DE8204299U1 - Verankerungsmittel fuer eine kuenstliche hueftpfanne - Google Patents

Verankerungsmittel fuer eine kuenstliche hueftpfanne

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Description

ME31.8 Seite 7
B eschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verankerungsmittel für eine künstliche Hüftpfanne, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.
Bei der Implantation von künstliche Gelenken, beispielsweise Huftgelenkendoprothesen, besteht das grundsätzliche Problem der Sicherung des Prothesenimplantats gegen Auslockerung.
Generell wird zur Verankerung des Prothesenmaterials im oder am Knochen ein Knochenzement spezieller Beschaffenheit (Palacos) verwendet. Lediglich bei Keramik-Prothesen wird eine Keramikschraubpfanne ohne Knochenzement in die Pfanne eingeschraubt. Die Implantation derartiger zementfreier Keramikschraubpfannen ist jedoch auf wenige ausgewählte jüngere Patienten beschränkt.
20
Bei der Verankerung des Prothesenmaterials mittels Knochenzement ist - wie die klinische Erfahrung und die Fachliteratur zeigen - der Kontaktflächenverbund zwischen der (Metall- oder Polyäthylen-)prothese und dem Zement dauerhaft. Dagegen ist der Kontaktflächenverbund zwischen Knochenzement und Knochen kritisch, weil durch reaktive Umbauvorgänge des Knochenlagers nach unterschiedlich langen Zeiträumen sich ausnahmslos eine bindegewebige Demarkationszone gegenüber der Knochenzementmasse entwickelt, wodurch die Lockerung des Implantats eingeleitet wird.
ME31.8 Seite 8
Die Geschwindigkeit dieser Entwicklung und die Mächtigkeit der Demarkationszone ist nicht nur von der Beschaffenheit des Knochenimplantatlagers (im gut durchbluteten spongiösen Knochenlager ist bindegewebige Reaktion größer als im weniger durchbluteten, kortikalen Knochenlager), sondern auch von der mechanischen Beanspruchung des Implantats abhängig: Mikrobewegungen des Implantats bewirken bei primär unzureichender Haftung eine besonders starke bindegewebige Reaktion.
Die besondere Problematik an der Hüftpfanne besteht darin, - daß sämtliche Kunstpfannenimplantate {Polyäthylenpfannen) die halbkugelförmige Konfiguration der Huftpfannenexkavation nachahmen, wodurch die Sicherheit gegen Verdrehung (Rotation) des halbkugelförmigen Pfannenimplantats im gleichfalls halbkugelförmigen Pfannenlager von vornherein problematisch ist.
Anhand der Figuren 1 bis 3 sei diese Problematik erläutert:
Figur 1 zeigt längs einem Meridian der halbkugelför^igen Huftpfannenexkavation 1 geschnitten einen Teil eines Beckenknochens mit fester Knochenkortikalis 2 und schwammartigem, spongiösem Knochen 3.
Das in Figur 2 gezeigte, halbkugelförmige Pfannenimplantat 4 soll in die Huftpfannenexkavation 1 der Figur 1 eingesetzt und durch eine Zementzwischenschicht fixiert werden, die in
ME31.8 Seite 9
Figur 3 (einem Schnittbild entsprechend Figur 1) mit der Ziffer 5 bezeichnet ist. Zur Sicherung des Pfannenimplantats weist dieses Fortsätze 6, Noppen oder Vertiefungen 7 auf, die im eingesetzten Zustand von der Zementschicht 5 umgeben sind. Außerdem sind in die Wand der Huftpfannenexkavation Bohrlöcher S eingebracht, in welche die Zementschicht 5 ebenfalls eingedrungen ist. Aber auch diese Haßnahmen garantieren keine dauerhafte Sicherung gegen Auslockerung des Implantats 4.
Hier besteht eine zusätzliche Schwierigkeit dahingehend, daß der Knochenzement zwar in die Bohrlöcher eindringt und zunächst eine stabile Befestigung vortäuscht - aber bei Belastung infolge der mangelnden Scherfestigkeit des Knochenzements ein Bruch der in die Bohrlöcher 8 eingreifenden "Zapfen" aus Knochenzement auftreten kann, so daß wiederum Auslockeruii-j die Folge ist.
Besonders kritisch ist die Situation, wenn die Tragfähigkeit der Huftpfannenexkavation primär reduziert ist, beispielsweise infolge einer resorptiven Verdünnung des Pfannenbodens, im Falle des Vorhandenseins von Geröllzysten, generell bei Knochenentkalkung sowie schließlich im Falle einer vertiefter. (Protusioacetabuli) bzw. verflachten Pfanne.
Als Lösung dieses Problems, also zur Verstärkung verdünnter oder sonstwie vermindert tragfähiger Hüftpfannen gibt es bislang folgende technische Möglichkeiten:
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a) flexible Drahtnetze, die entsprechend zugeschnitten und zur Verstärkung des Pfannenbodens vor Einbringen der Knochenzementmasse an den Pfannenboden gelegt werden
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b) sogenannte Beckenkörbe aus flexiblen nichtrostendem Stahl, meist in Kreuzform, die vor Einbringen der Zementmasse in die Pfernenexkavation eingelegt werden.
Für die Ausführungen a) und b) gilt, daß sie zwar den Pfannenboden verstärken, jedoch keinen verankerungsstabilen Verbund mit dem Knochen bilden und insbesondere nicht sichern gegen (Rotation) und Herausziehen des Implantats aus der Pfannenexkavation.
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c) Eine gewisse Sicherung gegen Verdrehung und Auszug wird lediglich mit der Dachschale von M. E. Müller erreicht, und zwar dadurch, daß diese eine Verschraubung der Pf annendachschale des Pfannenimplantats in der Pfannenexkavation vorsieht. Diese Pfannendachschale hat im wesentlichen die Gestalt eines halbkugelförmigen Raumes mit offenem Boden, wobei in der T-förmigen Wand des Korbes Löcher vorgesehen sind, zur Aufnahme von Schrauben, die als Befestigungselemente in die Wand der Pfannenexkavation eingelassen, also versenkt werden.
Es hat sich aber gezeigt, daß die Dreh- und Auszugsstabilität einer solchen Pfannendachschale, wenn überhaupt, allenfalls nur kurze Zeit garantiert ist, da die Schrauben in einem weitgehend spongiösen, nicht kompakten Knochen fassen müssen. Besonders bei verdünnten Pfannenboden und entkalktem Knochen ist eine zuverlässige Schraubverankerung schon primär nicht möglich, da Schrauben erfahrungsgemäß bereits beim Einschrauben in den erweichten Knochen leerdrehen, ganz abgesehen von der stets drohenden Sekundärlockerung unter, der nachfolgenden physiologischem
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Beanspruchung. Die Schrauben sitzen dann mit der Zeit nicht nur locker im Knochen, sondern auch in der Pfannendachschale un<* können so ihren Zweck licht mehr erfüllen.
Ein weniger grundsätzlicher, aber praktisch wichtiger Nachteil ist außerdem die Unhandlichkeit einer solchen Pfannendachschale: so müssen beispielsweise für die in stackein Maße variablen Huftpfannengrößen verschieden große Pfannendachschalen verfügbar gehalten werden, und das Eindrehen der Schrauben verlängert die Operationszeit.
Der Erfindung liegt, ausgehend von der oben beschriebenen Pfannendachschale, die Aufgabe zugrunde, verbesserte Verankerungsmittel anzugeben, die eine größere Sicherheit gegen Verdrehen und Auszug einer Gelenkkunstpfanne gewährleisten und dabei leicht in eine Pfannenexkavation einsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verankerungsmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Entscheidend bei dem Verankerungsmittel nach der Erfindung ist, daß einerseits anstelle einer bisher einstöckigen Pfannendachschale ein Verankerungsmittel vorgesehen ist, das so klein ist, daß mehrere dieser Verankerungsmittel in einer Pfannenexkavation untergebracht werden können, daß aber andererseits anstelle der bisher nur losen Verbindungen zwischen der Pfannendachschale und ihren Versenkteilen (Schrauben) nun eine von vornherein feste Verbindung vorgesehen ist zwischen dem Stützplattenteil und dem Versenk-
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teil. Dabei muß sich das Versenkteil dort am Stützplattenteil befinden, wo dieses einmal an der Wand einer Pfannenexkavation aufliegen wird, also an demjenigen Bereich eines Stützplattenteils, der für das Anliegen an einer Pfannenexkavationswand vorgesehen ist. Bevorzugt ist das Ver.c3nkteil mit dem Stützplattenteil einstückig ausyebildet, beispielsweise, indem beide Teile die Schenkel eines Winkels bilden, der aus einem Blechstreifen mit Flachprofil gebogen ist.
Bevorzugt wird aber ein T-förmig geformtes Verankerungsmittel, hergestellt aus einer nichtrostenden Platte oder Titanblech, in gelochter Ausführung. Dabei ist das Versenkteil bevorzugt in der Mitte des Stützplattenteils senkrecht auf diesem stehend .angeordnet. Das Stützplattenteil ist bevorzugt zylindrisch gewölbt oder auch sphärisch ausgebildet, wobei sich der Versenkteil dann an der konvexen Seite des Stützplattenteils befindet. Letzteres .kann von Hand verbiegbar gestaltet sein, so daß es sich der jeweiligen Krümung einer Pfannenexkavation anpassen läßt,
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführunysform der Erfindung ist der Versenkteil stiftförmig ausgebildet und mit dem plattenförmigen Stützteil vernietet. Bevorzugt eignet sich diese Ausführungsform in Verbindung mit einem Armierungsteil, welches in eine in der Pfannenexkavation erzeugte Bohrung eingesetzt w.'.rd, die mit Knochenzement gefüllt ist. Damit wird eine zusätzliche stabile Verankerung des Stützplattenteils bewirkt, ohne daß der in die Bohrung eindringende "Zapfen" ausschließlich aus Knochenzement
besteht und damit einer erhöhten Scherbeanspruchung ausgesetzt ist. Die Armierung ist becherförmig und aus gelochtem Material hergestellt.
Die durch Lochung gebildeten Aussparungen der erfindungsgemäßen Verankerungselemente sind derart ausgestaltet, daß der Knochenzement in diese eindringt und durch seine Verfestigung beiderseits der Aussparung wie ein Niet wirkt, wobei der Querschnitt der vorgesehenen Aussparungen bevorzugt derart ausgebildet ist, daß der Knochenzement im nicht verfestigten Zustand bei dem beim Einbringen der Verankerungsmittel ausgeübten nruck durch die Aussparungen hindurchtritt und nach dem Aushärten eine Verbindung der beschriebenen Art bildet.
15
Die erfindungsgemäßen Verankerungselemente lassen sich be-· vorzugt sternförmig anordnen, so daß eine gleichmäßige Krafteinleitung auch in den geschwächten Pfannenboden gewährleistet ist. Hierbei kommt es vornehmlich auf die Übertragung von Drehmomenten (Rotationsstbilität) an, da der reine Auflagedruck ohne zusätzliche Verankerung von der Pfanne auf den Knochen übergeleitet wird. Für die zu übertragenden Drehmomente weisen die T-förmigen Elemente mit einem sich in Querrichtung erstreckenden Versenkteil ausgezeichnete Voraussetzungen auf. Zusätzliche "Haftlöcher" können entfallen, ohne daß eine Auslockerung zu befürchten wäre.
Anhand der Figuren 4 bis 7 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert:
Figur 4 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Verankerungsraittels.
Figur 5 zeigt mehrere in einer Pfannenexkavation angebrachte Verankerungsmittel gemäß Figur 4.
Figur 6 stellt einen Schnitt entsprechend Figur 3 dar, jedoch mit Verankerungsmitteln nach der Erfindung.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsmittel.
Ein Verankerungsmittel 9 mit Stützplattenteil A und Versenkteil B nach Figur 4 soll, wie Figur 5 erkennen läßt, in eine Pfannenexkavation 1 in der Weise eingelassen werden, daß der Stützplattenteil auf dem Pfannenboden lediglich aufliegt, während der senkrecht ansetzende Versenkteil in den Pfannenboden eingelassen, beispielsweise eingedrückt ist. Zur Erleichterung des Eindrückens kann der Versenkteil B eine Verjüngung an seinem freien. Ende des Versenkteiles aufweisen.
Je nach vorliegender Pfannengröße sollen mindestens 3 Verankerungsmittel 9 eingelassen werden. In Figur 5 sind beispielsweise 3 Verankerungsmittel 9 entlang einem Azimutalkreis der Pfannenexkavation angeordnet. Um dies zu ermöglichen ist die Länge des Stützplattenteils A so gering bemessen, daß erst mindestens vier solcher Längen die Länge des größten vollständigen Azimutalkreises der Pfannenexkavationswand übertreffen.
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Nach dem Einsetzen der Verankerungsmittel 9 entfällt eine .zusätzliche Verschraubung mit Knochenschrauben, zumal in dem spongiösen Knochen 3 eine zuverlässige Schraubenfixation ohnehin nicht möglich ist. Eine provisorische Sicherung gegen Herausfallen bis zum Einbringen des Zementes 5 ist dadurch erzielbar, daß das Versenkteil B einen Widerhaken, beispielsweise eine widerhakenähnliche Noppe W aufweist.
Nach erfolgter Einlassung der Verankerungsmittel 9 wird Knochenzement 5 in die Pfannenexkavation 1 und auf die Verankerungsmittel 9 aufgebracht und die noch weiche Zementmasse 5 nach der bisher üblichen Implantationstechnik die Hüftpfanne 5 eingebracht.
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In Figur 6 ist im Schnitt der Endzustand dargestellt, wobei hier die Verankerungsmittel 9 auf einem Meridian der halbkugelförmigen Pfannenexkavationswand angeordnet sind.
Der senkrecht zum Pfannenboden eingelassene Versenkteil B bietet einen Schutz gegen Rotation. Die divergierenden Richtungen der Versenkteile B sorgen für eine gleichzeitige Sicherung gegen Zugauslockerung (Auszug) auch nach Ausbildung der aus biologischen Gründen stets zu erwartenden Verbundlockerung an der Knochen-Zement-Grenze. Durch den Abstützplattenteil A wird bei bei verdünntem und geschwächtem Pfannenboden dieser zusätzlich verstärkt. Diese Verstärkung kann noch dadurch optimiert werden, daß der Umriß des Abstützplattenteils A so gestaltet wird, daß beim Nebeneinandersetzen von Verankerungsmitteln 9 nur kleine Zwischenräume bleiben. Mehrere nebeneinander ange-
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ordnete Abstützplattenteile A ergeben dann eine fast geschlossene Halbkugelfläche.
Um dem Versenkteil B die für das Eindrücken in den Knochen erforderliche Steifigkeit zu geben, kann dieses Versenkteil in einem senkrecht zur Versenkrichtung verlaufenden Schnitt gekrümmt oder geknickt sein. Es kann auch aus einem Stift bestehen. Widerhakenelemente, die an dem Versenkteil angeformt sein können, erzeugen gegebenenfalls eine zusätzliche Festhaltekraft. Diese Ausführung ist jedoch in den Figuren nicht wiedergegeben.
Die in Figur 4 dargestellte Ausführung stellt in bezug auf Einfachheit der Gestaltung und Maßverhältnisse ein Optimum dar, weil auch die Handhabung sehr einfach ist:
Die Verankerungselemente werden in möglichst regelmäßiger Verteilung in den in der Pfannenexkavation gleichmäßig ausgebrachten Knochenzement eingebracht, wobei die Versenkteile in die Knochenwandung eingedrückt werden. Auf eine weitere Schicht von Knochenzement wird dann die künstliche Pfanne in ihre Sollposition eingelegt, wobei der ausgehärtete Knochenzement die Verbindung zwischen den einzelnen Verankerungselementen und der Pfanne nach Art einer Tragkonstruktion herstellt, wobei es für die Stabilität nicht auf die zwischen Knochenzement und Knochen eingegangene Verbindung ankommt.
In Figur 7 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsmittel dargestellt, wobei der
Stützplattenteil A1 rund ausgebildet ist, und ein stift-
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förraiges Versenkteil C mit seinem rückwärtigen Ende an dem Stutzplattenteil mittels eines als Niet 10 ausgebildeten Endes befestigt ist. An das Versenkteil C angepaßt ist ein becherförmiges Armierungsteil D, das sich zu seinem offenen Ende hin erweitert. Dieses Armierungsteil besteht ebenfalls aus gelochtem Material, bei dem die Löcher Aussparungen bilden, durch die hindurch der Knochenzement in nicht verfestigtem Zustand beim Einsetzen hindurchtreten kann. Das becherförmige Armierungselement ermöglicht eine stabile Verbindung zum Knochen, wobei durch den in das Armierungsteil hineinragenden Zapfen des Versenkteils C sichergestellt ist, daß die wirkenden Scherbeanspruchungen sicher aufgenommen werden und nicht zu einem Bruch führen können, wie es bei den bisherigen Anordnungen der Fall sein konnte, da auch in diesem Fall keine Scherbeanspruchungen auf den Knochenzement selbst wirken.
Zusammenfassend ist hier also festzustellen, daß der Verbund zwischen Knochenzement und Metall nach allgemeiner klinischer Erfahrung dauerhaft stabil ist. Die dagegen prinzipiell kritische Verbundhaftung zwischen Knochenzement und Knochen, die zwar eine gewisse Primärhaftung ermöglicht, auf Dauer jedoch vom Knochen durch die Entwicklung einer bindegewebigen Demarkationszone aufgehoben wird, wird durch das hier vorgestellte Prinzip der mechanischen Sicherung gegen Rotation und Auszug auch nach Ausbildung der Resorption-Demarkationszone garantiert. Sie ermöglicht somit ebenfalls eine dauerhafte Verankerung.
Ein weiterer Vorteil - insbesondere gegenüber der Pfannendachschale von MÜLLER - besteht in der extrem einfachen
Handhabung, welche den bisher üblichen Operationstechniken entgegenkommt und den operativen Aufwand kaum nennenswert vergrößert.
Anhand der Ausführungsbeispiele ist ersichtlich geworden, daß entsprechend dem Prinzip der erfindungsgeinaSen Verankerungsmittel die Krafteinleitung von dar Pfanne auf die Huftexkavation nicht über die - bezüglich ihrer Scherfestigkeit nicht zuverlässige - Schicht aus Knochenzement erfolgt, sondern insbesondere die auftretenden Drehmomentkräfte direkt in das Knochenmaterial eingeleiteL werden, so daß eine weitaus größere Stabilität der Befestigung erzielt werden kann, als es bei den bisherigen Lösungen der Fall ist. Insbesondere durc'i eine strahlenförmige Anordnung der Versenkteile ergänzen diese sich gegenseitig bezüglich ihrer Befestigungswirkung, so daß eine Knochenzement-Verankerungselement-Verbundkonstruktion entsteht,
welche in sich ein tragfähiges Gebilde für die Hüftpfanne darstellt, die eine stabile Verankerung auch bei völligem Ausfall der Verbindung Knochenzement-Knochen im Bereich der Pfannenexkavation sichert.

Claims (1)

  1. neue Schutzansprüche Seite 1 G 82 04 239.3
    8. April 1983 ME31.G8
    c hutzansprüche
    1. Verankerungsmittel für eine künstliche Hüftpfanne, mit einem an die Wand einer Pfannenexkavation (1) anzulegenden Stützplattenteil (A),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein vom Stützplattenteil abstehender Versenkteil (B) zum Einbringen in die Pfannenexkavationswand vorgesehen ist, der starr mit dem Abstützplattenteil (A) verbundenen ist (Figuren 4 bis 6), und
    daß die fläche des Stützplattenteiles (A) wesentlich kleier ist als die Wandfläche einer Pfannenexkavation {1), so daß erst mehrere aneinandergereihte Stützplattenteile (A) eine Länge ergeben, wie sie dem Azimutalkreis der Pfannenexkavationswand entspricht.
    20
    2. Verankerungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützplattenteil (A) von Hand verbiegbar ist und durch einfache Werkzeuge durch Abtrennen verkürzbar ist.
    ι 3. Verankerungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, d a -
    durch gekennzeichnet, daß der Stützs 30 plattenteil (A) zylindrisch gewölbt ist.
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    neue Schutzansprüche Seite 2 G 82 04 299.3
    8. April 1983 ME31.G8
    4. Verankerungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützplattenteil (A) sphärisch gewölbt ist.
    5. Verankerungsmittel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützplattenteil (A) den Versenkteil (B) an seiner konvexen Seite trägt.
    6. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützplattenteil (A) gelocht ausgebildet ist.
    7. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützplattenteil (A) und/oder Versenkteil (B) aus einem plattenförmigen Werkstoff hergestellt ist.
    8. Verankerungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Stützplatten- und Versenkteil (A bzw. B) aus einem gemeinesameη Werkstück durch Falten hergestellt sind.
    9. Verankerungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Versenkteil (C) einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweist.
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    neue Schutzansprüche Seite 3 G 82 04 299,3
    8. April 1983 ME31.G8
    10. Verankerungsmittel nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Versenkteil (C) mit dem plattenförmigen Werkstoff vernietet ist.
    11. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Versenkteil (B) mit dem Stützplattenteil (A) stoffschlüssig verbunden ist.
    12. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche ; dadurch gekennzeichnet.
    daß der Versenkteil (B) und der Stützplattenteil (A) die Schenkel eines Winkels wenigstens eines Flachprofils bilden.
    13. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Versenkteil (B) und der Stützplattenteil (A) ein T-Profil bilden.
    14. Verankerungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Versenkteil (B) in einem senkrecht zur Versenkrichtung verlaufenden Schnitt gekrümmt oder geknickt ist.
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    neue Schutzansprüche Seite 4 G 82 04 299.3
    8. April 1983 ME31.G8
    15« Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Versenkteil (B) wenigstens einen Widerhaken (W) aufweist.
    5
    16. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Versenkteil (B) an seinem freien Ende eine Schneide (S) oder Spitze aufweist.
    17. Verankerungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche» gekennzeichnet durch ein Armierungselement (D), welches das Versenkteil in einem Abstand umschließt.
    18. Verankerungsmittel nach Anspruch 17, dadurch
    gekennzeichnet, daß das Armierungselement (D) sich im Querschnitt verjüngend ausgebildet ist.
    19. Verankerungsmittel nach einem der Ansprüche 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Armierungselement (D) becherförmig ausgebildet ist.
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