DE2305329A1 - Implantate mittels schraubverbindungen - Google Patents
Implantate mittels schraubverbindungenInfo
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Description
Technische reramik AG Selb, den 2.2.1973
Re/li
St. P. 1293
Implantate mittels Schraubverbindungen
Die Erfindung, betrifft eine dauerhafte, gegenseitige Verankerung
von Resektionsenden bzw. eines Gelenkteils durch ein Implantat in Röhrenknochen.
Es ist bekannt, implantierbare Prothesen aus Metallen, wie Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen, und/oder Kunststoffen,
wie das Kunstharz Palacos, oder technischer Keramik wie Aluminiumoxid, herzustellen. Aber bei Resektionsdefekten durch
Unfälle oder Krankheiten schreitet man heute immer noch zur Amputation. Beim Knochenersatz durch chirurgische Eingriffe
sind die Kompatibilitätsprobleme mit den mechanischen Anforderungen sehr eng verknüpft, da der Knochen auf mechanisch
und chemisch andersartige Materialien mehr oder minder empfindlich durch Degeneration reagiert. Außerdem werden von
den Knochenersatzstoffen Mindest-Eigenschaften hinsichtlich Elastizität, Ermüdungs- und Bruchverhalten bei gleichzeitig
niedrigem Gewicht verlangt. Im ungünstigsten Fall führen Abwehrreaktionen des Körpers zu unspezifischen Kalkabiageruncen,
zu Knochenrückbildungen, Entzündungen und sogar zum Bruch des Knochens.
Kunststoffe oder Kleber sind selbst in Form sehr stabiler Polymere im Körpermilieu nicht sehr beständig. Sie haben
im allgemeinen keine besonders hohe mechanische Widerstandsfähigkeit und sind nicht genügend volumenbeständig. Außerdem
sind sie biologisch nicht different genug. So entstehen z. B. bei d&r Verwendung des bekannten "bone cement" für den
Knochenersatz oft durch die auftretende Reaktionswärme Temperaturen bis zu 120 C. Dadurch kann das Eiweiß des Gewe-
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bes denaturiert werden und die feste Haftung des Implantats ist nicht gewährleistet. Außerdem ist eine gewisse
Schwindung bei den Kunststoffen und'Klebern festzustellen.
So hat man bereits nach Operationen mit Hilfe der P.öntgendiagnostik
festgestellt, daß zwischen dem eingebrachten "bone cement" und der Knochensubstanzen sich bereits ein
Spalt ausgebildet hat. Bei den Metallen bzw. Metalllegierungen als Knochenersatz kann es, aufgrund der Nichtverträglichkeit
dieses Ferkstoffes, zu chronischen abakteriellen Entzündungen, zur Abkapselung der Fremdkörper
und zu bakteriellen Eiterungen kommen, so daß die Implantate wieder aus dem Körper entfernt werden müssen.
Es ist ferner auch bekannt, Implantate und Prothesen aus Keramik herzustellen. Ein solches Material besitzt gegenüber
den anderen Werkstoffen einen stabilen Oxidationszustand und zeigt wesentlich günstigere Eigenschaften hinsichtlich
Korrosionsbeständigkeit und Gewebeverträ-glichkeit als Metalle und Kunststoffe. Trotzdem sind die von der
Medizin gestellten Anforderungen an Implantate bis heute noch nicht voll erfüllt. Die Entwicklung von Endoprothesen
als auch sonstiger Implantate stellt den Fachleuten zu-, nehmend die Aufgabe, Grenzflächenprobleme zwischen lebendem
Organismus und inerten Implantaten zu lösen.
Eine Teillösung dieses Problems kann durch den nachfolgenden erfinderischen Gedanken erbracht werden. Um die obengenannten
Nachteile zu vermeiden, soll durch die Erfindung eine implantierbare Prothese, insbesondere eine Schraubverbindung
zwischen zwei Knochenstümpfen geschaffen werden,
die eine dauerhafte Verankerung mit Hilfe von keramischen Werkstoffen bzw. Verbundwerkstoffen ermöglicht,
die vom Organismus angenommen wird und auch eine genügend hohe Festigkeit sowie Elastizität des Knochenersatzes bietet.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Prothese geschaffen
wird, die als Ersatz für rnochenstücke dienen kann. Das
Implantat ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Knochenstumpf
mit einem verrundetem Innengewinde versehen ist, in das eine Implantat-Schraube mit ebenfalls stark verrundeten
Gewindeg£ngen eingebracht ist, und daß eine gemeinsame fixierende Halterung vorgesehen ist.
Auf den Zeichnungen ist dieser Erfindungsgedanke beispielsweise dargestellt und zwar zeigen
Fig. 1: einen teilweisen Längsschnitt der Vorrichtung in
Fig. 1: einen teilweisen Längsschnitt der Vorrichtung in
Röhrenknochen und
Fig. 2; einen Querschnitt durch den selbstschneidenden Teil der Schraube.
Fig. 2; einen Querschnitt durch den selbstschneidenden Teil der Schraube.
Die Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
1 zeigt den wesentlichen Teil der Vorrichtung, die je nach Verwendungszweck als Endoprothesenteil oder Muffenverbindung
aus ein bzw. zwei Schrauben _3 mit stark verrundeten
Gewindegengen besteht. Bei einer Verbindung von zwei Eesektionsenden
ist eine fixierende Halterung notwendig, die-als Muffe 21 ausgebildet ist und an den Knochenstümpfen Übersteht.
Die Schraube 3 ist entweder durch eine Vorbohrung 2_, die
stark abgerundete GewindegSnge aufweist, in den Knochen. 1_
eingepaßt, oder sie ist durch einen selbstschneidenden Gewindeteil
4_ direkt in den Röhrenknochen hineingedreht. Bei
dem Kundgewinde handelt es sich, in Ausführungsforn und Konfiguration,
wie in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise um ein sinusförmiges Gewinde, da Kerbspannungen im Inneren des
Röhrenknochens vermieden werden sollen. Der Durchmesser der
Vorbohrung bzw. der Schraube ist von der zu übertragenden
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Kraft des Implantates und von der Wolff'sehen Transformationsgleichung
abhangig. Beide Beziehungen sind insofern wichtig, da sie mithelfen, einen möglichst festen
Sitz im Röhrenknochen zu garantieren.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung besteht das Konstruktionselement
Schraube aus einem selbstschneidenden Gewindeteil 4, einem tragendem Gewindeteil Jj und einem
glattwandigem profilierten Kopfteil.
Bei der beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung in Fig. 1 besteht der Kopf (S der einen Schraube außer
der Angriffsfläche T_ -^r einen Prehmonenten-Schlüssel
und einem profilierten, mit mindestens einer Ringnut j?
versehenen Vollzylinder, wohingegen das Kopfteil 9. ^er
anderen Schraube ein hierzu eng toleriertes Gegenstück
in Form eines profilierten Hohlzylindertopfes darstellt, der ebenfalls mindestens eine Innenringnute 10
trägt.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung besteht bei einer Muffenverbindung das andere Konstruktionselement aus einer
Muffe 11 mit ebenfalls einer Ringnute 1_£, die beidseitig
innen zylindrisch oder schwach konisch ausgebildet ist. Teil 11 ist jeweils Über die entsprechenden abzutragenden
Knochenstumpfenden J[4 aufgezogen.
In der Wand der Muffe befinden sich außerdem Injektionsund Entlüftungskanäle T2. ^n der Höhe der Ringnuten. Hierdurch
ist es möglich, daß nach dem Zusammenfügen der einzelnen
Implantatsteile durch Hineinpressen eines Zementes in die Ringnuten eine gegenseitige Verankerung erfolgt,
ohne daß der Zement an den Knochen bzw. an den Organismus
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- 5 - Selb, den 2.2.1973
kommt. Ein Dichtungsring J_6 aus Kunststoff verhindert,
daß die zementartige Paste an die Knochensubstanzen gelangt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ergibt sich daraus,
daß unterschiedliche Distanzstücke JJ3, beispielsweise
zwischen den beiden gleichachsig aufeinanderstehenden Schrauben, eingebracht sind, um nicht nur Implantate
für einen bestimmten Invidualfall sondern auch eine gewisse Serienfertigung nach dem Baukastensystem zu ermöglichen.
Die Schraube 3 im Röhrenknochen kann auch als Schaftteil
bei einer Endoprothese benutzt werden, indem auf dem Kopf 6 der Schraube ein Femurkopf fest angebracht
wird.
Um eine gute Passung der Implantatsteile mit den Resektionsenden zu gewährleisten, werden einmal die Knochenstümpfe
senkrecht zur Längsachse abgeschnitten und die Außenteile des Knochens schwach konisch oder planparallel
bearbeitet. Diese Bearbeitung kann mit einem Ultra-·
schallgerät erfolgen.
Um den Heilprozeß zu fördern, kann an geeigneter Stelle ein Pharmaka-Depot eingesetzt werden.
Als Implantatsmaterial können sowohl poröse oder dichte
keramische Werkstoffe als auch poröse oder dichte Verbundwerkstoffe eingesetzt werden.
Die Nachteile der Keramik- oder Verbundwerkstoffe, wie Sprödigkeit und Schlagempfindlichkeit, sind durch die
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- 6 - Selb, den 2.;
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spezielle Formgebung der Schrauben, die Verrundung der
Gewindegänge und durch die präzise Anpassung der einzelnen Implantatsteile weitgehend vermieden. Außerdem ist es
besonders vorteilhaft, daß Icein Zement oder Kleber direkt
mit dem Organismus in Berührung kommt. Hierdurch vermeidet man die vorstehend bereits erwähnte Denaturierung des
Eiweißes. Weiterhin ist durch diese Vorrichtung dem Chirurgen ein Mittel in die Hand gegeben, das ihn erlaubt,
von den noch heute üblichen Amputationen nach Unfällen
oder Krankheiten (wie Knochenkrebs) weitgehend abzugehen. Durch den Ersatz von Implantaten mittels Schraubverbindung
könnten vielen Patienten die betreffenden Gliedmaßen erhaltan
bleiben, vas heute in der Humanmedizin ein großes
soziales Bedürfnis ist.
Patentansprüche - 7 -
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Claims (13)
- - 7 - Selb, den 2.2.1973Re/liSt. P. 1293Patentansprüchef1.JEine dauerhafte, gegenseitige Verankerung von Resektionsenden bzw. eines Gelenkteiles durch ein Implantat in Röhrenknochen dadurch gekennzeichnet, daß jeder ICnochenstumpf (1) mit einem verrundeten Innengewinde (2) versehen ist, in das eine Implantat-Schraube (3) mit ebenfalls stark verrundeten Gewindegtngen eingebracht ist, und daß eine gemeinsame fixierende Halterung vorgesehen ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung jeder der genannten Schrauben (3) als selbstschneidende (4) Schraube.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schraube im wesentlichen aus drei Teilen besteht; Selbstschneidendes Gewindeteil (4), tragendes Gewindeteil (5)t glattwandiges, jedoch profiliertes-Kopfteil.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (6) der einen Schraube außer den Angriffsflächen (7) für einen Drehmomenten-Schlüssel einen profilierten, mit mindestens einer Ringnut (8), versehenen Vollzylinder darstellt, wohingegen das andere Kopfteil (9) ein hierzu eng toleriertes Gegenstück in Form eines profilierten Hohlzylindertopfes darstellt, der mindestens eine Ringnut (10) trügt.409832/0161- 8 - Selb, den 2.2.1973
- 5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangennen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil der fixierenden Halterung eine Muffe (11) mit ebenfalls einer Singnute (15) ist, die beidseitig innen zylindrisch oder schwachkonisch ausgebildet ist und jeweils über die entsprechend abgefragten T?esektionsenden aufgezogen ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zementartige Füllung in den genannten Ringnuträumen, eingebracht durch Injektions- und Entlüftungskanäle (12) in der Wand der Muffe (11) und des Hohlzylinder-Topfes (9)'.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausfließen der zementartigen Paste in den Röhrenknochen durch einen Dichtungsring (16) aus Kunststoff vermieden ist.
- 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch auswechselbare Distanzstücke (13) zwischen den beiden gleichachsig aufeinanderstehenden Schrauben (3)
- 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis -3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (3) im Röhrenknochen auch als Schaftteil bei einer Endoprothese benutzt werden kann, indem auf dem Kopf (6) der Schraube ein Femurkopf fest angebracht wird.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus porösen oder dichten keramischen Werkstoffen bestehen.409832/0161- 9 - Selb, den 2.2.1973
- 11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Implantat ein dichter oder mindestens an den wichtigsten Oberflclchenteilen poröser Verbundwerkstoff, vorzugsweise ein keramischer Verbundwerkstoff, geweihIt ist.
- 12. Sin chirurgisches V7erkzeug für die in vorstehenden Ansprüchen gekennzeichneten Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung (vorzugsweise der Eesektionsenden) mittels Ultraschalls erfolgt.
- 13. Vorrichtungen nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennezichnet, daß ein Pharmaka-Depot an geeigneter Stelle angebracht ist.403832/0161
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