DE2610922A1 - Schaft fuer kniegelenk-endoprothesen - Google Patents

Schaft fuer kniegelenk-endoprothesen

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DE2610922A1 DE19762610922 DE2610922A DE2610922A1 DE 2610922 A1 DE2610922 A1 DE 2610922A1 DE 19762610922 DE19762610922 DE 19762610922 DE 2610922 A DE2610922 A DE 2610922A DE 2610922 A1 DE2610922 A1 DE 2610922A1
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    • A61F2002/3631—Necks with an integral complete or partial peripheral collar or bearing shoulder at its base

Description

Patentanwllt»
Dr. Hußo Wilcken . ft
Dipl.-lng. Thorn·« Wilcken ι '3l "W*
Dipl.-Cho.-n. Dr. Wolfgang Laufe* if 2610922
24 LCbucK, Brt.it· Straß· 52-64
Anmelder: Sanitätshaus Schutt' & Grundei Werkstätten für Orthopädie-Technik, 2400 Lübeck/ Wahmstr. 41
Schaft für Kniegelenk-Endoprothesen
Die Erfindung betrifft einen Schaft für Kniegelenk-Endoprothesen, der bei Implantation der Prothese in einen in der Spongiosa und im Mark des schaftaufnehmenden Knochens vorbereiteten Raum eingesetzt wird.
Die bekannten Schäfte von Kniegelenk-Endoprothesen sind im Querschnitt quadratisch oder annähernd quadratisch mit oder ohne Längsprofilierungen ausgebildet, enden mehr oder weniger spitz auslaufend und weisen eine über ihre Länge gleichbleibende, relativ geringe -· Stärke von z.B. 8-10 mm und eine Länge auf, die das -15- bis 2ofache der Schaftstärke beträgt. Bei implantierten Prothesen mit derartigen Schäften ragen diese sehr weit in die Markhöhle des Oberschenkelbeins und des Schienbeins eines Menschen hinein. Um eine ausreichende Verankerung der Schäfte in der Spongiosa und in der Markhöhle zu erzielen, werden die Schäfte unter Verwendung von Zementiermasse eingesetzt.
Nachteilig bei Kniegelenk-Endoprothesen mit diesen bekannten Schäften ist, daß die Schäfte relativ lang sind und spitz auslaufen, wodurch sie beim Implantieren häufig das die Knochenmarkhöhle umgebende Knochenmaterial beschädigen, obwohl sie gemäß der leichten
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Krümmung der Knochens entsprechend gebogen ausgebildet sind. Aufgrund ihrer leichten Krümmung sind sie nur schwer oder nicht zentrisch in den Knochen einzusetzen, so daß eine exakte Lage der zu implantierenden Endoprothese nur schwierig zu erzielen ist. Ferner haben profilierte Schäfte den Nachteil, daß bei einer Entfernung der Prothesen die Schäfte nur unter Beschädigung des kniegelenkseitigen Endabschnittes der Oberschenkel- und des Schienbeins herauszulösen sind. Mit dem Herauslösen ist ein Verlust an Knochensubstanz verbunden. Schäfte mit quadratischem oder annähernd quadratischem Querschnitt gewährleisten keine ausreichende Drehsicherheit der implantierten Kniegelenkprothese, und zwar insbesondere während der Operationsphase des Einzementierens,
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von im Oberschenkel- und Schienbein zu implantierenden Schäften für Kniegelehk-Eridoprothesen, wobei die Schäfte genau und verdrehungssicher implantierbar sind, eine Beschädigung des Knochens vermeiden und auf einfache Weise leicht aus dem Knochenmaterial wieder herauslösbar sind.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei dem einleitend angeführten Schaft die Außenkontur des sich vorzugsweise zu seinem freien Ende hin verjüngenden Schaftes zumindest über einen Teil oder über Teile der Schaftlänge dem Markhöhlenquerschnitt des schaftaufnehmenden Knochens angepaßt ist.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes nach der Erfindung ist der Schaft als von der übrigen Kniegelenk-Endoprothese gesondertes Teil ausgebildet und in seinem kniegelenkseitigen Endbereich mit einer axialen Konusbohrung zur Aufnahme eines Konuszapfens des Prothesengelenkteiles versehen. Vom Grunde der Konusbohrung geht ein axiales Gewindeloch aus, mit dem ein Entfernungswerkzeug in Eingriff bringbar ist. Das gelenkseitige Ende des Schaftes weist einen flanschartigen Kragen mit Stützflächen auf.
Ein Schaft nach dieser Lösung ist relativ kurz ausgebildet und gewährleistet eine verdrehungssichere und zentrische Einsetzung in den Knochen, da seine Außenkontur im Querschnitt der Markhöhlenquer schnittsform des Oberschenkel- oder Schienbeins angepaßt ist.
Ferner vermeidet er eine Beschädigung des Knochens und läßt sich
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auch leicht aus dem Knochen herauslösen, da er außer seiner relativ kurzen Länge sich bis zu seinem freien Ende hin vorzugsweise gleichmäßig verjüngt. Der Schaft ist in seiner Stärke an jeder Stelle um so viel kleiner ausgebildet, daß zwischen ihm und dem verbleibenden Knochenmaterial ein Spielraum gegeben ist, um individuelle Knochenunterschiede berücksichtigen zu können sowie über ausreichend Platz für den der Verankerung des Schaftes dienenden Zement zu verfügen.
Der sich stetig verjüngende Abschnitt des erfindungsgemäß anatomiegerecht ausgebildeten Schaftes weist eine Länge von vorteilhaft 8 cm auf. Dies ermöglicht die Anwendung eines einheitlichen Schafttyps, da nunmehr eine Rücksichtnahme auf die
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individuelTen Unterschiede des Oberschenkel- und Schienbeins entfällt. Die Verankerung des Schaftes erfolgt nach dem Prinzip der konischen Verklemmung. Grundsätzlich weist der Schaft eine glatte Oberfläche auf, so daß er sehr leicht wieder herausgelöst werden kann, indem ein entsprechendes Werkzeug in das erwähnte Gewindeloch des Schaftes geschraubt wird und dieser z.B. durch Zurückschlagen gegen das Werkzeug entfernt wird. Die Grundfrom des erfindungsgemäßen Schaftquerschnittes ist auch dann maßgeblich, wenn der ScJhaft zur zementlosen Verankerung im Knochenrohr mit Tragflächen oder anderen Einrichtungen zur Verankerung versehen wird.
Die Erfindung ist nachstehend mit Bezug 'auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 im Axialschnitt eine Ausführungsform eines Schaftes für das Oberschenkelbein,
Figur 2 u. 3 Ansichten gemäß den Pfeilen A und B,
Figur 4 im Axialschnitt eine Ausführungsform eines Schaftes für -das linke Schienbein,
figur 5 u.. 6 Ansichten gemäß den Pfeilen C und D,
Figur 7 einen in das Schienbein implantierter Schaft nach der Erfindung,
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Figur 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Figur 7,
Figur 9 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaftes.
In den Figuren 1 und 2 sind erfindungsgemäß Schäfte für eine Kniegelenk-Endoprothese dargestellt, wobei der Gelenkteil der Prothese nicht gezeigt ist, weil er nicht Gegenstand der Erfindung ist. Die Schäfte sind vorliegend beispielsweise als vom Gelenkteil der Prothese gesonderte Teile ausgebildet; sie können jedoch auch feste Bestandteile des Gelenkteils sein.
■■:. t ■■.
In Figur 1 ist ein. Schaft 1 gezeigt, der in das Oberschenkelbein -. eingesetzt und als Femurschaft bezeichnet wird. Der dargestellte Femurschaft verjüngt sich über seine gesamte Länge, und zwar beginnend von seinem gelenkseitigen Ende 2 bei 3 bis zu seinem anderen Ende 4. Die Neigung der Verjüngung beträgt vorzugsweise 1 : 10. Die Querschnittsform des Schaftes 1 ist der Markhöhlenquerschnittsform des gelenkseitigen Endes des Oberschenkelbeins angepaßt, d.h. die Außenkontur des Schaftes folgt querschnittsmäßig im wesentlichen dem Umfangsverlauf der Markhöhlenwandflache des Oberschenkelbeins. In der praktischen Ausführungsform ergibt sich somit für den Femurschaft ein anatomiegerechter Querchnitt in Eiform, wie er mit Hilfe der ümrißlinien 5 und 6 in Figur deutlich gezeigt ist. Die Schaftaußenkontur ist jedoch in ihren Durchmessern kleiner als die entsprechenden Durchmesser des Mark-
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höhlenquerschnitts bzw. der Innenkontur der Knochenrinde (Corticalis), so daß genügend Spielraum zwischen dem Schaft und dem Knochenmaterial gegeben ist, um individuelle Knochenunterschiede zu berücksichtigen und Platz für Verankerungszement zu erhalten.
Da der Schaft mindestens so lang ist, daß er mit seinem Endbereich in die Markhöhle des Oberschenkelbeins hineinragt, gewährleistet die vorgeschlagene anatomiegerechte Ausbildung des Schafteendes 4 beim Einsetzen des Schaftes in den Knochen eine anatomiegerechte Implantation des Schaftes, d.h. der Schaft kann sicher in richtiger Drehstellung eingesetzt werden, weil sein Ende im Querschnitt mit der Markhöhlenquerschnittsform unter Berücksichtigung des erwähnten Spielraums übereinstimmt. Aufgrund des erwähnten Spielraums ist eine gewisse Verdrehung des Schaftes nach beiden Richtungen möglich, weswegen er mit einer Ausrichtungsmarkierung versehen ist.
Der Schaft 1 weist an seinem Ende 4 eine als tragende Fläche dienende Endfläche 7 auf, die senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zur Längsachse 8 des Schaftes verläuft. Das gelenkseitige Schaftenede "2 weist einen flanschartigen Kragen 9 auf, der im Um- riß oval ausgebildet ist (Figuren 2 und 3)und im wesentlichen zwei sichelförmige Stützflächen 10 besitzt. Der Kragen läßt sich einwandfrei· in das Knochenmaterial einbetten und verhindert über seine Stützflächen ein unerwünschtes Absinken des Schaftes in die Knochenbälkchen des Oberschenkelbeins während der Implantation.
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Ein Absinken des Schaftes während der Implantation würde eine Lockerungsgefahr für den nach dem 'Prinzip der konischen Verklemmung verankerten Schaft zur Folge haben.
In bezug auf die ebene Stirnfläche 11 am gelenkseitigen Schaftende 2 verläuft die Längsachse 8 des Schaftes 1 und damit der Schaft geneigt. Der Neigungswinkel alpha gegenüber der_Lotrechten in Figur 1 beträgt vorzugsweise 5°. Damit ist der axiale Verlauf eines implantierten Schaftes dem natürlichen Verlauf des Oberschenkelbeins angepaßt. In Figur 1 ist ein Feinurschaft für das linke Oberschenkelbein dargestellt.
Gelenkseitig ist der Schaft 1 mit einer zentralen Aussparung 13 versehen, von der eine Konusbohrung 14 etwa axial in den Schaft hineinverläuft. Gemäß Figur 1 fällt die Mittelachse mit der Konusbohrung 14 vorzugsweise mit der Lotrechten 12 zusammen, so daß der nicht gezeigte Konuszapfen des Prothesengelenkteiles, der zwecks Befestigung des Gelenkteiles mittels Klemmung in der Konusbohrung gehalten wird, axial verlaufend am Gelenkteil angeordnet werden kann, wodurch die Herstellung des Gelenkteiles vereinfacht ist. Alternativ kann jedoch die Mittelachse der Konusbohrung mit der Längsachse 8 zusammenfallen. Vom Grunde der Konusbohrung 14 dringt ein Gewindeloch weiter in das Innere des Schaftes 1 ein, das gewunschtenfalls die Endfläche 7 durchstoßen kann. Das Gewindeloch dient zur formschlüssigen Aufnahme eines Werkzeuges, mit dem der Schaft im Bedarfsfalle aus deöl Knochen entfernt wird. Vorteilhaft deckt sich der Verlauf des
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Gewindeloches mit dem der Schaftlängsachse 8.
Weiterhin sind auf der Stirnfläche 11 des Schaftendes 2 Markierungen 16 angebracht, z.B. in Form von Einkerbungen, mit denen entsprechende Gegenmarkierungen des Prothesengelenkteiles in Überdeckung zu bringen sind, um das Gelenkteil sicher ausgerichtet in dem Schaft 1 festsetzen zu können. Die Markierungen 16 können auch dazu benutzt werden, um die weiter vorstehend erwähnte Ausrichtung des Schaftes vornehmen zu können.
Die zweite Ausführungsform nach den Figuren 4, 5 und 6 zeigt einen Schaft 17, der in das linke Schienbein eines Menschen eingesetzt und als Tibiaschaft bezeichnet wird. Er ist im Prinzip genauso gestaltet wie der Femurschaft 1, so daß auch für ihn die bisher verwendeten Bezugsziffern gelten. Die erste Abweichung, gegenüber dem"' Schaft 1 besteht darin, daß die Querschnittsform des Schaftes 1 nicht eiförmig, sondern entsprechend dem Verlauf der Markhöhlenwandfläche des Schienbeins in Form eines unregelmäßigen Dreiecks mit abgerundeten Ecken und mehr oder weniger nach außen gewölbten Seiten ausgebildet ist, wie Figur 5 deutlich zeigt.Die Umrißlinien 18 und 19 deuten hier den Verlauf der Außenkontur des Tibiaschaftes an.Auch dieser Schaft verjüngt sich beispielsweise stetig und geradlinig über seine gesamte Länge, wobei ebenfalls eine Verjüngungsneigung von 1 : 10.vorzugsweise angewendet wird.
Weitere Abweichungen bestehen darin, daß der Tibiaschaft entsprechend dem natürlichen lotrechten Verlauf des Schienbeins relativ zu seiner gelenkseitigen Stirnfläche 11 nicht geneigt verläuft. Auch die Konus-
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bohrung 14 verläuft koaxial zum Gewindeloch 15.
Es wurde festgestellt, daß eine Schaftlänge ohne den Kragen 9 von etwa 8 cm bei einem größten Schaftdurchmesser von etwa 3 cm bei 3 bzw. 18 ausreicht. Die Verjüngungsneigung des z.B. aus für Implantierzwecke genormten Stahl bestehenden Schaftes 1 bzw. 17 beträgt wie schon erwähnt vorzugsweise 1 : 10. Der ovale Kragen 9 hat einen großen Durchmesser von etwa 5 cm und einen kleinen Durchmesser von etwa 3 cm. Die vorzugsweisen Maße für die Konusbohrung betragen 16 mm für den Basisdurchmesser bei einer Tiefe von 27 mm. Die Verjüngungsneigung beträgt vorzugsweise auch hier 1 : 10.
Figur 7 zeigt einen in das Sdhienbein 20 einzementierten Tibiaschaft 17. Das Kniegelenkende des Schienbeins ist zunächst durch Abtrennen der Gelenkfläche geebnet worden.Mit Hilfe einer auf die geschaffene Ebene 21 aufgelegten Schablone mit einer Durchbrechung entsprechend der erforderlichen Schaftquerschnittsform und eines Ausräumwerkzeuges wurde dann in der Spongiosa 22 und in der Markhöhle 23 des Schienbeins 20 ein Hohlraum geschaffen, dessen Wände mit Zementiermasse 24, z.B. Acrylzement, ausgekleidet wurden. Anschließend wurde der Tibiaschaft 17 in den Hohlraum so eingesetzt, und angedrückt, daß seine gelenkseitige Stirnfläche 11 mit der vorerwähnten Ebene 21 des Schienbeins 20 fluchtet. Es ist deutlich zu erkennen, daß zwischen dem Schaft 17 und dem Knochenmaterial ausreichend Spielraum für die Zementmasse 24 verblieben ist.
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Die Querschnittsdarstellung gemäß Figur 8 zeigt deutlich die anatomiegerechte Winkellage des implantierten Schaftes 17 relativ zum Umfangsverlauf der Wandfläche 23a der Markhöhle 23 des Schienbeins 20. .
Obwohl die Außenkontur des Schaftes 1 bzw. 17 als sich geradlinig verjüngend dargestellt und beschrieben ist, kann sie auch sich bogenförmig verjüngend ausgebildet sein. Anstatt ebenmäßig und glatt zu verlaufen, kann sie auch mit Erhebungen und/oder Vertiefungen versehen sein. Z.B. können an sich bekannte, sägezahnartige Profilierungen angewendet werden, wobei jedoch die um den Schaft verlaufenden Scheitel der Zähne den erfindungsgemäßen Umfangsverlauf der Schaftquerschnittsform aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Schaft ferner auch mit einer Klemmeinrichtung versehen sein, die ein radiales Auseinanderdrücken von Schaftteilen erlaubt. Eine derartige Einrichtung 27 ist z.B. in Figur 9 dargestellt. Sie besteht aus einer vorteilhaft axial im Gewindeloch 15 angeordneten Schraube 28 und aus einem Druckkonus 29, der von der Schraube angezogen wird, um eine radial nach außen wirkende Klemmkraft zu erzeugen. Während der Kopf 30 der Schraube 28 in einer sich an das innere Ende der Konusbohrung 14 mit ausreichend Spiel für den Kopf 30 anschließenden Senkung 31 liegt, greift der Konus 29 in einen Konussitz 32 am freien Ende 4 des Schaftes ein. Der Schaft ist im Bereich seines freien Endes 4 mit axialen Schlitzen 33 versehen, um radial nachgiebig zu sein.
In weiterer Abänderung kann auch so vorgegangen werden, daß sich die erfindungsgemäße Schaftquerschnittsform nur über einen Abschnitt oder über mehrere, einen Abstand voneinander aufweisende
Abschnitte der Schaftlänge erstreckt. Ferner kann der Schaft auch als Teleskopschaft ausgebildet sein, wobei er mindestens zwei Teleskopteile umfaßt.Bei der Implantation werden die im Querschnitt erfindungsgemäß ausgebildeten Teleskopteile dann in axialer Richtung in den Knochen getrieben, wo sie eine Klemmverbindung mit dem Knochen herstellen können, wobei sie jedoch untereinander in Verbindung bleiben.
Wird die Außenkontur des Schaftes profiliert ausgebildet und/oder soll der Schaft in anderer Weise, wie es vorstehend angedeutet ist, festgesetzt werden, so kann auf die Verwendung von Zementiermasse verzichtet werden, weil die Profilierungen tragende Flächen bilden und insgesamt von sich regenerierendem Knochenmaterial umwachsen werden bzw. weil auf die angedeutete Weise eine genaue Fixierung des Schaftes möglich ist.
Obwohl der Schaft als sich bis zu seinem freien Ende 4 verjüngend beschrieben ist und vorzugsweise auch so verwendet wird, ist es jedoch als Grenzfall auch denkbar, daß er über seine Länge eine gleichbleibende Dicke aufweist, wobei er natürlich die vorstehend erläuterte erfindungsgemäße Querschnittsform aufweist. Daher soll auch dieserAußenkonturverlauf des Schaftes vom Schutz miterfaßt sein. Der erfindungsgemäße Schaft für die Gelenk-Endoprothesen ist somit entsprechend der normalen Anatomie des gelenknahen Endes des Oberschenkel- und des Schienbeins im Querschnitt anatomiegerecht geformt .
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• *6 .
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Claims (13)

  1. Patentanwälte
    ^:':1^ 15. März 1976
    Di 1.C- -j . ο·.. . .:■'■' -»Ί Laufer 26109??
    Anmelder: Sanitätshaus Schutt & Grundei Werkstätten für
    Orthopädie-Technik, 2400 Lübeck, Wahmstr. 41
    Ansprüche
    ( 1. \Schaft für Kniegelenk-Endoprothesen, der bei Implantation der Prothese in einen in der Spongiosa und im Mark des schaffcaufnehmenden Knochens vorbereiteten Raum eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des sich vorzugsweise zu seinem freien Ende (4) hin verjüngenden Schaftes (1;17) zumindest über einen Teil oder über Teile der Schaftlänge dem Markhöhlenquerschnitt des schaftaufnehmenden Knochens angepaßt ist.
  2. 2. Schaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als
    von der übrigen Kniegelenkendoprothese gesondertes Teil ausgebildet ist und daß in seinem gelenkseitigen Endbereich (2) eine axiale Konusbohrung (14) zur Aufnahme eines Konuszapfens des Prothesengelenkteiles vorgesehen ist.
  3. 3. Schaft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Grunde der Konusbohrung (14) ein axiales Gewindeloch (15) ausgeht.
  4. 4. Schaft nach den. Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sein gelenkseitiges Ende (2) einen flanschartigen Kragen (9) mit Stützflächen (10) aufweist.
  5. 5. Schaft nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gelenkseitige Ende der Konusbohrung (14) in eine erweiterte
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    Aussparung (13) des Schaftes (1; 17) einmündet.
  6. 6. Schaft nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnfläche (11) des gelenkseitigen Schaftendes (2) Markierungen (16) angebracht sind, mit denen entsprechende Gegenmarkierungen der übrigen Prothese in Überdeckung zu bringen sind.
  7. 7. Schaft nach den Ansprüchen 2 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß seine Längsachse (8) relativ zu seiner gelenkseitigen ebenen Stirnfläche (11) geneigt verläuft, vorzugsweise im Winkel von 85° .
  8. 8. Schaft nach den Ansprüchen 1 oder 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (5,6; 18,19) des Schaftes (1 bzw. 17) im Querschnitt kleiner ist als der Markhöhlenquerschnitt
    bzw. des du-cn die Innenkontur der Knochenrinde gebildeten Querschnittes des schaftaufnehmenden Knochens.
  9. 9. Schaft nach den Ansprüchen 1 oder 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sein vom gelenkseitigen Ende (2) abgewandtes Ende (4) durch eine vorzugsweise senkrecht zu seiner Längsachse (8) verlaufende Endfläche (7)begrenzt ist.
  10. 10. Schaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er auf seiner Außenkontur Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweist.
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  11. 11. Schaft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er
    in an sich bekannter Weise auf seiner Außenkontur sägezahnartig profiliert ist, derart, daß die umlaufenden Scheitel der Zähne dem Verlauf der jeweiligen Markhöhlenumgrenzung des schaftaufnehmenden Knochens mit radialem Abstand folgen.
  12. 12. Schaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er im Bereich seines freien Endes (4) axial geschlitzt ausgebildet und mit einer Klemmeinrichtung (27) versehen ist, die vorzugsweise aus einer im Schaft koaxial gelagerten Zugschraube (28) und aus einem von der Schraube anziehbaren, dabei den geschlitzten Schaftbereich auseinanderdrückenden Druckkonus (29) besteht.
  13. 13. Schaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mindestens zwei teleskopisch zueinander bewegbaren Teilen besteht.
    709838/0256
DE2610922A 1976-03-16 1976-03-16 Schaft für den Femurteil einer Knieglenk-Endoprothese Expired DE2610922C3 (de)

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FR (1) FR2344273A1 (de)
GB (1) GB1557351A (de)

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