DE60012352T2

DE60012352T2 - Implantat

Info

Publication number: DE60012352T2
Application number: DE60012352T
Authority: DE
Inventors: Tomas Albrektsson; Lars Carlsson; Magnus Jacobsson; Warren Macdonald; Stig Wennberg
Original assignee: Astra Tech AB
Current assignee: Astra Tech AB
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: US6824568B1; AU755097B2; DE60013469T2; WO2001024737A1; AU755551B2; AU7980000A; AU7979900A; ES2223596T3; CA2386233A1; DE60012352D1; JP2003529408A; ATE271361T1; US7156879B1; DE60013469D1; ES2225239T3; CN1185991C; CA2386229A1; CN1377249A; WO2001024738A1; ATE274877T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Implantat zum Einsetzen in das menschliche Knochengerüst oder in Knochengewebe und zur dauerhaften Verankerung darin. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Implantat mit einer mit Gewinde versehenen Verankerungsstruktur aus einem ersten zylindrischen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einem zweiten zylindrischen Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser, wobei der genannte zweite Durchmesser kleiner ist als der genannte erste Durchmesser.
Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, ein Implantat dieser Art in Form einer Femurbefestigung für eine Hüftgelenkprothese.
Hintergrund der Erfindung
Implantate dieser Art in Form von Femurbefestigungen für Hüftgelenkprothesen sind aus früheren, veröffentlichten internationalen Patentanmeldungen Nr. WO93/01769, WO93/16663 und WO97/25939 der Anmelderin bekannt, bei denen der erste und der zweite zylindrische Abschnitt ein Aussengewinde zum Einschrauben in das Knochengewebe des Femurs aufweisen. Die mit Schraubgewinde versehenen ersten und zweiten zylindrischen Abschnitte der im Dokument WO93/01769 geoffenbarten Femurbefestigung werden im Femur zusammengesetzt, indem man zunächst den zweiten zylindrischen Abschnitt in den Hals des Femurs von der Unterseite des grossen Rollhügels her einsetzt und dann den ersten zylindrischen Abschnitt seitlich in den Knochenhals durch den resezierten Bereich einbringt, der nach der Resektion des Kopfes des Femurs zurückbleibt. Die mit Gewinde versehenen ersten und zweiten zylindrischen Abschnitte der Femurbefestigung, die in den Dokumenten WO93/16663 und WO97/25939 beschrieben sind, bestehen andererseits aus einem Stück oder werden vor der Verankerung der Befestigung im Hals des Femurs vormontiert, und die Befestigung wird seitlich durch den resezierten Abschnitt in den Hals des Femurs eingebracht.
Bei der Femurbefestigung, die in den Dokumenten Nr. WO93/01769, WO93/16663 und WO97/25939 geoffenbart sind, ist zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt und dem zweiten zylindrischen Abschnitt eine Stufe vorhanden. Ein Nachteil dieser Art von Implantat ist die Beanspruchung, die nach der Implantation zwischen dem Knochen und dem Implantat entsteht.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäss, ein Implantat anzugeben, bei dem der oben genannte Nachteil vermindert ist.
Diese und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem ein Implantat angegeben wird, das die im unabhängigen Anspruch beschriebenen Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Nach der vorliegende Erfindung wird ein Implantat zum Einsetzen in Knochengewebe und zur dauernden Verankerung darin angegeben, mit einer Verankerungsstruktur im Knocheninneren mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, wobei diese Verankerungsstruktur einen ersten zylindrischen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten zylindrischen Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist und der genannte zweite Durchmesser kleiner ist als der genannte erste Durchmesser, und wobei der genannte erste und der genannte zweite zylindrische Abschnitt jeweils mit einem Schraubgewindeprofil versehen sind. Das Implantat ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Verankerungsstruktur einen sich verjüngenden Verbindungsbereich aufweist, der zwischen dem genannten ersten und zweiten zylindrischen Abschnitt vorgesehen ist und diese beiden Abschnitte miteinander verbindet.
Das Implantat der Erfindung kann ein orthopädisches Implantat sein, beispielsweise eine Femurbefestigung für eine Hüftgelenkprothese, wie es in der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform angegeben ist.
Die vorliegende Erfindung beruht daher auf dem vorteilhaften Gedanken, bei einem Implantat der oben beschriebenen Art einen sich verjüngenden Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten zylindrischen, mit Gewinde versehenen Abschnitt vorzusehen.
Die Anwesenheit eines sich verjüngenden Verbindungsabschnitts überwindet den oben genannten Nachteil und schafft eine Anzahl zusätzlicher Vorteile. Zunächst wird die Beanspruchung, welche durch den scharfen, stufenartigen Übergang bei den Implantaten des Standes der Technik zwischen den zylindrischen Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser entsteht, durch die Anwendung des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes der vorliegenden Erfindung radikal reduziert.
Ein weiterer Vorteil der Gegenwart eines sich verjüngenden Verbindungsabschnittes bei der Verwendung des Implantates zum Einsetzen in eine Höhlung entsprechender Formgebung im Knochengewebe ist derjenige, dass das Einsetzen des Implantats erleichtert wird. Dies beruht darauf, dass das distale Ende des Implantats von dem sich verjüngenden Abschnitt der Höhlung geführt werden kann, der zum Zusammenwirken mit dem sich verjüngenden Verbindungsabschnitt in der Höhlung angebracht wird. Die Höhlung zeigt demgemäss keine Fläche, die unmittelbar der Einführungsrichtung des Implantats gegenüber liegt, wie dies der Fall bei den Implantaten des Standes der Technik ist (siehe Bezugszeichen 50 in Fig. 5 des Dokumentes WO97/25939).
Ein weiterer Vorteil ist derjenige, dass die Anwesenheit eines sich verjüngenden Verbindungsabschnittes bei der Implantation des Implantats im Knochengewebe eine verkeilende Wirkung ausübt. Diese verkeilende Wirkung erhöht die kurzzeitige und langzeitige Stabilität des Implantats nach der genannten Implantation. Dies beruht hauptsächlich auf der radialen Kraftkomponente der normalen Berührungskraft zwischen dem Implantat und dem Knochengewebe der Spongiosa, das bei der Implantation den Verbindungsabschnitt umgibt.
Wenn die längsgerichtete Kraft, die vom umgebenden Gewebe des Implantats gemäss vorliegender Erfindung und auf die oben besprochenen Implantate des Standes der Technik nach der Implantation des Implantats ausgeübt wird, im wesentlichen die gleiche ist, dann ist die quergerichtete Kraft auf das Implantat der vorliegenden Erfindung grösser im Vergleich zu den abgestuften Implantaten des Standes der Technik. Dies beruht darauf, dass die längsgerichtete Kraft von der geneigten Fläche des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes aufgenommen wird, wobei die sich ergebende quergerichtete Kraft eine radiale Kraftkomponente aufweist.
Diese radiale Kraftkomponente ist bei den Implantaten des Standes der Technik abwesend, da nur der radiale Endbereich (siehe beispielsweise Bezugszeichen 10 in fig. 1 des Dokumentes WO97/25939) des proximalen zylindrischen Abschnittes (siehe beispielsweise Bezugszeichen 2 in Fig. des Dokumentes WO97/25939) die entsprechende längsgerichtete Kraft überträgt.
Während die gesamte quergerichtete Kraft erhöht wird, steigt die jeweilige Kraft pro Oberflächeneinheit nicht notwendigerweise an. Dies beruht auf der Tatsache, dass die Berührungsfläche, welche die längsgerichteten Berührungskräfte überträgt, beträchtlich grösser ist infolge des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zum genannten radialen Endbereich der Implantate des Standes der Technik.
Weiterhin verbessert der sich verjüngende Verbindungsabschnitt gemäss vorliegender Erfindung die Integration des Implantats in das umgebende Knochengewebe (in der Technik als "Knochenintegration" bezeichnet). Dies beruht hauptsächlich auf der Form der Berührungsfläche des Verbindungsabschnittes, aber ebenfalls auf der vergrösserten gesamten Berührungskraft, die vom Knochengewebe auf das Implantat ausgeübt wird.
Der erste zylindrische Abschnitt ist normalerweise proximal bezüglich des zweiten zylindrischen Abschnittes angeordnet, und die Verjüngung des Verbindungsabschnittes ist in Distalrichtung nach innen gerichtet, wie es bei der Ausführungsform der Fall ist, die im Nachstehenden beschrieben werden soll.
Vorzugsweise besitzt der sich verjüngende Verbindungsabschnitt ein kegelstumpfartiges Profil, selbst wenn andere Verjüngungsformen denkbar sind, ohne dass der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnittes der jeweiligen Grösse und Form des Femurs eines bestimmten Patienten angepasst, für den das Implantat bestimmt ist. Der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnittes kann daher beträchtlich schwanken. Der Durchmesser des zweiten zylindrischen Abschnittes ist jedoch vorzugsweise in einem engen, begrenzten Gebiet dimensioniert. Der Flankenwinkel des Verbindungsabschnittes kann daher je nach den Dimensionen des ersten und zweiten zylindrischen Abschnittes schwanken. Vorzugsweise liegt der Flankenwinkel im Bereich von 10° bis 50°, insbesondere im Bereich von 20° bis 40°.
Weiterhin beträgt die Längsausdehnung des Verbindungsabschnittes vorzugsweise 5 bis 15 mm, insbesondere 7 bis 11 mm.
Vorteilhafterweise besitzt das Ende des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes, welches am ersten zylindrischen Abschnitt anliegt, im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie dieser erste zylindrische Abschnitt. Auf ähnliche Weise hat das Ende des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes, das am zweiten zylindrischen Abschnitt anliegt, mit Vorteil praktisch den gleichen Durchmesser wie dieser zweite zylindrische Abschnitt.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Verbindungsabschnitt mindestens auf einem Teil mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen. Eine solche Oberfläche begünstigt weiterhin den Vorgang der Knochenintegration am Übergangsgebiet zwischen den zylindrischen Abschnitten. Die aufgerauhte Oberfläche kann durch Strahlen, vorzugswei se Sandstrahlen, Ätzen und ähnlichen Verfahren erhalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine über den Umfang orientierte Rauhigkeit, vorzugsweise durch mechanische Bearbeitung, auf dem Verbindungsabschnitt angebracht werden. Eine solche umfangsmässig orientierte Rauhigkeit kann beispielsweise in Form von Nuten, Rippen, Rillen oder Gewindegängen vorliegen.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der sich verjüngende Verbindungsabschnitt mindestens zum Teil mit einem Schraubgewindeprofil versehen. Das Schraubgewindeprofil des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes unterscheidet sich vorzugsweise von den Schraubgewindeprofilen auf dem ersten und zweiten zylindrischen Abschnitt. Vorzugsweise ist die Höhe des Schraubgewindeprofils des Verbindungsabschnittes kleiner als die Höhe der Schraubgewindeprofile auf den zylindrischen Abschnitten. Vorteilhafterweise liegt das Schraubgewindeprofil des Verbindungsabschnittes als ein Mikrogewinde mit einer Höhe von weniger als 0,3 mm vor, vorzugsweise von 0,1 bis 0,25 mm und insbesondere von etwa 0,2 mm.
Andere Unterschiede der Schraubgewindeprofile kommen ebenfalls in Betracht, beispielsweise wenn das Schraubgewindeprofil auf dem Verbindungsabschnitt eine Steigung aufweist, die geringer ist als die Steigung der Schraubgewindeprofile auf den zylindrischen Abschnitten.
Alternativ ist das Schraubgewindeprofil des Verbindungsabschnittes im wesentlichen das gleiche wie dasjenige der zylindrischen Abschnitte.
Wenn eine umfangsgerichtete Rauhigkeit in Form von Rippen oder Rillen vorhanden ist, beträgt die Höhe der erwähnten über den Umfang orientierten Rauhigkeit vorzugsweise weni ger als 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 und 0,25 mm und besonders bevorzugt bei etwa 0,2 mm.
Alternativ kann mindestens ein Teil der Oberfläche oder aber die gesamte Oberfläche des Verbindungsabschnittes glatt belassen oder selbst poliert werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, nämlich derjenigen, die nachstehend zu beschreiben ist, sind eine oder mehrere selbstschneidende Schneidkehlen mindestens in einem-Teil des sich verjüngenden Verbindungsabschnittes vorgesehen. Die genannten Schneidkehlen sind vorzugsweise mit einem gleichen gegenseitigen Abstand auf dem Umfang angeordnet.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist das Implantat weiterhin einen sich verjüngenden proximalen Abschnitt auf, der den ersten zylindrischen Abschnitt mit einem Kopfabschnitt des Implantats verbindet. Der sich verjüngende proximale Abschnitt schafft einen verbesserten Kontakt zwischen dem Implantat und dem umgebenden Knochengewebe der Cortex und verbessert die Stabilität des Implantats, wenn es im Knochengewebe verankert ist.
Der sich verjüngende proximale Abschnitt besitzt vorteilhafterweise eine kegelstumpfförmige Ausbildung mit einem Flankenwinkel vorzugsweise im Gebiet von 8° bis 15°, weiterhin bevorzugt im Bereich von 10° bis 13° und ganz besonders bevorzugt bei ungefähr 12°. Vorzugsweise besitzt das Ende des sich verjüngenden proximalen Abschnittes, welches am ersten zylindrischen Abschnitt anliegt, einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnittes ist.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des sich verjüngenden proximalen Abschnittes mit einer über den Umfang orientierten Rauhigkeit versehen, beispielsweise in Form von umlaufenden Rippen oder einem Gewinde. Die Höhe der Rippen oder der Gewindegänge ist vorzugsweise nicht grösser als 0,3 mm, insbesondere 0,1 bis 0,25 mm und beträgt ganz bevorzugt etwa 0,2 mm.
Vorzugsweise kommen die genannten Rippen oder das Schraubgewinde mit der Cortex 34 des Femurhalses an der resezierten Oberfläche in Berührung. Es ergibt sich eine stärkere kurzzeitige Verankerung des Implantats. Auch wird eine festere langfristige Verankerung erreicht, weil die Knochenintegration zwischen dem sich verjüngenden proximalen Abschnitt und dem umgebenden Knochengewebe verbessert ist.
Nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der oben genannte Kopfabschnitt mit einem Kragen versehen, der am sich verjüngenden proximalen Abschnitt anliegt, wobei dieser Kragen das Einsetzen des Implantats in das Knochengewebe begrenzt. Vorzugsweise ist die Oberfläche des Kragens, die dem proximalen Abschnitt gegenüberliegt, nach innen geneigt, so dass sie an einer Oberfläche des resezierten Knochengewebes anliegt, welche eine entsprechende geneigte Form erhalten hat. Vorzugsweise liegt der Neigungswinkel im Gebiet von 10° bis 20° und beträgt insbesondere etwa 15°. Alternativ erhält die Oberfläche des Kragens, die dem proximalen Abschnitt gegenüberliegt, eine konkave Form, um an einer konvexen Oberfläche des Knochengewebes passend anzuliegen. Auf diese Weise kann ein verbesserter Kontakt zwischen dem Implantat und der Knochenoberfläche erhalten werden.
Vorzugsweise ist die genannte Kragenfläche mit radial im Abstand angeordneten umlaufenden Rippen oder Rillen zur Verbesserung der Stabilität des eingesetzten Implantats und zur Begünstigung der Knochenintegration zwischen dem Implantat und dem Knochengewebe versehen. Vorzugsweise haben diese Rippen eine Höhe zwischen 0,1 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4 mm, und die Höhe beträgt insbesondere etwa 0,3 mm.
Es soll nun als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der beigegebenen Zeichnung beschrieben werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Femurbefestigung für eine Hüftgelenkprothese gemäss einer Ausführungsform der Erfindung,
2 ist eine perspektivische Ansicht der Femurbefestigung gemäss 1 von der anderen Seite,
3 ist eine Seitenansicht der Femurbefestigung,
4 ist ein Längsschnitt der Femurbefestigung,
5 ist eine vergrösserte Ansicht eines Teilschnittes, welche den sich verjüngenden proximalen Abschnitt und den Kopf der Femurbefestigung zeigt,
6 ist eine Ansicht der Femurbefestigung von unten,
7 ist eine Ansicht eines Teilschnittes des Halses des menschlichen Femurs mit einer darin angebrachten Höhlung zur Aufnahme der Femurbefestigung, und
8 zeigt die Ansicht eines Teilschnittes des Halses des menschlichen Femurs mit der darin eingesetzten Femurbefestigung.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 1 bis 8 ist eine einstückig ausgebildete Femurbefestigung 1 für eine Hüftgelenkprothese gezeigt, die vorzugsweise aus handelsüblich reinem Titan hergestellt ist und aus (i) einem Abschnitt zur Innenknochen-Verankerung 3 mit kreisförmigem Querschnitt und (ii) einem Kopfabschnitt 5 besteht. Der Verankerungsbereich 3 ist zum seitlichen Einsetzen in eine Höhlung 30 mit entsprechendem Profil (7) vorgesehen, wobei diese Höhlung 30 in den Hals eines Femurs durch eine resezierte Fläche 33 gebohrt ist, die bei der Resektion des Femurkopfes entsteht. Der Kopfabschnitt 5 der Befestigung, der über die Resektionsfläche 33 vorsteht, wenn sich der Abschnitt 3 zur Verankerung im Innenknochen in der Höhlung 30 befindet (8), ist zur Aufnahme einer Kugel 25 der Hüftgelenkprothese vorgesehen, welche mit der anatomischen Gelenkpfanne oder einem Gelenkpfannenteil der Hüftgelenkprothese zusammenwirkt, wenn eine vollständige Hüftgelenkprothese erforderlich ist.
Wie aus 1 bis 3 hervorgeht, weist der Abschnitt zur Verankerung im Innenknochen einen proximalen und einen distalen zylindrischen Abschnitt 11, 13 mit einem unterschiedlichen Aussendurchmesser auf, wobei der Durchmesser des proximalen zylindrischen Abschnittes 11 grösser ist als derjenige des distalen zylindrischen Abschnittes 13. Der Abschnitt 3 zur Verankerung im Innenknochen besitzt weiterhin einen verjüngten Endabschnitt 12, der an den distalen zylindrischen Abschnitt 13 anschliesst, wobei ein kegelstumpfförmiger Verbindungsabschnitt 15 den proximalen zy lindrischen Abschnitt 11 mit dem distalen zylindrischen Abschnitt 13 verbindet, sowie einen kegelstumpfförmigen proximalen Abschnitt 18 zur Verbindung des proximalen zylindrischen Abschnittes 11 mit dem Kopfabschnitt 5.
Der proximale zylindrische Abschnitt 11 besitzt eine mit Gewinde versehene äussere Oberfläche zum Einschrauben in einen äusseren Bereich 32 der Knochenhöhlung. Der distale zylindrische Abschnitt 13 hat ebenfalls eine mit Gewinde versehene Aussenoberfläche zum Einschrauben in ein enges Bohrloch 31, welches koaxial zum äusseren Abschnitt 32 der Höhlung verläuft. Die Gewinde des proximalen zylindrischen Abschnittes 11 haben dieselbe Steigung und Höhe wie diejenigen des distalen zylindrischen Abschnittes 13.
Die grössten Durchmesser der Schraubgewinde auf dem proximalen und dem distalen zylindrischen Abschnitt 11 bzw. 13 sind grösser als der Innendurchmesser der zugehörigen zylindrischen Abschnitte des äusseren Bereiches 32 der Höhlung und des Bohrloches 31 in der Höhlung 30 des Femurhalses (siehe 7). Demgemäss ist der Abschnitt 3 zur Innenknochen-Verankerung dazu in der Lage, in der Höhlung 30 verankert zu werden, indem man die Femurbefestigung 1 in die Höhlung 30 einschraubt, wobei die Gewindegänge des proximalen und des distalen zylindrischen Abschnittes 11, bzw. 13 ein Gewinde in das Knochengewebe der Wandung der Höhlung 30 einschneiden.
Wie aus 8 hervorgeht, ist der Durchmesser des proximale zylindrischen Abschnittes 11 derart gewählt, dass die darauf befindlichen Gewindegänge an der Umfangsschicht des kompakten Knochens 34 im Femurhals anliegen, wie in den Dokumenten WO93/16663 und WO97/25939 beschrieben ist. Die Gewindegänge auf dem proximalen zylindrischen Abschnitt 11 werden demgemäss in der festeren Cortex 34 des Knochens ge sichert im Gegensatz zum schwammförmigen Spongiosa-Knochen 35, wodurch die Femurbefestigung 1 eine grössere Festigkeit im Hals des Femurs erhält. Aufgrund der Tatsache, dass die Dimensionen des Femurs von einem Patienten zum anderen schwanken, kann der Durchmesser des proximalen zylindrischen Abschnittes im Bereich von etwa 16 bis etwa 26 mm verändert werden (siehe 3 und 8).
Wie in 8 gezeigt ist, hat der Innenknochen-Verankerungsabschnitt 3 eine derartige axiale Ausdehnung, dass dessen distales Ende 12 durch die seitliche Cortex 34 des Femurs nach aussen ragt, wenn sich der Innenknochen-Verankerungsabschnitt 3 in der verankerten Stellung befindet.
Wie in 3 bis 5 gezeigt ist, besitzt der kegelstumpfförmige proximale Abschnitt 18 ebenfalls ein Aussengewinde. Die Höhe dieser Gewindegänge beträgt 0,2 mm (ein sogenanntes Mikrogewinde), welche kleiner ist als diejenige der Gewindegänge auf dem proximalen und dem distalen zylindrischen Abschnitt 11 bzw. 13. Weiterhin hat der kegelstumpfförmige proximale Abschnitt 18 eine solche Grösse, dass die Mikrogewinde in die Cortex 34 des Halses des Femurs an der resezierten Oberfläche eingreifen. Bei der beschriebenen Ausführungsform weist der kegelstumpfförmige endständige proximale Abschnitt 18 einen Flankenwinkel von etwa 12° und eine axiale Ausdehnung von etwa 8 mm auf.
Der distale Durchmesser des proximalen Abschnittes 18 ist an den Durchmesser des benachbarten proximalen zylindrischen Abschnittes 11 derart angepasst, dass keine scharfen Kanten im Übergangsgebiet zwischen dem kegelstumpfförmigen proximalen Abschnitt 18 und dem proximalen zylindrischen Abschnitt 11 auftreten. Demgemäss liegt der proximale Durchmesser des kegelstumpfförmigen proximalen Abschnittes 18 im Bereich von etwa 20 bis 30 mm.
Der Durchmesser des distalen zylindrischen Abschnittes 13 braucht nicht an die Dimensionen des Femurs eines Patienten angepasst zu werden. Der Durchmesser des distalen zylindrischen Abschnittes 13 beträgt etwa 11 mm und liegt jedenfalls im Bereich von 10 bis 12 mm.
Der kegelstumpfförmige Verbindungsabschnitt 15 verbindet den proximalen und den distalen zylindrischen Abschnitt 11 bzw. 13 miteinander. Bei dieser Ausführungsform entsprechen die Durchmesser an den jeweiligen Enden des Verbindungsbereiches 15 denjenigen des proximalen und des distalen zylindrischen Abschnittes 11 bzw. 13. Mit anderen Worten besitzt das distale Ende des Verbindungsbereiches 15 praktisch den gleichen Durchmesser wie der distale zylindrische Abschnitt 13, und das proximale Ende des Verbindungsabschnittes 15 besitzt praktisch den gleichen Durchmesser wie der proximale zylindrische Abschnitt 11.
Als Ergebnis der Tatsache, dass der Durchmesser des proximalen zylindrischen Abschnittes 11 bei den unterschiedlichen Femurbefestigungen schwanken kann, während der Durchmesser des distalen zylindrischen Abschnittes 13 unveränderlich ist, ändern sich die Dimensionen des Verbindungsabschnittes in Übereinstimmung mit der veränderlichen Differenz der Durchmesser zwischen dem proximalen zylindrischen Abschnitt 11 und dem distalen zylindrischen Abschnitt 13. Da die axiale Ausdehnung des Verbindungsabschnittes relativ klein gehalten ist, d.h. zwischen etwa 7,5 und 10,5 mm, kann der Flankenwinkel des Verbindungsbereiches von etwa 20° bei der kleinsten Befestigung bis hinauf zu 37° bei der grössten Befestigung schwanken.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche des kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnittes 15 mit einer sandgestrahlten Oberfläche zur Begünstigung der Knochenintegration zwischen der Oberfläche und dem umgebenden weichen Knochengewebe versehen. Die Oberfläche kann jedoch auch alternativ mit einem Schraubgewindeprofil zur Begünstigung der genannten Knochenintegration und zur Verbesserung der Verankerung der Femurbefestigung 1 versehen werden. Als weitere Alternative kann der kegelstumpfförmige Verbindungsabschnitt 15 glatt gelassen und selbst poliert werden.
Wie aus 2 und 3 hervorgeht, ist am Übergangsbereich zwischen dem proximalen zylindrischen Abschnitt 11 und dem kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt 15 eine Anzahl von scharfkantigen Schneidkehlen 14 vorgesehen, die über den Umfang in gleichem Abstand angeordnet und zum Selbstschneiden eines Gewindes in den äusseren Abschnitt 32 der Knochenhöhlung eingerichtet sind. Die Schneidkehlen stehen jeweils mit einem Kanal 16 im proximalen zylindrischen Abschnitt 11 zwecks einer autologen Transplantation des Knochens in Verbindung, der von den Schneidkehlen 14 abgetragen wird, wenn die Femurbefestigung 1 in den Knochen des Halses des Femurs eingeschraubt wird, wie im Einzelnen im Dokument WO97/25939 beschrieben ist.
Weiterhin ist ebenfalls eine Reihe von kurzen, scharfkantigen, über den Umfang angeordneten Schneidkehlen 17 im Übergangsgebiet zwischen dem distalen zylindrischen Abschnitt 13 und dem sich verjüngenden endständigen distalen Abschnitt 12 vorgesehen. Damit kann sich der distale zylindrische Abschnitt 13 sein Gewinde in das genannte relativ enge Bohrloch 31 schneiden.
In 1, 7 und 8 ist gezeigt, dass der Kopfabschnitt 5 der Femurbefestigung 2 einen Kragen 20 und einen sich verjüngenden Montageabschnitt 23 für die Kugelkomponente 25 der Hüftgelenkprothese zum Aufbringen der Kugel besitzt. Der Montageabschnitt 23 weist eine Vertiefung 24 zur Aufnahme der Kugelkomponente 25 auf. Der Kragen 20 begrenzt die Einsetztiefe des Abschnittes 3 zur Innenknochen-Verankerung in die Bohrung des Femurhalses, indem der Kragen am resezierten Femurbereich 33 in der Nähe der Öffnung der Höhlung 30 zur Anlage kommt. Wie aus 5 hervorgeht, ist die distale Fläche 21 (5) nach innen geneigt, um sich an eine entsprechend geneigte Knochenfläche im Bereich 33 der Femurresektion anzulegen (7). Der Neigungswinkel beträgt bei der beschriebenen Ausführungsform etwa 15°. Weiterhin ist, wie in 6 gezeigt ist, die distale Fläche 21 des Kragens 20 zwecks verbesserter Verankerung und Knochenintegration mit umlaufenden Rippen 22 versehen, die einen radialen Abstand voneinander und eine Höhe von etwa 0,3 mm aufweisen.
Die in den Dokumenten WO93/16663 und WO97/25939 beschriebenen chirurgischen Techniken zum Implantieren der dort beschriebenen Femurbefestigungen können ebenfalls zur Implantation der vorliegenden Femurbefestigung 1 angewendet werden, und diese Techniken sollen durch diese Bezugnahme einen Bestandteil des vorliegenden Dokumentes bilden.
Die Verankerung der Femurbefestigung 1 beruht in erster Linie auf der Passung der Gewinde im Femurknochen, hauptsächlich auf der Passung der Gewinde des proximalen zylindrischen Abschnittes 11 in der Cortex 34 des Femurhalses und der Passung der Gewinde des distalen zylindrischen Abschnittes 13 in der seitlichen Cortex 34 des Femurs. Dies steht im Gegensatz zu den Femurbefestigungen, die sich auf einen Mechanismus mit Druckplatten zur Befestigung abstützen, siehe beispielsweise das Dokument GB-A-2033755.
Die hier unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschriebene Femurbefestigung 1 kann im Geltungsbereich der Erfindung vielfältig modifiziert werden. Beispielsweise kann die Femurbefestigung 1 als Komponenten vorliegen, wobei diese Komponenten (i) zum seitlichen Einsetzen in die Bohrung als einstückige Struktur vorher zusammengesetzt werden, wie in Dokument WO93/16663 beschrieben ist, oder (ii) die Komponenten können in der Bohrung zusammengesetzt werden, wie es das Dokument WO93/01769 beschreibt. Die Femurbefestigung 1 kann ebenfalls aus einem beliebigen biologisch verträglichen Material hergestellt werden, dessen Festigkeit ausreicht, um die Belastungen aufzunehmen, die in situ auftreten.
Es soll betont werden, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, und dass die Erfindung auf viele verschiedene Arten im Geltungsbereich der anliegenden Ansprüche geändert werden kann. Beispielsweise ist das Implantat nicht auf eine Verwendung als Femurbefestigung für eine Hüftgelenkprothese eingeschränkt. Das Implantat kann zum Beispiel auch eine Knochenbefestigungsschraube sein. Es soll weiterhin erwähnt werden, dass die Verwendung von Bezugszeichen, die den Zeichnungsfiguren entnommen wurden, in den Ansprüchen nur zum Zwecke einer leichteren Verständlichkeit dient und keinesfalls als einschränkend für die Ansprüche zu betrachten ist.

Claims

Implantat (1) zum Einsetzen in Knochengewebe und zur dauernden Verankerung darin, mit einer Innenknochen-Verankerungsstruktur (3) mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, wobei diese Verankerungsstruktur (3) einen ersten zylindrischen Abschnitt (11) mit einem ersten Durchmesser und einem zweiten zylindrischen Abschnitt (13) mit einem zweiten Durchmesser aufweist und dieser zweite Durchmesser kleiner als der genannte erste Durchmesser ist und der erste und der zweite zylindrische Abschnitt (11, 13) jeweils mit einem Schraubgewinde versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Verankerungsstruktur (3) einen sich verjüngenden Verbindungsbereich (15) aufweist, der zwischen dem genannten ersten und zweiten zylindrischen Abschnitt (11, 13) vorgesehen ist und diese beiden Abschnitte miteinander verbindet.
Implantat (1) nach Anspruch 1, worin das Implantat eine Befestigung einer orthopädischen Prothese (1) ist.
Implantat (1) nach Anspruch 2, wobei das Implantat eine Femurbefestigung (1) einer Hüftgelenkprothese ist.
Implantat (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der genannte Verbindungsbereich 15 kegelstumpfförmig ausgeführt ist.
Implantat (1) nach Anspruch 4, worin der genannte Verbindungsbereich (15) an einem Ende einen Grunddurchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem genannten ersten Durchmesser des genannten ersten zylindrischen Abschnittes (11) ist, und wobei das andere Ende einen Kopfdurchmesser besitzt, der im wesentlichen gleich dem genannten zweiten Durchmesser des genannten zweiten zylindrischen Abschnitts (13) ist.
Implantat (1) nach Anspruch 4 oder 5, worin der genannte Verbindungsbereich (15) einen Flankenwinkel im Bereich von 10° bis 50°, vorzugsweise im Bereich von 20° bis 40° besitzt.
Implantat (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der genannte Verbindungsbereich (15) mindestens teilweise mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen ist.
Implantat (1) nach Anspruch 7, worin die aufgerauhte Oberfläche mindestens zum Teil eine strahlgerauhte Oberfläche ist, vorzugsweise eine sandgestrahlte Oberfläche.
Implantat (1) nach Anspruch 7 oder 8, worin die genannte aufgerauhte Oberfläche mindestens zum Teil mit einer über den Umfang orientierten Rauhigkeit versehen ist.
Implantat (1) nach Anspruch 9, worin die über den Umfang orientierte Rauhigkeit die Form von Umfangsrippen hat.
Implantat (1) nach Anspruch 10, worin die Umfangsrippen eine Höhe aufweisen, die kleiner als diejenige der Profile der Schraubgewinde auf dem genannten ersten und zweiten zylindrischen Abschnitt (11, 13) ist.
Implantat (1) nach Anspruch 11, worin die Höhe der genannten Umfangsrippen nicht grösser ist als 0,3 mm und vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,25 mm, insbesondere bei etwa 0,2 mm liegt.
Implantat (1) nach Anspruch 9, worin die genannte über den Umfang orientierte Rauhigkeit die Form eines Schraubgewinde-Profils aufweist.
Implantat (1) nach Anspruch 13, worin das Gewindeprofil des genannten Verbindungsbereiches (15) von den Gewindeprofilen des genannten ersten und zweiten zylindrischen Abschnittes (11, 13) abweicht.
Implantat (1) nach Anspruch 14, worin das Gewindeprofil des genannten Verbindungsbereiches (15) eine Höhe aufweist, die kleiner ist als diejenige der Gewindeprofile des genannten ersten und zweiten zylindrischen Abschnittes (11, 13).
Implantat (1) nach Anspruch 15, worin das Gewindeprofil des genannten Verbindungsbereiches (15) die Form von Mikrowindungen aufweist.
Implantat (1) nach Anspruch 16, worin die Höhe der genannten Mikrowindungen nicht grösser ist als 0,3 mm und vorzugsweise im Gebiet von 0,1 bis 0,25 mm und insbesondere bevorzugt bei etwa 0,2 mm liegt.
Implantat (1) nach Anspruch 13, worin die Höhe der Gewindeprofile des genannten ersten und zweiten zylindrischen Abschnittes (11, 13) und des genannten Verbindungsbereiches (15) im wesentlichen die gleichen sind.
Implantat (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der genannte Verbindungsbereich mindestens zum Teil mit einer glatten Oberfläche versehen ist.
Implantat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die gesamte Oberfläche des genannten Verbindungsbereiches glatt ist.
Implantat (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin eine oder mehrere selbstschneidende Schneidkehlen (14) an mindestens einem Teil des genannten Verbindungsbereiches (15) vorgesehen sind.
Implantat (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das genannten Implantat (1) ein Kopfteil (5) aufweist, und worin die genannte Verankerungsstruktur (3) einen sich verjüngenden proximalen Bereich (18) aufweist, der zwischen dem genannten ersten zylindrischen Abschnitt (11) und dem genannten Kopfteil (5) vorgesehen ist und diese beiden Abschnitte miteinander verbindet.
Implantat (1) nach Anspruch 22, worin der genannte proximale Abschnitt (18) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
Implantat (1) nach Anspruch 23, worin der genannte proximale Abschnitt (18) an dem Ende, das am genannten ersten zylindrischen Abschnitt (11) anliegt, einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem genannten ersten Durchmesser des genannten ersten zylindrischen Abschnittes (11) ist.
Implantat (1) nach Anspruch 23 oder 24, worin der genannte proximale Abschnitt (18) einen Flankenwinkel von 8° bis 15°, vorzugsweise von 10° bis 13° und ganz besonders bevorzugt von etwa 12° besitzt.
Implantat (1) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, worin der genannte proximale Abschnitt mindestens teilweise mit einer umfangsorientierten Rauhigkeit ausgestattet ist.
Implantat (1) nach Anspruch 26, worin die umfangsorientierte Rauhigkeit in Form von Umfangsrippen vorliegt.
Implantat (1) nach Anspruch 26, worin die genannte über den Umfang orientierte Rauhigkeit die Form eines Schraubgewinde-Profils aufweist.
Implantat (1) nach Anspruch 27 oder 28, worin die Höhe der genannten umfangsorientierten Rauhigkeit nicht grösser ist als 0,3 mm, vorzugsweise im Gebiet von 0,1 bis 0,25 mm liegt und ganz besonders bevorzugt etwa 0,2 mm beträgt.
Implantat nach einem der Ansprüche 22 bis 29, worin der genannte Kopfteil (5) einen Kragen (20) aufweist, dessen distale Fläche (21) an der genannten Verankerungsstruktur (3) anliegt.
Implantat (1) nach Anspruch 30, worin die genannte distale Oberfläche (21) nach innen gegen den Körper des Kragens (20) geneigt ist.
Implantat (1) nach Anspruch 31, worin die genannte distale Oberfläche (21) nach innen mit einem Neigungswinkel von 10° bis 20°, vorzugsweise von etwa 15° geneigt ist.
Implantat (1) nach Anspruch 30, worin die genannte distale Fläche (21) konkav ist.
Implantat (1) nach einem der Ansprüche 30 bis 33, worin die genannte distale Oberfläche (21) mit kreisförmigen Rippen (22) versehen ist, die sich radial im Abstand voneinander befinden.
Implantat (1) nach Anspruch 34, worin die genannten kreisförmigen Rippen eine Höhe von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugs weise von 0,2 bis 0,4 mm und ganz besonders bevorzugt von etwa 0,3 mm aufweisen.