DE19712758A1 - Vibrationssichere konische Klemmverbindung für Knochenersatzimplantate - Google Patents
Vibrationssichere konische Klemmverbindung für KnochenersatzimplantateInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine vibrationssichere konische
Klemmverbindung für Knochenersatzimplantate.
In der Implantattechnik ist die Verbindung von Teilen eines Körperimplantates
mittels einer konischen Klemmverbindung seit langem bekannt. Nur
beispielhaft sei hier auf die DE-37 31 421 A1 hingewiesen. In dieser
Druckschrift wird ein Hüftstiel eines künstlichen Hüftgelenkes beschrieben, der
zusammengesetzt wird aus einem langen Stielteil, welches in den Markraum
des Femurs gesetzt wird, sowie aus einem sogenannten oberen kürzen Stielteil,
an welches der künstliche Gelenkkopf angebracht wird. Das lange Stielteil und
das kurze obere Stielteil werden mittels einer konischen Klemmverbindung
dauerhaft miteinander verbunden. Desweiteren wirkt bei diesem Implantat eine
konische Klemmverbindung zwischen dem Steckkonus, der am oberen kürzen
Stielteil angeformt ist, und einer konischen Steckhülse, die in dem künstlichen
Gelenkkopf vorgesehen ist.
Wenngleich die konische Klemmverbindung eine weitverbreitete Art der
Verbindung zwischen Teilen eines modular aufzubauenden Körperimplantates
ist, so ist sie im Hinblick auf eine etwaige Lockerung nicht ganz
unproblematisch. So kommt es in seltenen Fällen bei bestimmten Belastungen
des Körperimplantates zur Lockerung des Klemmsitzes, wonach dann
allerdings die eigentlichen Probleme beginnen hinsichtlich der Stabilität des
Implantates. Ein Revisionseingriff ist dann in den meisten Fällen
unvermeidbar. Ursache für eine Lockerung der Klemmverbindung sind häufig
Mikrovibrationen, die zur Ablösung der Steckkonusfläche von der
Steckhülsenfläche führen.
Vor diesem Hintergrund ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine konische Klemmverbindung anzugeben, die vibrationssicher ist, also
gegenüber der herkömmlichen konischen Klemmverbindung eine deutlich
höhere Sicherheit gegen ein Loslösen der Implantatteile bietet.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Klemmverbindung zwischen einem
Steckkonus und einer Klemmhülse unter Vermittlung der Klemmwirkung eines
Bolzens, der zunächst durch eine Bohrung in der Außenwandung der
Klemmhülse verläuft und weiter durch eine Durchbohrung durch den
Steckkonus greift. Dabei ist der Bohrung in der Klemmhülse gegenüberliegend
eine Vertiefung mit trapezförmigem Querschnitt in der Innenwandung der
Klemmhülse zugeordnet, in die das im wesentlichen komplementär
kegelstumpfförmig ausgebildete Ende des Bolzens greift.
Die Längsachse der Bohrung ist gegenüber der Längsachse der Durchbohrung
um ein gewisses Spiel a hin zu der geschlossenen Seite der Klemmhülse
versetzt. In ähnlicher Weise ist die Querschnitts-Längsachse der Vertiefung
gegenüber der Längsachse der Durchbohrung um ein gewisses Spiel b hin zu
der geschlossenen Seite der Klemmhülse versetzt. Für a und b gilt die
Beziehung 0,1 mm < a,b < 1,0 mm.
Der Kopf des Bolzens ist sich konisch aufweitend ausgebildet, so daß er den
Innenumfang der Bohrung in der Klemmhülse nur teilweise und überwiegend
der offenen Seite der Klemmhülse zugewandt berührt, wobei diese in ihrem
Sitz auf dem Steckkonus druckfixiert wird. Auf der anderen Seite berührt die
kegelstumpfförmige Mantelfläche des Endes des Bolzen die im Querschnitt
trapezförmige Innenfläche der Vertiefung nur teilweise und überwiegend der
offenen Seite der Klemmhülse zugewandt. Diese wird auf dieser Seite in ihrem
Sitz auf dem Steckkonus druckfixiert.
Die versetzten Längsachsen der Vertiefung einerseits und der Bohrung in der
Klemmhülse andererseits gegenüber der Durchbohrung in dem Steckkonus, der
konisch sich aufweitende Bolzenkopf, der trapezförmige Querschnitt der
Vertiefung und schließlich die kegelstumpfförmige Ausbildung des Bolzenendes
bewirken beim Einsetzen des Bolzens in die Durchbohrung und beim
Verbringen in seine Endlage erhebliche zusätzliche Druckkräfte auf die
Klemmhülse in Richtung auf den Steckkonus: Auf der Bolzenendseite gleitet
die Mantelfläche des Kegelstumpfes auf die Trapezfläche der Vertiefung auf
und bewirkt so in Richtung auf den Steckkonus eine Druckkraft. Auf Seiten des
Bolzenkopfes bewirkt die konische Ausbildung des Kopfes eine mit
zunehmendem Verbringen des Bolzens in seine Endlage Druckkräfte in
Richtung auf den Steckkonus, wodurch der konische Klemmsitz erheblich
stabiler wird als bei der herkömmlichen Verbindung.
Ohne Probleme nimmt diese Klemmverbindung Vibrationen auf, ohne daß es
zu einer Lockerung des einen Implantatteiles gegenüber dem anderen kommt.
Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Spiele a und b
im wesentlichen gleichgroß sind. Mit weiteren Maßnahmen kann erreicht
werden, daß die Klemmhülse exakt gerade auf dem Steckkonus ruht.
Der Bolzen kann in die Durchbohrung mit einem geeigneten Werkzeug
geschlagen werden. Allerdings macht in diesem Falle seine Entfernung im
Bedarfsfall Schwierigkeiten, da der konisch sich aufweitende Kopf in die
Bohrung in die Klemmhülse unter Materialabrieb und -verformung gedrängt
worden ist. Gemäß einer bevorzugten anderen Ausführungsform ist daher
vorgesehen, daß die Durchbohrung durch den Steckkonus wenigstens auf
einem Abschnitt mit einem Innengewinde versehen ist, mit welchem ein
wenigstens abschnittsweise auf dem Bolzen vorgesehenes Außengewinde
verschraubt ist. Zwar befindet sich auch hier der konisch sich aufweitende
Bolzenkopf in der Bohrung und ist dort hinein unter Materialabrieb gebracht
worden, die Verbindung ist aber aufgrund der Ausbildung mit dem Gewinde
lösbar.
Der Kopf des Bolzens ist gemäß einer weiteren Ausführungsform an seiner
breitesten Stelle mit einem Rändelrand versehen, der unter spanendem Abrieb
in die Bohrung in der Klemmhülse verbracht ist.
Die erwähnte Vertiefung kann als Keilnut ausgebildet sein oder aber als
Sackbohrung mit trapezförmigem Querschnitt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die
Vertiefung, das kegelstumpfförmige Ende des Bolzens, der konisch sich
aufweitende Kopf des Bolzens sowie das Spiel a und das Spiel b so aufeinander
abgestimmt, daß die Druckkräfte auf beiden Seiten des Bolzens in Richtung auf
den Steckkonus im wesentlichen gleichgroß sind. Auch die trapezförmige
Wandung im Querschnitt der Vertiefung kann hierbei als Parameter
miteinbezogen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren beispielhaft
näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Verbindung zwischen einer
Klemmhülse und einem Steckkonus, und
Fig. 2 eine andere Ausführungsform mit einem speziell ausgebildeten
Bolzenkopf.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine Schnittansicht durch einen Steckkonus 3 (weggebrochen)
dargestellt sowie durch eine darauf in einen Klemmsitz sitzenden Klemmhülse
2 dargestellt. Eine solche Klemmverbindung ohne weitere Maßnahmen gehört
zum Stand der Technik.
Vorliegend ist jedoch eine die Druckkräfte der Klemmhülse 2 auf den
Steckkonus 3 entscheidend erhöhender Bolzen 4 vorgesehen, der zunächst
durch eine Bohrung 6 in der Klemmhülse 2 verläuft, um dann durch eine
Durchbohrung 5 im Steckkonus 3 hindurchzugreifen.
Das Ende 10 des Bolzens 4 greift in eine Vertiefung 7 mit trapezförmigem
Querschnitt, welche der Bohrung 6 in der Klemmhülse 2 gegenüberliegend in
deren Innenwandung angeordnet ist. Die Mantelfläche des Bolzenendes 10 und
die im Querschnitt trapezförmige Anlagefläche der Vertiefung 7 arbeiten in der
Weise zusammen, daß ein Kontakt nur teilweise und überwiegend der offenen
Seite der Klemmhülse 2 (in Fig. 1 also nach unten) zugewandt besteht. In Fig.
1 ist dies deutlich aufgrund des wesentlich größeren Spaltes zwischen
Bolzenende und Anlagefläche der Vertiefung 7 nach oben hin erkennbar. Dies
ist zurückzuführen auf ein Spiel b, mit welchem die Querschnitts-Längsachse
(B) der Vertiefung 7 gegenüber der Längsachse 8 der Durchbohrung 5 im
Steckkonus hin zu der geschlossenen Seite der Klemmhülse 2 (also in Fig. 1
nach oben hin) versetzt ist. Das Spiel kann bekannt dabei Werte zwischen 0,1
mm und 1,0 mm annehmen.
Auf der gegenüberliegenden Seite, nämlich auf Seiten des Kopfes 9 des Bolzens
4 ist die Längsachse A der Bohrung 6 in der Klemmhülse 2 gegenüber der
Längsachse 8 der Durchbohrung 5 im Steckkonus 3 um ein Spiel a hin zu der
geschlossenen Seite der Klemmhülse 2 (in Fig. 1 also nach oben hin) versetzt.
Aufgrund dieser Ausbildung kommt der konische Kopf 9 mit der
Innenwandung der Bohrung 6 in der Klemmhülse 2 nur teilweise und
überwiegend der offenen Seite der Klemmhülse 2 (in Fig. 1 also nach unten)
zugewandt in Berührung. Das Spiel a kann ebenfalls im Bereich zwischen 0,1
mm und 1,0 mm liegen.
Vorliegend weist der Bolzen 4 eine Schulter auf, die mit einem
Außengewindeabschnitt 12 versehen ist. Dieses Außengewinde 12 ist mit einem
in der Bohrung 5 ausgebildeten Innengewinde 11 verschraubt.
Die erfindungsgemäße Klemmverbindung wird wie folgt hergestellt:
Die Klemmhülse 2 wird über den Steckkonus 3 gestülpt und angedrückt. Die Bohrung 6 kommt mit der Exzentrität a im Bereich der Bohrung 5 im Steckkonus 3 zu liegen. Das Entsprechende trifft zu auf die Vertiefung 7, allerdings mit der Exzentrität b gegenüber der Längsachse 8 der Durchbohrung 5 im Steckkonus 3.
Die Klemmhülse 2 wird über den Steckkonus 3 gestülpt und angedrückt. Die Bohrung 6 kommt mit der Exzentrität a im Bereich der Bohrung 5 im Steckkonus 3 zu liegen. Das Entsprechende trifft zu auf die Vertiefung 7, allerdings mit der Exzentrität b gegenüber der Längsachse 8 der Durchbohrung 5 im Steckkonus 3.
Der Bolzen wird mit seinem Ende 10 durch die Bohrung 6 und weiter in die
Durchgangsbohrung 5 gesteckt, so lange, bis das Außengewinde 12 an das
Innengewinde angelangt ist. Mit einem geeigneten Werkzeug (nicht
dargestellt), welches am Kopf 9 des Bolzens 4 angreift, wird der Bolzen durch
eine Schraubbewegung weiter durch das Innere des Steckkonus 3 getrieben.
Schließlich kommt die Mantelfläche 10 des Endes des Bolzens 4 mit der
unteren trapezförmigen Anlagefläche der Vertiefung 4 in Berührung. Die
Dimensionen sind so gewählt, daß der Kopf 9 des Bolzens in diesem
Augenblick mit dem Innenumfang der Bohrung 6 im unteren Bereich in
Berührung kommt. Beim weiteren Hineinschrauben des Bolzens 4 werden
immer stärkere Druckkräfte in Richtung auf den Steckkonus, also in Fig. 1
nach unten, erzeugt. Im oberen Bereich findet zwischen dem Kopf 9 des
Bolzens 4 in der Bohrung 6 keine Berührung statt, ebensowenig wie am
anderen Ende in der Vertiefung 7 im oberen Bereich.
Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, jedoch mit einer
wesentlichen Abänderung. Hier ist der Kopf 9 des Bolzens 4 an seiner
breitesten Stelle mit einem Rändelrand 13 versehen. Beim Herstellen der
Verbindung tritt der Rändelrand des im übrigen sich auch konisch
aufweitenden Kopfes 9 des Bolzens 4 in die Bohrung 6 in der Klemmhülse 2
ein, und zwar unter spanendem Abrieb des Rändelrandes. Hierdurch wird eine
Sicherung des Sitzes des Bolzens 4 im Steckkonus 3 erreicht, so daß dieser
sich durch etwaige Mikrobewegungen im Bereich der Klemmverbindung nicht
lösen kann.
Im Gegensatz zu üblichen Arretierungsstiften zwischen verbundenen Teilen
wirkt der Bolzen 4 vorliegend aufgrund der speziellen Ausbildung der
Vertiefung 7, des Endes 10 des Bolzens 4 sowie aufgrund der speziellen
Ausbildung des Bolzenkopfes 9 aktiv auf die Erhöhung der Klemmwirkung ein
und erhöht damit die Stabilität des Sitzes auch bei Mikrobewegungen
erheblich.
Claims (7)
1. Vibrationssichere konische Klemmverbindung zwischen einem
Steckkonus (3) und einer Klemmhülse (2), die jeweils Bestandteil eines
Teils eines modular aufgebauten Knochenersatzimplantates sind, unter
Vermittlung der Klemmwirkung eines Bolzens (4), der, durch eine
Bohrung (6) in der Außenwandung der Klemmhülse (2)
hindurchgreifend, durch eine Durchbohrung (5) durch den Steckkonus
(3) greift, wobei
- - der Bohrung (6) in der Klemmhülse (2) gegenüberliegend eine Vertiefung (7) mit trapezförmigem Querschnitt in der Innenwandung der Klemmhülse (3) zugeordnet ist, in die das im wesentlichen komplementär kegelstumpfförmig ausgebildete Ende (10) des Bolzens (4) greift,
- - die Längsachse (A) der Bohrung (6) gegenüber der Längsachse (8) der Durchbohrung (5) um ein Spiel a hin zu der geschlossenen Seite der Klemmhülse (2) und die Querschnitts- Längsachse (B) der Vertiefung (7) gegenüber der Längsachse (8) der Durchbohrung (5) um ein Spiel b hin zu der geschlossenen Seite der Klemmhülse (2) versetzt ist, und für a und b die Beziehung 0,1 mm < a,b < 1,0 mm gilt,
- - der Kopf (9) des Bolzens (4) sich konisch aufweitend ausgebildet ist, so daß er den Innenumfang der Bohrung (6) in der Klemmhülse (2) nur teilweise und überwiegend der offenen Seite der Klemmhülse (2) zugewandt, diese in ihrem Sitz auf dem Steckkonus (3) druckfixierend, berührt, und
- - die kegelstumpfförmige Mantelfläche des Endes (10) des Bolzens (4) die im Querschnitt trapezförmige Innenfläche der Vertiefung (7) nur teilweise und überwiegend der offenen Seite der Klemmhülse (2) zugewandt, diese in ihrem Sitz auf dem Steckkonus (3) druckfixierend, berührt.
2. Klemmverbindung nach Anspruch 1, bei der die Spiele a und b im
wesentlichen gleich groß sind.
3. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Durchbohrung
(5) durch den Steckkonus (3) wenigstens auf einem Abschnitt mit einem
Innengewinde (11) versehen ist, mit welchem ein wenigstens
abschnittsweise auf dem Bolzen (4) vorgesehenes Außengewinde (12)
verschraubt ist.
4. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Kopf
(9) des Bolzens (4) an seiner breitesten Stelle mit einem Rändelrand
(13) versehen ist, der unter spanendem Abrieb in die Bohrung (6) in der
Klemmhülse (2) verbracht ist.
5. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die
Vertiefung (7) als Keilnut ausgebildet ist.
6. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die
Vertiefung (7) als Sackbohrung mit trapezförmigem Querschnitt
ausgebildet ist.
7. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die
Vertiefung (7), das kegelstumpfförmige Ende (10) des Bolzens (4), der
konisch sich aufweitende Kopf (9) des Bolzens (4) sowie das Spiel a
und das Spiel b so aufeinander abgestimmt sind, daß die Druckkräfte
auf beiden Seiten des Bolzens (4) auf den Steckkonus (3) im
wesentlichen gleich groß sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712758A DE19712758C2 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Vibrationssichere konische Klemmverbindung für Knochenersatzimplantate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712758A DE19712758C2 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Vibrationssichere konische Klemmverbindung für Knochenersatzimplantate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19712758A1 true DE19712758A1 (de) | 1998-10-08 |
DE19712758C2 DE19712758C2 (de) | 1999-09-09 |
Family
ID=7824727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712758A Expired - Fee Related DE19712758C2 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Vibrationssichere konische Klemmverbindung für Knochenersatzimplantate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19712758C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2799115A1 (fr) * | 1999-10-01 | 2001-04-06 | Jean Claude Bouvet | Tige modulaire pour prothese de hanche |
FR2842725A1 (fr) * | 2002-07-26 | 2004-01-30 | Jean Louis Dore | Gamme d'implants femoraux de prothese de hanche, notamment de reprise. |
US8486144B2 (en) | 2008-08-22 | 2013-07-16 | Deru Gmbh | Endoprosthesis having a plug-in connection and improved rotary protection |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3731421A1 (de) * | 1987-09-18 | 1989-03-30 | S & G Implants Gmbh | Femur-hueftgelenk-endoprothese |
EP0634154A1 (de) * | 1993-07-16 | 1995-01-18 | MEC HINT S.r.l. | Verbesserte Verriegelung der Teile einer Mehrkomponentenprothese zur Verwendung in der Traumatologie der Orthopädie und der Veterinärmedizin |
DE4442204A1 (de) * | 1994-11-19 | 1996-05-23 | Artos Med Produkte | Modulare Gelenkprothese |
-
1997
- 1997-03-27 DE DE19712758A patent/DE19712758C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19712758C2 (de) | 1999-09-09 |
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