant
- 6b
- Innengewinde (verdeckt)
- B
- Führungshülse
- 7
- Ankeraufnahme
- 8
- Befestigungslasche
- 9
- Bohrung
- 11
- Sollbiegestelle
- C
- Anker
- 12
- Spitzenabschnitt
- 13
- Gleitschaft
- 14
- Ankerbohrung
- 19
- umlaufender Kragen
- 20
- Hüftkopfadapter
- 20a
- künstliche Hüftkugel
