DE69531259T2

DE69531259T2 - Hohle deckel für prosthetische implantate

Info

Publication number: DE69531259T2
Application number: DE69531259T
Authority: DE
Inventors: J. Raymond CLOUTIER; M. Cary MAULDIN
Original assignee: Exactech Inc
Current assignee: Exactech Inc
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: ES2202383T3; EP0847257A4; WO1996018362A1; EP0847257A1; US5725580A; JPH10510735A; EP0847257B1; DE69531259D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein prothetische Implantate und insbesondere Implantate, bei denen Abdeckungen oder Kappen zum Halten der Prothese und zum Aufrechterhalten einer physischen Sperre zwischen der Prothese und dem Knochen verwendet werden, an dem die Prothese befestigt ist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Prothetische Implantate zum Ersetzen zerstörter bzw. beschädigter oder degenerierter Knochenabschnitte sind bekannt. Es existieren gegenwärtig zwei weit verbreitete Verfahren oder Techniken zum Befestigen prothetischer Implantate am Knochen eines Patienten: Knochenzement oder mehrere Knochenbefestigungsschrauben. Knochenzement und Knochenbefestigungsschrauben können getrennt oder in Kombination verwendet werden, um zu gewährleisten, daß das Implantat am Knochen des Patienten zuverlässig befestigt wird. Für viele kommerziell erhältliche prothetische Implantate werden beide Befestigungsverfahren verwendet. Beispielsweise weist, wie in 1 dargestellt, eine Tibiaplatte 100 mehrere Löcher 102 auf, die dazu geeignet sind, mehrere Knochenschrauben 104 aufzunehmen. In der Praxis bereitet ein Chirurg einen Knochen eines Patienten vor, indem er ihn zunächst reinigt und dann Knochenzement in einem geeignet vorbereiteten proximalen Ende der Tibia bzw. des Schienbeins anordnet. Der Knochenzement wird vorzugsweise unter Verwendung einer Spritze oder unter Fingerdruck zugeführt, um zu veranlassen, daß Knochenzement in das Tabekel der Tibia des Patienten eindringt. Der Chirurg führt typischerweise den Schaft 103 der Tibiaplatte 100 von Hand oder unter Verwendung eines Impaktors oder eines ähnlichen Werkzeugs in die vorbereitete Tibia ein. Nachdem die Tibiaplatte 100 in die vorbereitete Tibia eingeführt wurde, wird dem tibialen Zement ermöglicht auszuhärten. Der Chirurg hält den Druck über die Tibiaplatte 100 aufrecht, während der Zement aushärtet. Außerdem kann eine zusätzliche Befestigung oder Fixierung der Tibiaplatte durch Einschrauben mehrerer Knochenschrauben 104 durch die mehreren Löcher 102 in der Tibiaplatte 100 in den tibialen Knochen des Patienten mit oder ohne Verwendung von Zement erreicht werden. Es müssen nicht alle Löcher 102 zum Aufnehmen von Knochenschrauben 104 verwendet werden.
Die mehreren Knochenschraubenlöcher 102 in der Tibiaplatte 100 bilden nachteilig Durchlässe für Verunreinigungen, die von einer oberen Fläche 106 der Tibiaplatte durch die Tibiaplatte 100 dringen können. Wenn in einem Loch 102 keine Knochenschraube 104 angeordnet ist, und wenn kein Knochenzement verwendet wird, besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit dafür, daß diese Verunreinigungen mit dem darunterliegenden Knochen des Patienten in Kontakt kommen als in dem Fall, wenn eine Knochenschraube 104 in der Öffnung 102 angeordnet ist. Bekanntermaßen können während des Gebrauchs durch die Gelenkbewegung der zugeordneten femoralen Komponente unerwünscht Verunreinigungen oder Polyethylen- oder Metallpartikel erzeugt werden. Außerdem können diese unerwünschten Verunreinigungen Polyethylenpartikel oder "Abschabungen" oder Metallverunreinigungen aufweisen, die mit der Zeit erzeugt werden, wenn ein Tibiaeinsatz 108 aus Polyethylen auf der oberen Fläche 106 der Tibiaplatte 100 angeordnet ist. Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, daß der Tibiaeinsatz 108 aus Polyethylen sich mit der Zeit geringfügig ver formt, wenn er das Gewicht eines Patienten trägt, wodurch veranlaßt wird, daß ein "Kaltfluß" von Polyethylenmaterial auf der Unterseite des Einsatzes 108 erzeugt wird oder das Polyethylenmaterial geringfügig in die Löcher 102 hereinragt, was ebenfalls mit der Zeit zu einem Partikelverschleiß führen kann. Es hat sich gezeigt, daß die unerwünschten Verunreinigungen im Knochengewebe des Patienten eine osteolytische Reaktion hervorrufen. Diese Reaktion kann nachteilig zu Knochenresorption und schließlich zu einem Verlust der Fundamentfestigkeit des Knochens des Patienten führen, der die Befestigung des Implantats 100 hält. Schließlich kann das Implantat 100 sich lockern, wodurch weitere Komplikationen entstehen.
Außerdem können, auch wenn Knochenschrauben 104 in den Löchern 102 eingesetzt sind, durch Kaltfluß des Tibiaeinsatzes 108 aus Polyethylen in den Raum über den Schrauben Probleme entstehen. Wenn das Polyethylenmaterial in die Löcher 102 fließt, nimmt die Dicke des Tibiaeinsatzes 108 aus Polyethylen ab oder der Einsatz verformt sich, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Verschleißes des prothetischen Implantats zu- und die Trag- oder Stützfähigkeit des Einsatzes 108 abnimmt.
Daher besteht Bedarf für einen Mechanismus, durch den die mit dem Vorhandensein von in herkömmlichen prothetischen Vorrichtungen verwendeten Knochenschraubenlöchern 102 verbundenen Probleme eliminiert werden. Durch die vorliegende Erfindung wird ein derartiger Mechanismus bereitgestellt.
Im US-Patent Nr. 2401856 wird eine aus Stahl ausgestanzte Sicherungsscheibe beschrieben. Diese Sicherungsscheibe weist jedoch, während sie in einer Öffnung angeordnet ist, Öffnungen in ihrer Oberfläche auf, so daß keine im wesentlichen hohlraumfreie oder dichte Oberfläche bereitgestellt wird.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden eine Lochabdeckung und ein zugeordnetes versenktes oder Senkloch zum Schützen und Halten eines prothetischen Implantats bereitgestellt. Die Lochabdeckung ist vorzugsweise ausreichend dick, um Belastungen oder Kräften zu widerstehen die durch einen prothetischen Einsatz während des Gebrauchs erzeugt werden. Während des chirurgischen Eingriffs setzt ein Chirurg, nachdem er Knochenschrauben in den Körper eines Patienten eingesetzt hat, die Lochabdeckung schnell und auf einfache Weise in ein zugeordnetes Senkloch ein, um zu verhindern, daß unerwünschte Verunreinigungen in das Senkloch und anschließend in den unter dem Implantat angeordneten Knochen des Patienten fließen. Alternativ kann die erfindungsgemäße Lochabdeckung verwendet werden, um Knochenschraubenlöcher in Anwendungen abzudecken, in denen keine Knochenschrauben verwendet werden, sondern ausschließlich Knochenzement zum Befestigen des Implantats am Knochen eines Patienten verwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Lochabdeckung mindestens eine Druckfeder auf. Wenn die Druckfeder nach innen zur Mitte der Lochabdeckung hin abgelenkt ist, wird durch die Druckfeder eine Vorspannung von der Mitte der Lochabdeckung weg gerichtet nach außen erzeugt. Wenn die Lochabdeckung in das Senkloch eingesetzt ist, wird die Druckfeder durch die Seitenwände des Senklochs abgelenkt und dadurch gegen die Oberflächenwände des Lochs zusammengedrückt. Während des Gebrauchs ist die nach außen gerichtete Druckkraft der Feder ausreichend, um die Abdeckung im Senkloch in Position zu halten. Durch die Abdeckung wird daher eine Sperre oder Abdichtung gegen unerwünschten Fluß von Metall- oder Kunststoffverunreinigungen durch das Loch und in das Knochenmaterial eines Patienten bereitgestellt. Die Abdeckung kann leicht entfernt werden, indem ein Instrument durch die Unterseite des Lochs nach oben gerichtet gegen die Abdeckung gedrückt wird.
In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Abdekkung aus einer Scheibe mit flacher Oberseite und mit mehreren entlang des Scheibenumfangs ausgebildeten Druckfedern. Die Druckfedern werden durch Ausbilden mehrerer Druckfederschlitze entlang eines Innendurchmessers der Abdeckung um den Umfang der Abdeckung herum ausgebildet. Jede Druckfeder weist vorzugsweise einen entlang den Federenden ausgebildeten Vorsprung auf. Die Vorsprünge sind dazu geeignet, das Einsetzen der Abdeckungen in die Senklöcher zu vereinfachen. Die Ränder oder Ecken der Scheibe werden während der Fertigung vorzugsweise abgerundet, was ebenfalls dazu dient, das Einsetzen und Entfernen der Abdeckungen in die Senklöcher bzw. von den Senklöchern zu vereinfachen. Wenn die Abdeckung im Loch eingesetzt ist, ist die obere Fläche der Abdeckung mit der oberen Fläche des Implantats im wesentlichen bündig. Die Konfiguration der erfindungsgemäßen Lochabdeckung und des Senklochs erleichtert das Eindringen von Knochenzement in das Senkloch, wodurch die Festigkeit der mechanischen Verblockung zwischen dem Implantat und dem Zementmantel vorteilhaft erhöht wird. Die Abdeckung wird vorzugsweise unter Verwendung eines EDM- (Electro-Discharge Machining) (Funkenerosion) Fertigungsverfahrens hergestellt.
Es werden auch alternative Konfigurationen der erfindungsgemäßen Lochabdeckung dargestellt. In diesen alternativen Ausführungsformen können verschiedenartige Abdeckungshalterungseinrichtungen und zugeordnete Implantatlöcher verwendet werden, die so geformt sind, daß sie die alternativen Ausführungsformen der Abdeckungen aufnehmen.
Die Details der bevorzugten Ausführungsform und der alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung verdeutlicht. Unter Kenntnis der Details der Erfindung sind für Fachleute zahlreiche weitere Innovationen oder Neu- bzw. Weiterentwicklungen und Änderungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Vorderseite eines Tibiaplatteneinsatzes mit mehreren Schraubenöffnungen, die dazu geeignet sind, mehrere Knochenschrauben aufzunehmen;
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Vorderseite einer Tibiaplatte zum Darstellen der erfindungsgemäßen Lochabdeckungen und der zugeordneten Senklöcher;
3a zeigt eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lochabdeckung;
3b zeigt eine Draufsicht einer Lochabdeckung, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3c zeigt eine Seiten-Querschnittansicht der in
3b dargestellten Lochabdeckung;
3d zeigt eine Draufsicht einer Lochabdeckung, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3e zeigt eine Seiten-Querschnittansicht der in 3d dargestellten Lochabdeckung;
3f zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lochabdeckung;
3g zeigt eine Draufsicht einer Lochabdeckung, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 zeigt eine detaillierte Draufsicht einer Druckfeder der Lochabdeckung von 3a;
5 zeigt eine Querschnittansicht des Schraubenlochs und der Lochabdeckung der 2–4;
6 zeigt eine Seiten-Querschnittansicht der Lochabdeckung der 2–5 zum Darstellen der oberen Fläche der Lochabdeckung, die mit der oberen Fläche des Implantats 100 im wesentlichen bündig ist, nachdem die Lochabdeckung im Senkloch eingesetzt ist;
7 zeigt die Lochabdeckung von 6 zum Darstellen eines Zwischenraums zwischen der Lochabdeckung und dem Senkloch, durch den ermöglicht wird, daß der Knochenschraubenkopf bezüglich der Lochabdeckung gedreht oder geneigt werden kann;
8 zeigt Details der Lochabdeckung und der oberen Fläche des in den 2–6 dargestellten Implantats;
9 zeigt die Lochabdeckung und das Senkloch von 8, wobei die Materialen der Lochabdeckung und des Senklochs minimal präzise Toleranzen aufweisen;
10 zeigt eine Seiten-Querschnittansicht des Implantats, der Lochabdeckung und des Senklochs von 5, wobei das Implantat zusätzlich oder alternativ zu den mehreren in 2 dargestellten Knochenschrauben unter Verwendung von Knochenzement am Knochen eines Patienten befestigt ist; und
11 zeigt eine Seiten-Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lochabdeckung und eines Senklochs.
In den verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche Elemente durch ähnliche Nummern bzw. Bezugszeichen bezeichnet.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die in der Beschreibung dargestellte bevorzugte Ausführungsform und Beispiele alternativer Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
Übersicht
2 zeigt erfindungsgemäße Lochabdeckungen 110 und zugeordnete Senklöcher 112. Die Erfindung wird in der Beschreibung unter Bezug auf eine Tibiaplatte 100 und einen tibialen Protheseeinsatz beschrieben. Die Tibiaplatte 100 und der Tibiaeinsatz 108 dienen jedoch lediglich als Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Beispielsweise können die erfindungsgemäße Abdeckung 110 und die Senklöcher 112 in Verbindung mit einer beliebigen Prothese verwendet werden, die Löcher zum zusätzlichen Befestigen der Prothese unter Verwendung von Knochenschrauben aufweist. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit vielen anderen Prothesen verwendet werden, z. B. mit einer Hüftgelenkpfanne, einer glenoidalen Komponente, einer ulnaren Komponente, einem vertebralen Körper und einer Knochenplatte.
Gemäß 2 können, nachdem die Tibiaplatte 100 in den Knochen eines Patienten eingesetzt ist, die Knochenschrauben 104 verwendet werden, um die Platte 100 am Knochen des Patienten zu befestigen. Die Knochenschrauben 104 können in Verbindung mit oder ohne Knochenzement verwendet werden. Nachdem die Schrauben vollständig in die Löcher 102 eingesetzt sind, werden die Schraubenköpfe 114 durch in den Löchern 102 ausgebildete Senklöcher 116 für kugelförmige Schraubenköpfe aufgenommen. Wenn die Schrauben vollständig in den Löchern 102 eingesetzt sind, befindet sich eine obere Fläche 118 des Knochenschraubenkopfes 114 unterhalb der oberen Fläche 106 der Tibiaplatte 100. Wenn die Tibiaplatte 100 sicher am Knochen befestigt ist und die Knochenschrauben 104 vollständig in den Knochen des Patienten eingeführt sind, bereitet der Chirurg die Tibiaplatte für den Tibiaeinsatz 108 vor, indem die Abdeckungen 110 in den in den Löchern 102 ausgebildeten Senklöchern 112 angeordnet werden. Wie in 2 dargestellt ist und nachstehend unter Bezug auf die 5, 8 und 9 ausführlicher beschrieben wird, ist der Durchmesser der Abdeckung 110 und ihres zugeordneten Senklochs 112 etwas größer als der Durchmesser des Senklochs 116 für den kugelförmigen Schraubenkopf. Außerdem wird die Abde ckung 110 ausreichend dünn hergestellt, um einen geeigneten Abstand oder Zwischenraum zwischen der Unterseite der Abdeckung 110 und der oberen Fläche 118 des Schraubenkopfes 114 bereitzustellen. Die Abdeckung 110 wird jedoch auch ausreichend dick hergestellt, so daß sie Belastungen oder Kräften widersteht, die durch den Einsatz 108 auf die Abdeckung 110 ausgeübt werden.
Wie nachstehend unter Bezug auf die 5 und 6 ausführlicher beschrieben wird, setzt ein Chirurg einfach die Abdeckung 110 in ihr zugeordnetes Senkloch 112 ein, nachdem die Schrauben 114 vollständig in den Knochen des Patienten eingeführt wurden. Die Abdeckungen 110 weisen mindestens eine Druckfeder 120 auf, die jeweils nach außen gegen die Oberflächenwände der Senklöcher 112 drücken. Während die Abdeckungen eingesetzt werden, wird durch die nach unten gerichtete Kraft, die erzeugt wird, wenn der Chirurg die Abdeckung 110 in ein Senkloch 112 einsetzt, veranlaßt, daß jede Feder 120 nach innen gerichtet, zur Mitte der Abdeckung 110 hin abgelenkt wird. Nachdem die Abdeckungen 110 vollständig in die Löcher 112 eingesetzt sind, drücken die Druckfedern 120 nach außen gegen die Oberflächenwände der Senklöcher 112. Die Druckkraft jeder Feder 120 hält die Abdeckungen 110 während des Gebrauchs in Position. Während die Abdeckungen in den Senklöchern 112 eingesetzt sind, sind die oberen Flächen des Abdeckungen 110 vorzugsweise mit der oberen Fläche 106 der Tibiaplatte 100 bündig. Daher wird durch die Abdeckungen 110 in Kombination mit der oberen Fläche 106 der Tibiaplatte eine im wesentlichen kontinuierliche Oberfläche bereitgestellt, an der der Tibiaeinsatz 108 während des Gebrauchs anliegt.
Durch die Abdeckungen 110 wird eine Sperre oder Abdichtung bereitgestellt, die verhindert, daß Metall- und Kunststoffverunreinigungen durch die Öffnungen 102 fließen und sich im Knochen des Patienten absetzen können. Durch die Ab deckungen 110 wird außerdem eine Halterung oder Stütze für einen Polyethylenliner oder einen Polyethyleneinsatz bereitgestellt, der einen Kaltfluß von Polyethylenmaterial verhindert, wodurch die Festigkeit des Implantats 108 beeinträchtigt werden könnte. Die Abdeckungen 110 können durch den Chirurgen leicht in Position gedrückt werden, indem die Abdeckung 110 einfach über dem Loch 102 angeordnet und dann in das Senkloch 112 gedrückt wird. Die Abdeckungen 110 werden leicht von einer Tibiaplatte 100 entfernt (bevor sie in einen Patienten eingesetzt wird), indem ein Instrument, das einen kleineren Durchmesser hat als das Loch 102, durch die Unterseite des Lochs 102 nach oben gerichtet gegen die Abdeckung 110 gedrückt wird. Das Instrument wird mit einer Kraft gegen die Unterseite der Abdeckungen 110 gedrückt, die größer ist als die durch die Druckfedern 120 erzeugte Druckkraft. Die durch die Druckfedern 120 ausgeübte Druckkraft beträgt vorzugsweise etwa 2,2 bis 4,4 N (0,5 und 1,0 Pfund). Daher wird die Druckkraft in der bevorzugten Ausführungsform durch den Chirurgen leicht überwunden, so daß die Abdeckungen 110 leicht entfernt werden können.
Details der Konfiguration der Abdeckung
3a zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Abdeckung 110. Wie in 3a dargestellt ist und vorstehend beschrieben wurde, weist jede Abdeckung 110 vorzugsweise eine Scheibe mit flacher Oberfläche auf, wobei mindestens eine Druckfeder 120 entlang eines Umfangs der Abdeckung 110 ausgebildet ist. Der Durchmesser "D" 122 der Abdeckung 110 ist so ausgebildet, daß er etwas kleiner ist als der Durchmesser des Senklochs 112 (2), in dem die Abdeckung 110 während des Gebrauchs eingesetzt ist. Der Unterschied zwischen dem Durchmesser D 122 und dem Durchmesser des Lochs 112 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,0127 und 0,0635 mm (0,0005 bis 0,0025 Zoll). Die Abdeckungen 110 werden so hergestellt, daß der Durchmesser d 124 immer größer ist als der Durchmesser D 122. Dadurch wird gewährleistet, daß die Seitenwände der Senklöcher 112 zuerst mit den Druckfedern 120 in Kontakt kommen, wenn die Abdeckung 120 in die Löcher 102 eingesetzt wird. Das maximale Verhältnis D/d beträgt etwa 0,995. Das Verhältnis des Durchmessers d 124 bezüglich des Durchmessers des Senklochs 112 liegt im Bereich zwischen etwa 1,009 (Maximum) und 1,001 (Minimum).
Wie in 3a dargestellt ist, weist die bevorzugte Abdeckung 110 mehrere entlang ihres Umfangs ausgebildete Druckfedern 120 auf. Obwohl in 3a dargestellt ist, daß die Abdeckung vier Druckfedern 120 aufweist, kann auch nur eine oder eine beliebige andere Anzahl von Druckfedern ausgebildet sein. Die Druckfedern 120 werden um den Umfang der Abdeckung 110 herum ausgebildet, indem mehrere Druckfederschlitze 126 ausgebildet werden, wie in 3a dargestellt ist. Durch die Schlitze 126 wird ein Bereich bereitgestellt, in den die Druckfedern 120 abgelenkt werden, wenn die Abdeckung 110 vollständig in das Senkloch 112 der Tibiaplatte 100 eingesetzt ist (2). Obwohl 3a die bevorzugte Ausführungsform der Lochabdeckung zeigt, kommen mehrere allternative Ausführungsformen in Betracht. Beispielsweise ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lochabdeckung 110 in 3f dargestellt.
3f zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lochabdeckung 110. Ähnlich wie die in 3a dargestellte Ausführungsform weist die in 3f dargestellte Ausführungsform entlang des Außenumfangs der Abdeckung 110 ausgebildete Druckfedern 120 auf. Die Druckfedern 120 werden in der Abdeckung 110 ausgebildet, indem mehrere Druckfederschlitze 126 in der Abdeckung ausgebildet werden, wie in 3f dargestellt ist. Die in 3f dargestellten Schlitze 126 und Federn 120 sind bezüglich den in 3a dargestellten Schlitzen und Federn eher länglich. Wie vorstehend unter Bezug auf die in 3a dargestellte bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, biegen sich die Druckfedern 120 nach innen gerichtet, wenn die Abdeckung in einem zugeordneten Senkloch eingesetzt ist. Die Federn 120 üben eine ausreichende Kraft von der Mitte 202 der Abdeckung 110 weg gerichtet gegen die Seitenwände des Lochs 112 auf, um zu verhindern, daß die Abdeckung während des Gebrauchs versehentlich vom Loch 112 außer Eingriff kommt.
4 zeigt eine detaillierte Draufsicht einer in 3a dargestellten Druckfeder 120. Die Druckfedern 120 weisen vorzugsweise einen entlang den Enden der Federn 120 ausgebildeten Vorsprung 128 auf. Wie in 4 dargestellt ist, ist der am Außenumfang des Vorsprungs 128 gemessene Durchmesser der Abdeckung 110 etwas größer als der am Außenumfang des übrigen Teils der Feder 120 gemessene Durchmesser der Abdeckung 110. D. h., der Vorsprung 128 erstreckt sich geringfügig über den übrigen Teil des Umfangs der Lochabdekkung 110 hinaus. Das Maß, über das sich der Vorsprung über den Umfang der Lochabdeckung hinaus erstreckt, beträgt vorzugsweise etwa 0,0254 bis 0,254 mm (0,001 bis 0,010 Zoll).
5 zeigt eine Querschnittansicht des Lochs 102 und der in den 2–4 dargestellten erfindungsgemäßen Abdeckung 10: Das Knochenschraubenloch 102 weist vorzugsweise ein Senkloch 112 auf, das dazu geeignet ist, die Abdeckung 110 aufzunehmen, wenn die Abdeckung 110 im Senkloch 112 eingesetzt ist. Wie in 5 dargestellt ist, ist der Durchmesser der Abdeckung 110 und des Senklochs 112 etwas größer als der Durchmesser des kugelförmigen Senklochs 116. Die Vorsprünge 128 (4) der Abdeckung erstrecken sich geringfügig über den Durchmesser des Senklochs 112 hinaus. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein rampenförmiger Einführabschnitt oder eine schräge Fläche 130 um die obere Fläche des Senklochs 112 herum ausgebildet, der/die zur Mit te des Senklochs 112 hin geneigt ist, wie in 5 dargestellt ist. Der Durchmesser der schrägen Fläche 130 des Senklochs 112 ist etwas größer als der Durchmesser des Senklochs 112. Die schräge Fläche 130 ermöglicht, daß die Abdekkung 110 im Senkloch 112 leicht zentriert werden kann, und ermöglicht es einem Chirurgen, die Abdeckung bequem in das Loch 112 einzusetzen.
Während der Herstellung werden vorzugsweise alle Grate von der erfindungsgemäßen Abdeckung 110 entfernt, und die Abdeckung wird taumel-poliert, so daß alle Ränder der Abdekkung 110 einen leicht gekrümmten Eckenradius aufweisen. Beispielsweise sind die Ecken 132 der in 5 dargestellten Abdeckung 110 leicht gekrümmt, so daß sie keine scharfen Kanten aufweisen. Die gekrümmten Ecken 132 der Abdeckung 110 unterstützen die Montage der Abdeckung 110 im Senkloch 112. Die Abdeckung 110 wird vorzugsweise durch einen Chirurgen im Senkloch 112 eingesetzt, indem die Abdeckung 110 über dem Loch 102 angeordnet und gegen die schräge Fläche 130 nach unten zum Schraubenloch 102 hin gedrückt wird. Die Abdeckung 110 kann mit einer beliebigen Seite nach oben und unabhängig von der Drehausrichtung montiert werden. D. h., die Drehausrichtung der Abdeckung 110 im Senkloch 112 ist hinsichtlich der Funktion des Implantats unwichtig.
Während des Einsetzvorgangs wird durch die durch den Chirurgen auf die obere Fläche 134 der Abdeckung 110 ausgeübte, nach unten gerichtete Kraft veranlaßt, daß die Druckfedern 120 zusammengedrückt und nach innen gerichtet in den durch die Schlitze 126 definierten Bereich 123 (3a) abgelenkt werden. Anfangs wird durch die Druckfedern 120 ein leichter Widerstand ausgeübt, weil die Vorsprünge 128 und die Druckfedern 120 einen etwas größeren Durchmesser haben als das Senkloch 112. Der durch die Druckfedern 120 ausgeübte Widerstand wird aufgrund der schrägen Flächen 130 und der abgerundeten Ecken 132 der Abdeckung 110 leicht überwunden.
Nachdem der Chirurg den durch die Druckfedern 120 ausgeübten Widerstand überwunden hat, wird die Abdeckung nach unten in das Senkloch 112 gedrückt. Dadurch zentrieren sich die Abdeckungen 110 im Senkloch 112 von selbst, nachdem der Chirurg die Abdeckung über dem Loch 102 angeordnet hat, wie in 5 dargestellt ist.
Nachdem die Abdeckung 110 im Senkloch 112 eingesetzt ist, ist die obere Fläche 134 der Abdeckung 110 mit der oberen Fläche 106 des Implantats 100 im wesentlichen bündig, wie in 6 dargestellt ist. Eine Unterseite 136 der Abdeckung 110 wird in einem geringen Abstand von der oberen Fläche 118 des Schraubenkopfes 114 gehalten, wenn die Schraube 104 vollständig in den Knochen eines Patienten eingesetzt ist. Wenn die Abdeckung 110 vollständig im Senkloch 112 angeordnet ist, definieren die Unterseite 136 der Abdekkung 110 und die obere Fläche 118 des Schraubenkopfes 114 ein Volumen 138, in dem die obere Fläche 118 des Schraubenkopfes 114 geneigt oder gedreht werden kann. Beispielsweise wird, wie in 7 dargestellt, durch den Zwischenraum zwischen der erfindungsgemäßen Lochabdeckung 110 und dem Senkloch 112 ein geeigneter Raum im Bereich 138 bereitgestellt, in dem der Knochenschraubenkopf 114 geneigt oder gedreht werden kann. Dieses Merkmal ist besonders vorteilhaft, weil ein Chirurg die Schraube 104 häufig neigen muß, um einen guten Knochen-Angriffspunkt zu erreichen.
Die Druckfedern 120 üben eine ausreichende Kraft von der Mitte der Abdeckung 110 weg gerichtet und gegen die Seitenwände des Senklochs 112 aus, um zu verhindern, daß die Abdeckung 110 während des Gebrauchs versehentlich vom Senkloch 112 außer Eingriff kommt. Die Federn 120 üben vorzugsweise eine Druckkraft aus, die innerhalb eines elastischen Bereichs des Senklochmaterials liegt (d. h. unter der Streck- oder Dehngrenze). Die Druckfedern behalten außerdem vorzugsweise ihren elastischen Bereich während des Einsetzvorgangs bei. D. h., die durch die Federn 120 ausgeübte Kraft liegt ebenfalls unter der Streck- oder Dehngrenze der Druckfedern 120. Dadurch werden weder die Federn 120 noch die Seitenwände des Senklochs 112 während des Einsetzens und Entfernens der Abdeckung 110 permanent verformt. Die Federschlitze 126 (3a) sind so konstruiert, daß ein geeigneter Raum bereitgestellt wird, in den die mehreren Federn 120 abgelenkt werden können, wenn die Abdeckung 110 vollständig im Senkloch 112 eingesetzt ist. Der durch die Schlitze 126 gebildete Ablenkbereich 123 ist jedoch so dimensioniert, daß er kleiner ist als die Breite 133 der Basis des Senklochs 112. Dadurch wird gewährleistet, daß keine unerwünschten Verunreinigungen den Schlitz 126 passieren und in das Loch 102 eindringen können.
8 zeigt Details der Abdeckung 110 und der oberen Fläche 106 des in den 2–6 dargestellten Implantats 100. Wie in 8 dargestellt ist, wird die Abdeckung 110, wenn die Abdeckung 110 vollständig im Senkloch 112 eingesetzt ist, durch die durch die Druckfedern 120 (3a) ausgeübten Kräfte im Senkloch 112 gehalten. Durch die Abdekkung wird eine Abdichtung bezüglich des Knochenschraubenlochs 102 bereitgestellt. Wenn die Abdeckung 110 vollständig im Senkloch 112 eingesetzt ist, verhindert die Abdeckung den Fluß von Polyethylen und Metall von der oberen Fläche 106 des Einsatzes 100 durch das Loch 102. Durch die Abdeckung 110 wird außerdem eine Fläche bereitgestellt, an der der Einsatz 108 (1) während. des Gebrauchs anliegen kann. Die Abdeckung 110 wird relativ dünn hergestellt, um einen geeigneten Raum für den Schraubenkopf 114 und die Schraubenkopfoberfläche 118 bereitzustellen, wie vorstehend unter Bezug auf 7 beschrieben wurde. Die Abdeckung 110 muß jedoch gleichzeitig ausreichend dick sein, so daß sie den Biegebelastungen widersteht, die durch die durch den Einsatz 108 (1) ausgeübten Druckkräfte darauf ausgeübt werden.
Die Dicke der Abdeckung 110 und die Tiefe des Senklochs 112 werden innerhalb sehr enger Toleranzen ausgebildet. Wenn die jeweiligen Materialien jeweils maximal präzise gefertigt sind, ist die obere Fläche 134 der Abdeckung 110 exakt bündig mit der oberen Fläche 106 der Platte 100, wie in 8 dargestellt ist. Wenn das Material sowohl der Abdeckung 110 als auch des Senklochs 112 jeweils minimal präzise gefertigt ist, ist die obere Fläche 134 der Abdeckung 110 jedoch nicht bündig mit der oberen Fläche 106 der Platte 100, wie in 9 dargestellt ist. Stattdessen ist zwischen der oberen Fläche 106 der Platte 100 und der oberen Fläche 134 der Abdeckung 110 eine leichte Stufe von vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,002 Zoll vorhanden. Indem die Abdeckung 110 und das Senkloch 112 innerhalb dieser Toleranzen gefertigt werden, stört bzw. beeinflußt die obere Fläche 134 der Abdeckung 110 die Unterseite des Polyethyleneinsatzes 108 (1) nicht. Diese Toleranzen gewährleisten außerdem, daß die Abdeckung 110 weder einen vorzeitigen Verschleiß des Einsatzes 108 hervorruft noch den Einsetzvorgang des Einsatzes 108 in die Prothese behindert.
Die Abdeckung 110 wird vorzugsweise unter Verwendung eines EDM- (Electro-Discharge Machining) (Funkenerosion) Fertigungsverfahrens hergestellt. Die Abdeckungen 110 werden unter Verwendung dieses bekannten Fertigungsverfahrens innerhalb der gewünschten Toleranzen leicht und kostengünstig hergestellt. Mehrere Abdeckungen können gleichzeitig hergestellt werden, indem ausreichend dünne Metallbleche aufeinander gestapelt werden. Das Material, aus dem die Abdeckungen hergestellt werden, ist vorzugsweise das gleiche Material wie das Material des prothetischen Implantats. Beispielsweise werden die Abdeckungen 110, wenn das Implantat 100 aus einer Titanlegierung besteht, aus im wesentlichen der gleichen Titanlegierung hergestellt. Ähnlicherweise werden die Abdeckungen 110, wenn Kobalt-Chrom-Implantate verwendet wer den, vorzugsweise aus Kobalt-Chrom hergestellt. Die für die Abdeckungen 110 und die Implantate 100 verwendeten spezifischen Materialien sind nicht entscheidend, insofern Korrosionseffekte von in-vivo-Prothesen vermieden werden.
10 zeigt die erfindungsgemäße Abdeckung 110 und das Senkloch 112, die mit einem Implantat 100 verwendet werden, wenn das Implantat zusätzlich zu den mehreren Knochenschrauben 104 (2) oder alternativ an Stelle der mehreren Knochenschrauben 104 unter Verwendung von Knochenzement 140 am Knochen des Patienten befestigt wird. Durch die vorliegende Erfindung wird ermöglicht, daß Knochenzement in das kugelförmige Senkloch 116 eindringen kann, wie in 10 dargestellt ist. Wenn Knochenzement 140 in das Senkloch 116 und die Schraubenöffnung 102 eindringt, wird eine starke mechanische Verblockung zwischen dem Implantat und dem Zementmantel erzeugt. Bei herkömmlichen Prothesen mußte der Chirurg das Eindringen von Knochenzement 140 in den Linerhohlraum manuell verhindern. Das Verhindern des Eindringens von Knochenzement ist zeitaufwendig und erhöht daher die Belegungszeit des Operationsraums und damit die mit der prothetischen Chirurgie verbundenen Kosten und die Morbidität. Außerdem lockern sich häufig Knochenzementpartikel im Gelenk des Patienten, was zu einem Verschleiß durch Fremdkörperabrieb und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß des Einsatzes führt. Wie in 10 dargestellt ist, nutzt die vorliegende Erfindung das Eindringen von Knochenzement 140 in das kugelförmige Senkloch 116 aus. Die Abdeckung dient als Sperre für den Knochenzement, so daß dieser nicht in den Abdekkungshohlraum eindringen kann.
Vorstehend wurden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist jedoch ersichtlich, daß innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. Beispielsweise zeigt 11 eine alternative Ausführungsform der erfindungsge mäßen Abdeckung 110 und des Senklochs 112, die mit einem Implantat 100 verwendet werden, wenn das Implantat 100 am Knochen eines Patienten befestigt wird. Wie in 11 dargestellt ist, wird erfindungsgemäß eine Abdeckung 110 verwendet, die mehrere in den Seitenwänden 152 der Abdeckung 110 ausgebildete Vorsprünge 150 aufweist. Wie in 11 dargestellt ist, sind die Vorsprünge 150 so konstruiert, daß sie Vertiefungen oder Hinterschneidungen oder Unterschnitten 154 angepaßt sind, die in den Seitenwänden des Senklochs 112 ausgebildet sind. Dadurch kommen, wenn die Abdeckung 110 im Senkloch 112 eingesetzt ist, die Vorsprünge 150 mit den im Loch 112 ausgebildeten Vertiefungen 154 in Eingriff. Dadurch wird die Abdeckung 110 im Loch 112 in Position gesichert. Daher ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellte spezifische Ausführungsform beschränkt ist, sondern lediglich durch die Merkmale der Patentansprüche.

Claims

Lochabdeckung, die dazu geeignet ist, in einer in einer Prothese ausgebildeten Öffnung aufgenommen zu werden, um die Öffnung zu verschließen, wenn die Lochabdeckung (110) in der Öffnung aufgenommen ist, wobei die Lochabdeckung (110) aufweist: eine im wesentlichen flache und im wesentlichen hohlraumfreie Scheibe; und mindestens eine Druckfeder (120), die, wenn die Lochabdeckung (110) nicht komprimiert ist, über einen einen offenen Bereich definierenden Schlitz von der Scheibe beabstandet ist, wobei die Lochabdeckung eine derartige Größe und derartige Abmessungen hat, daß sie durch die in der Prothese ausgebildete Öffnung aufgenommen werden kann, wobei die mindestens eine Druckfeder in den durch den Schlitz definierten offenen Bereich zusammengedrückt wird, um die Lochabdeckung in einem im wesentlichen hohlraumfreien Zustand zu halten, wenn die Lochabdeckung in der Öffnung der Prothese aufgenommen ist.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die Lochabdeckung (110) im wesentlichen rund ist.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die Feder abgelenkt wird, wenn die Abdeckung (110) in ein versenktes Loch (112) eingesetzt wird.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Druckfeder (120) einen Vorsprung aufweist, durch den sich die Feder geringfügig über den Durchmesser der Scheibe hinaus erstreckt.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die Scheibe aus einer Titanlegierung besteht.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die Scheibe aus einer Kobalt-Chrom-Legierung besteht.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei das versenkte Loch (112) eine abgeschrägte Abdeckungseinsetzfläche aufweist, und wobei die abgeschrägte Abdeckungseinsetzfläche eine schräge Oberfläche (130) aufweist, die das Einsetzen der Abdeckung in das Loch unterstützt.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, die in einer Abdeckungssicherungsöffnung derart angeordnet wird, daß sie ein Schraubenloch einer Prothese verschließt, wobei die Abdeckungssicherungsöffnung in einer Seitenwand (200) eines Schraubenlochs ausgebildet und so geformt ist, daß sie die Lochabdeckung aufnimmt, und wobei die mindestens eine Druckfeder eine Kraft auf die Seitenwand der Abdeckungssicherungsöffnung ausübt, die ausreichend ist, um zu verhindern, daß die Lochabdeckung sich unbeabsichtigt von der Abdeckungssicherungsöffnung löst, wobei die Lochabdeckung eine im wesentlichen hohlraumfreie Fläche über der Abdeckungssicherungsöffnung bildet.
Lochabdeckung nach Anspruch 8, wobei das Schraubenloch (102) einen oberen Abschnitt aufweist, der so geformt ist, daß er einen Schraubenkopf einer Knochenschraube aufnimmt, und wobei die Lochabdeckung (110) eine Neigung des Schraubenkopfes nicht behindert, wenn die Abdeckung vollständig in der Abdeckungssicherungsöffnung aufgenommen ist.
Lochabdeckung nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Druckfeder Vorsprünge aufweist, die sich geringfügig über den Außendurchmesser der Lochabdeckung (110) hinaus erstrecken, und wobei die Vorsprünge mit den Seitenwänden der Abdeckungssicherungsöffnung in Kontakt kommen, wenn die Abdeckung in der Sicherungsöffnung aufgenommen ist.
Lochabdeckung nach Anspruch 8, wobei die Lochabdeckung (110) mehrere abgerundete Ränder aufweist.
Lochabdeckung nach Anspruch 8, wobei die Abdeckungssicherungsöffnung eine abgeschrägte Abdeckungseinsetzfläche aufweist, und wobei die abgeschrägte Abdeckungseinsetzfläche eine schräge Oberfläche aufweist, die das Einsetzen der Abdeckung in die Öffnung unterstützt.
Lochabdeckung nach Anspruch 8, wobei die Lochabdeckung (110) mindestens einen entlang des Umfangs der Abdekkung ausgebildeten Vorsprung aufweist, und wobei die Abdeckungssicherungsöffnung mindestens eine in der Seitenwand des Schraubenlochs (102) ausgebildete Vertiefung aufweist, und wobei der mindestens eine Vorsprung mit der mindestens einen Vertiefung in Eingriff kommt, wenn die Lochabdeckung in die Öffnung eingesetzt wird.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Druckfeder sich von einem Außendurchmesser der Scheibe aus erstreckende Eingriffszähne aufweist, und wobei die Eingriffszähne so geformt sind, daß sie in einem in der Abdeckungssicherungsöffnung ausgebildeten Schlitz aufgenommen werden können, so daß, wenn die Lochabdeckung in die Prothese eingesetzt wird, die Lochabdeckung eine im wesentlichen hohlraumfreie Fläche entlang der Prothese über der Abdeckungssicherungsöffnung bildet.
Lochabdeckung nach Anspruch 1, wobei die Lochabdeckung (110) dazu geeignet ist, in einem versenkten Loch (112) in der Öffnung der Prothese aufgenommen zu werden.
Lochabdeckung nach Anspruch 8, wobei das Schraubenloch (102) ein versenktes Loch (112) in der Öffnung des Schraubenlochs (102) aufweist.