DE3838388A1 - Befestigungsvorrichtung - Google Patents
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- A61F2210/00—Particular material properties of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
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- A61F2210/0023—Particular material properties of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof using shape memory or superelastic materials, e.g. nitinol operated at different temperatures whilst inside or touching the human body, heated or cooled by external energy source or cold supply
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- A61F2210/0042—Particular material properties of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof using shape memory or superelastic materials, e.g. nitinol operated at different temperatures whilst inside or touching the human body, heated or cooled by external energy source or cold supply using a fluid, e.g. circulating
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kraftschlüssigen
Fixierung von Befestigungsabschnitten von Inplantaten und/
oder Osteosynthesematerialien in Knochen bzw. an Knochenwän
den.
Es ist bekannt, Befestigungsabschnitte von Endoprothesen so
wohl unter Verwendung von Zement als auch zementfrei einzu
setzen und zu fixieren, wobei aber in beiden Fällen das Pro
blem besteht, daß im Laufe der Zeit bedingt durch die erheb
lichen Beanspruchungen und auch bedingt durch Knochenverän
derungen Auslockerungseffekte auftreten. Als Folge davon
stellt sich nicht nur ein Festigkeits- bzw. Stabilitätsver
lust der Verbindung zwischen Prothese und Knochen sein, son
dern es treten auch ganz erhebliche Schmerzen auf, so daß
eine erneute Operation unvermeidbar wird und die dabei ent
stehenden Risiken in Kauf genommen werden müssen.
Es ist ferner bekannt, bei der Behandlung von Knochenbrüchen
sogenannte Marknägel zu verwenden, um eine gute gegenseitige
Ausrichtung von Knochenteilen in Axialrichtung zu gewährlei
sten. Um eine Relativverdrehung zwischen den Knochenteilen
zu verhindern muß mittels die Knochen durchsetzenden Querele
menten eine entsprechende Fixierung vorgenommen werden. Da
bei bereitet es Schwierigkeiten, unter Gewährleistung einer
exakten Knochenausrichtung die im Knochen anzubringenden Boh
rungen so exakt zu führen, daß jeweils genau im Marknagel
vorgesehene Aufnahmebohrungen fluchtend getroffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art in der Weise auszubilden, daß stets sichere
und exakte Befestigungen ermöglicht und auch nachträgliche
Beeinflussungen der Befestigungen ohne operativen Eingriff
möglich sind.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen
dadurch, daß der jeweilige Befestigungsabschnitt zumindest
zum Teil aus einem ein Formgedächtnis aufweisenden Material
besteht und ausgehend von einer Grundkontur durch Wärmeein
wirkung in wenigstens eine weitere Verspannkontur mit zumin
dest bereichsweise vergrößertem Außenumfang überführbar ist.
Wesentlich für die Erfindung ist die Integration von ein
Formgedächtnis aufweisenden Materialien in den jeweiligen Be
festigungsabschnitt, da es auf diese Weise möglich wird, die
Außenabmessungen des Befestigungsabschnitts durch Wärmeein
wirkung beispielsweise ein- oder mehrstufig zu verändern und
dadurch auch einen gezielten Nachspanneffekt zu ermöglichen,
und in weiteren Anwendungsfällen durch entsprechende Kühlung
Aufweiteffekte wieder rückgängig zu machen.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung liegt in
der entsprechenden Ausgestaltung des Befestigungsabschnittes
von Endoprothesen, bei denen insbesondere durch die Ausnut
zung des möglichen Nachspanneffektes Auslockerungseffekten
wirksam begegnet werden kann.
Durch geeignete Auswahl der jeweiligen Formgedächtnis-Legie
rung und entsprechende Vorbehandlung kann erreicht werden,
daß die temperaturabhängig steuerbaren Übergänge zwischen
den verschiedenen Zustandsformen, die wiederum bestimmten
Außendurchmessern des Befestigungsabschnitts der Endoprothe
se entsprechen, sehr definiert erfolgen, so daß die jeweili
gen Klemmkräfte zwischen Knochen und Befestigungsabschnitt
den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden können.
Die Vornahme der Durchmesserveränderung kann dabei in der
Praxis am Sichtgerät verfolgt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsart
besteht darin, daß der Verspannungseffekt auch bereits bei
der Erstbefestigung gezielt genutzt werden kann und dabei
eine großflächige Anlage an die Innenfläche des jeweiligen
Knochens erreicht werden kann, was sich hinsichtlich der Be
festigungsqualität und der Belastbarkeit der Prothese sehr
günstig auswirkt.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht
darin, die Befestigungsabschnitte zumindest an den Endberei
chen eines Marknagels so auszubilden, daß aufgrund der Ver
wendung von ein Formgedächtnis aufweisenden Material eine
temperaturabhängige reversible Verformung ermöglicht wird.
Zweckmäßigerweise ist dabei im Bereich der Befestigungsab
schnitte eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten, rever
sibel verformbaren Spreizelementen aus ein Formgedächtnis
aufweisendem Material vorgesehen.
Auf diese Weise kann ohne das Erfordernis der Anbringung von
Querelementen eine exakte und sichere gegenseitige Ausrich
tung von Knochenteilen unter Vermeidung einer gegenseitigen
Verdrehung erfolgen und nach erfolgtem Heilungsprozeß der
Marknagel problemfrei entfernt werden, da die Spreizelemente
beispielsweise durch entsprechende Kühlung praktisch in
einen versenkten Zustand überführt werden können und damit
das Herausziehen des Marknagels nicht beeinträchtigen. Die
Kühlung kann gegebenenfalls über ein in den Marknagel einge
leitetes Kältemittel erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zur ge
genseitigen Positionierung und Fixierung von miteinander zu
verbindenden Knochenteilen wenigstens ein mit den Knochentei
len verschraubbares, insbesondere plattenförmiges Teil aus
ein Formgedächtnis aufweisendem Material benutzt werden, des
sen Längsabmessung temperaturabhängig in einer Stufe oder
mehreren Stufen verringerbar ist. Damit ist es möglich, eine
gezielte gegenseitige Verspannung der Knochen im Bereich der
Bruchstelle vorzunehmen, und zwar zu einem für den Heilungs
prozeß jeweils optimalen Zeitpunkt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beispielsweise erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Fixierung
einer Hüftgelenkprothese,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines gemäß
der Erfindung ausgebildeten Marknagels und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Verplat
tung einer Knochenbruchstelle.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Prothese wird prinzipiell
in vergleichbarer Weise wie herkömmliche Prothesen in den
Hohlraum 2 des Knochens 1 eingesetzt und durch Verklemmung
mit der Knocheninnenwand fixiert.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
der Befestigungsabschnitt 6 der Prothese aus einem dübelför
migen Gebilde, welches zumindest zum Teil aus ein Formge
dächtnis aufweisendem Material gefertigt ist.
Um ein die Gelenkkugel 3 tragendes Trägerteil 4 herum ist da
bei ein Geflechtkörper 5 angeordnet, der in sich bereits sta
bil ist und in den Knochenhohlraum 2 eingebracht werden
kann. Durch Anwendung von Wärme, z.B. durch induktive Erwär
mung gehen die ein Formgedächtnis aufweisenden Bestandteile
des Geflechtkörpers 4 in eine definierte Form über und bewir
ken dadurch eine Aufweitung des Geflechtkörpers 5, d.h. eine
Vergrößerung des Außendurchmessers, die zu einer großflächi
gen, kraftschlüssigen Fixierung des Befestigungsabschnitts 6
innerhalb des Knochenhohlraums 2 führt.
Das Formänderungsvermögen des ein Formgedächtnis aufweisen
den Materials wird dabei aber nicht voll ausgenützt, sondern
es wird ein vorgebbarer Restbetrag dieses Formänderungsver
mögens praktisch reserviert, was die Möglichkeit eröffnet,
nach einer auch langen Zeitspanne eine Nachbefestigung der
Prothese vorzunehmen.
Tritt nämlich eine Auslockerung des Befestigungsabschnitts 6
auf, so kann ohne operativen Eingriff durch gezielte Erwär
mung, insbesondere induktive Erwärmung des Befestigungsab
schnitts 6 das restliche Formänderungsvermögen ausgenutzt
werden, um den Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts
gezielt im Sinne eines Nachspannvorgangs zu erhöhen, wodurch
eine erneute dauerhafte Befestigung für einen langen Zeit
raum erhalten wird.
Durch entsprechende Vorprogrammierung des ein Formgedächtnis
aufweisenden Materials und gezielte Wärmeanwendung ist gege
benenfalls auch ein mehrmaliges Nachspannen problemfrei mög
lich.
Fig. 2 zeigt einen weiteren Anwendungsfall der Erfindung in
Form eines Marknagels 7, der in bekannter Weise in einen
Knochen, z.B. einen Unterschenkelknochen im Falle eines
Schaftbruches eingebracht wird. Dieser Marknagel 7 besitzt
in seinen beiden Endbereichen, d.h. beiderseits der Bruch
stelle 10 gemäß der Erfindung ausgebildete Befestigungsbe
reiche. In diesen Befestigungsbereichen kann entweder der
Durchmesser des Marknagels 7 aufgrund der Wahl eines ein be
stimmtes und definiertes Formänderungsverhalten aufweisenden
Materials so verändert werden, daß der Marknagel 7 mit dem
ihn umgebenden Knochen 8 torsionsfest verbunden wird, oder
es können am Marknagel 7 eine Mehrzahl von Spreizelementen 9
vorhanden sein, die bei entsprechender Temperaturbeaufschla
gung sich radial nach außen verformen und somit den Markna
gel drehfest mit dem ihn umgebenden Knochen verbinden. Da
die entsprechende Verformung reversibel ist, läßt sich der
Marknageldurchmesser wieder auf den ursprünglichen Umfang
reduzieren, d.h. es ist dann ohne weiteres möglich, den Mark
nagel nach erfolgter Heilung wieder in herkömmlicher Weise
zu entfernen. Die Spreizelemente 9 sind dabei zweckmäßiger
weise so ausgebildet, daß sie aus einer voll versenkten Stel
lung ausgefahren werden können, wenn eine entsprechende Tem
peraturerhöhung erfolgt, und eine Rückführung in die Versen
kung dann möglich ist, wenn eine entsprechend tiefe Tempera
tur wirksam wird.
Ferner ist es möglich, den Marknagel 7 so auszubilden, daß
er wiederum in Abhängigkeit von einer bestimmten Temperatur
seine Längsabmessung zwischen den beiden Befestigungsberei
chen verändert, was es ermöglicht, auf die Bruchstelle ge
zielt Druck auszuüben, wie dies durch Pfeile angedeutet ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Verplattung
einer Knochenbruchstelle, wobei die Platte 11 zumindest zum
Teil aus ein Formgedächtnis aufweisendem Material besteht
und mittels einer Mehrzahl von Schrauben mit den gegenseitig
ausgerichteten Knochen verbunden ist. Durch Anlegen einer
bestimmten Temperatur läßt sich die Längsabmessung der Plat
te 11 gezielt verringern, was es ermöglicht, auf die Bruch
stelle einen definierten Druck auszuüben. Diese Druckaus
übung kann in einer ersten Stufe sofort nach Anbringung der
Platte 11 erfolgen, aber es ist vorteilhafterweise vor allem
auch möglich, in weiteren definierten Vorgängen zur Schaf
fung bestimmter Temperaturverhältnisse eine gezielte und ge
wünschte Druckerhöhung durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Prinzip der insbesondere anhand der
Fig. 1 und 2 erläuterten Verankerung läßt sich auch zur ge
genseitigen Positionierung von zwei Knochenbereichen über
Zuganker vorteilhaft verwenden, da das jeweils in einem Kno
chen zu verankernde Teil aus einem ein Formgedächtnis aufwei
senden Material bestehen kann und somit im Zustand seines mi
nimalen Durchmessers problemfrei in eine entsprechende Boh
rung eingebracht und dann durch Temperaturbeeinflussung im
Umfang erweitert und dübelartig fixiert werden kann. Auf
grund der Reversibilität dieses Verformungsvorgangs ist dann
auch wieder eine unproblematische Entfernung des Veranke
rungsteils durchführbar.
Claims (14)
1. Vorrichtung zur kraftschlüssigen Fixierung von Befesti
gungsabschnitten von Inplantaten und/oder Osteosynthese
materialien in Knochen bzw. an Knochenwänden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der jeweilige Befestigungsabschnitt zumindest zum
Teil aus einem ein Formgedächtnis aufweisenden Material
besteht und ausgehend von einer Grundkontur durch Wärme
einwirkung in wenigstens eine weitere Verspannkontur mit
zumindest bereichsweise vergrößertem Außenumfang über
führbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungsabschnitt aus dem in einen Röhrenkno
chen einzubringenden Abschnitt einer Endoprothese be
steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungsabschnitt nach Art eines aufweitba
ren Dübels ausgebildet ist und das den jeweiligen Außen
durchmesser des Dübels bestimmende Stellorgan zumindest
zum Teil aus dem ein Formgedächtnis aufweisenden Materi
al besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungsabschnitt aus einem Trägerteil und
einem mit diesem Trägerteil verbundenen Geflechtkörper
aus ein Formgedächtnis aufweisenden Drähten besteht, und
daß der Außendurchmesser des Geflechtkörpers durch ge
zielte Wärmeeinwirkung definiert vergrößerbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Trägerteil durch den Geflechtkörper er
streckt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das ein Formgedächtnis aufweisende Material inner
halb eines umfangsmäßig aufweitbaren Außenmantels aus
bioverträglichem Material angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungsabschnitt zumindest bereichsweise
als geschlitzter Hohlkörper ausgebildet und im Hohlkör
perbereich ein ein Formgedächtnis aufweisendes Material
in Form eines durch Wärmeeinwirkung aktivierbaren Spreiz
körpers angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungsabschnitte zumindest an den Endberei
chen eines Marknagels ausgebildet sind und das ein Form
gedächtnis aufweisende Material temperaturabhängig rever
sibel verformbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungsabschnitte selbst in ihrem wirksamen
Außendurchmesser reversibel veränderbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich der Befestigungsabschnitte eine Mehrzahl
von über den Umfang verteilten, reversibel verformbaren
Spreizelementen aus ein Formgedächtnis aufweisendem Ma
terial vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spreizelemente zwischen einer Ausfahrposition
und einer versenkten Position temperaturabhängig umsteu
erbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur gegenseitigen Positionierung und Fixierung von
miteinander zu verbindenden Knochenteilen zumindest ein
mit den Knochenteilen verschraubbares, insbesondere plat
tenförmiges Teil aus einem ein Formgedächtnis aufweisen
den Material vorgesehen ist, dessen Längsabmessung tempe
raturabhängig in einer Stufe oder mehreren Stufen verrin
gerbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur gegenseitigen Positionierung von zwei Knochenbe
reichen, zwischen denen sich insbesondere eine Wachstums
zone befindet, ein aus einem Zugelement und einem Anker
teil bestehendes Spannglied vorgesehen ist, wobei das An
kerteil aus einem in eine Knochenbohrung einzubringenden
Fixierorgan aus einem ein Formgedächtnis aufweisenden Ma
terial besteht, das zwischen einer Verankerungsstellung
mit erweitertem Außendurchmesser und einer Preigabestel
lung mit minimiertem Außendurchmesser temperaturabhängig
reversibel verformbar ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das ein Formgedächtnis aufweisende Material durch
Wärmeleitung, induktive Erwärmung, durch Strömung und
dergleichen auf unterschiedliche Temperaturen gebracht
werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3838388A DE3838388A1 (de) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Befestigungsvorrichtung |
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DE3838388A DE3838388A1 (de) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Befestigungsvorrichtung |
Publications (1)
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DE3838388A1 true DE3838388A1 (de) | 1990-05-17 |
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ID=6367031
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DE3838388A Withdrawn DE3838388A1 (de) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Befestigungsvorrichtung |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |