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Diese
Patentanmeldung ist verbunden mit der gleichzeitig schwebenden,
gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereichten
Europäischen Patentanmeldung Nr.,
die Priorität
von USSN 60/246854 (Referenznummer des Anwalts: P028708EP)
beantragt.
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Technisches Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Prothese,
und insbesondere auf eine selbstsichernde modulare Prothese mit
einem Schaftelement mit einer konischen Bohrung zur Aufnahme eines
konischen Pfosten eines Halselements, und die damit verbundene Methode.
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Hintergrund der Erfindung
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Während der
Lebenszeit eines Patienten kann es beispielsweise bedingt durch
eine Erkrankung oder ein Trauma erforderlich sein, eine Gelenkersatzoperation
bei dem Patienten durchzuführen. Bei
der Gelenkersatzoperation kann eine Prothese zum Einsatz kommen,
die in einen der Knochen des Patienten implantiert wird. Im Falle
einer Hüftersatzoperation
wird eine Femurprothese im Oberschenkelknochen (den Femur) des Patienten
implantiert. Die Femurprothese ist in der Regel als einteiliges
Gebilde konstruiert, das ein Oberteil umfasst, welches einen kugelförmigen Kopf,
der das Becken oder die Gelenkpfanne des Patienten trägt, zusammen
mit einem länglichen
intramedullären
Schaft enthält,
welcher dazu dient, die Femurkompoennte am Femur des Patienten zu
befestigen. Um die Prothese im Femur des Patienten befestigen zu
können,
wird zunächst
der Markraum des Femurs chirurgisch vorbereitet (z. B. gefräst und/oder
aufgerieben), so dass der intramedulläre Schaft der Femurprothese
anschließend
darin implantiert werden kann. Die Femurprothese kann in den Markraum
eingepresst werden, oder die Femurprothese kann auch mit Knochenzement
im Markraum befestigt werden.
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Während der
Durchführung
einer Gelenkersatzoperation muss dem Chirurgen im Allgemeinen ein
gewisses Maß an
Flexibilität
bezüglich
der Prothesenauswahl geboten werden. Insbesondere können die
anatomischen Voraussetzungen des Knochens, in dem die Prothese implantiert
werden soll, von einem Patienten zum nächsten etwas unterschiedlich
sein. Beispielsweise kann im Falle einer Femurprothese der Oberschenkelknochen
des Patienten verhältnismäßig lang
oder kurz sein und somit die Verwendung einer Femurprothese erforderlich machen,
die einen verhältnismäßig langen
bzw. kurzen Schaft enthält.
Darüber
hinaus muss der Schaft in bestimmten Fällen, wie etwa wenn die Verwendung
eines verhältnismäßig langen
Schafts erforderlich ist, außerdem
gebogen sein, um der Femuranatomie des Patienten zu entsprechen.
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Diese
Notwendigkeit für
den Einsatz von Prothesen verschiedener Formen und Größen führt zu einer
Reihe von Problemen hinsichtlich der Anwendung von einteiligen Prothesen.
Beispielsweise muss ein Krankenhaus oder Chirurgiezentrum einen verhältnismäßig umfangreichen
Bestand an Prothesen auf Lager halten, um die verschiedenen erforderlichen
Prothesen zu haben, die in bestimmten Situationen wie etwa bei Traumapatienten
und Revisionseingriffen zur Verfügung
stehen müssen.
Da außerdem
die Biegung des Schafts der Biegung des Femurmarkraums des Patienten
entsprechen muss, ist die rotationale Positionierung des oberen
Abschnitts der Prothese (d. h. ihres proximalen Endes) beschränkt, was
wiederum die präzise
Lokalisierung des oberen Abschnitts und somit des Prothesenkopfs sehr
schwierig macht. Da außerdem
die einander entsprechenden Knochen auf der linken und rechten Seite
eines Patienten (d. h. das linke und das rechte Femur) in gegensätzlichen
Richtungen gebogen sein können,
müssen
quasi linke und rechte Varianten der Prothese hergestellt werden,
um die Anteversion des gebogenen Schaft bereitzustellen, wodurch
sich der aufrechtzuerhaltende Prothesenlagerbestand noch weiter
vergrößert.
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Infolge
dieser und anderer Nachteile wurde eine Reihe von modularen Prothesen
entwickelt. Wie der Name andeutet, ist eine modulare Prothese baukastenartig
(modular) konstruiert, so dass die einzelnen Elemente oder Merkmale
der Prothese entsprechend den jeweiligen anatomischen Gegebenheiten des
Patienten ausgewählt
werden können.
Beispielsweise wurde eine modulare Prothese entwickelt, die ein
proximales Halselement enthält,
das an einem von zahlreichen distalen Schaftelementen befestigt werden
kann, um eine Baugruppe zu erhalten, die den anatomischen Anforderungen
des jeweiligen Patienten entspricht. Ein solches Design erlaubt
es, das distale Schaftelement auszuwählen und es anschließend in
einer der Anatomie des Patienten entsprechenden Position im Knochen
des Patienten zu implantieren, während
es gleichzeitig ein beschränktes Maß an unabhängiger Positionierung
des proximalen Halselements relativ zum Becken des Patienten gestattet.
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Eine
Problematik, die sich aus der Verwendung einer modularen Prothese
ergibt, ist die Verriegelung oder Sicherung der einzelnen Elemente
oder Komponenten mit- oder aneinander. Insbesondere ist eine feste
Sicherung des proximalen Halselements am distalen Schaftelement
von kritischer Bedeutung, um die Trennung der zwei Komponenten nach
ihrer Implanatation im Patienten zu verhindern. Daher wurde bisher
eine Reihe von Sicherungsmechanismen zum Sichern der Komponenten
aneinander entwickelt. Bisher wurden beispielsweise eine Reihe von modularen
Prothesen entwickelt, die ein distales Schaftelement mit einem sich
nach oben erstreckenden Pfosten enthalten, der von einer im distalen
Halselement definierten Bohrung aufgenommen wird. Ein verhältnismäßig langes
Befestigungselement, wie etwa eine Schraube oder ein Bolzen, dient
zur Befestigung des Pfostens in der Bohrung.
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Allerdings
sind mit einem derartigen Design eine Reihe von Nachteilen verbunden.
Erstens ist es möglich,
dass die funktionsbedingte Belastung während der Verwendung der Prothese
keine zwangschlüssige
Sicherung bietet und sogar dazu neigen kann, den sich nach oben
erstreckenden Pfosten des distalen Schaftelements aus der im proximalen
Halselement definierten Bohrung herauszutreiben. In einem solchen
Fall muss das Sicherungselement (z. B. die Schraube oder der Bolzen)
allein solche Lasten aufnehmen. Dies führt zu einer Reihe von Problemen,
da viele dieser funktionsbedingten Belastungen dazu neigen, axialer
Art zu sein. Insbesondere wirken aufgrund der Art des Designs axiale
Lasten, die auf ein Befestigungselement wie etwa eine Schraube oder
einen Bolzen ausgeübt
werden, auf das Gewinde des Befestigungselements, wodurch sie unerwünschterweise
eine verhältnismäßig große Last
auf eine verhältnismäßig kleine
Oberfläche
aufbringen. Solche Lasten können
im Laufe der Zeit die mechanische Unversehrtheit der Gewindegänge abbauen oder
sogar zerstören,
was potenziell zur Trennung der Komponenten führen könnte.
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Zweitens
ist die Herstellung einer solchen modularen Prothese verhältnismäßig schwierig
und somit auch teuer. Insbesondere muss, um eine lange Schraube
oder einen Bolzen zum Befestigen der zwei Komponenten aneinander
verwenden zu können,
eine verhältnismäßig lange
Bohrung durch die gesamte Länge
des proximalen Halselements und mindestens einen Abschnitt der Länge des
distalen Schaftelements gebohrt oder anhand eines anderen maschinellen
Bearbeitungsverfahrens hergerstellt werden. Dieses Bohren, das oft
als „Tiefbohren" bezeichnet wird,
ist verhältnismäßig schwierig
durchzuführen,
da hierbei unter Anderem die Einhaltung äußerst strenger Toleranzen erforderlich
ist, was wiederum die mit der Herstellung der modularen Prothese
verbundenen Kosten erhöht.
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US 5.876.459 legt ein anpassbares
orthopädisches
modulares Implantat offen, welches aus folgenden Teilen besteht:
einem ersten Element mit einem länglichen
Schaft mit einem freien Ende, das dazu ausgelegt ist, im Markraum
des Knochen eines Patienten zu liegen, und einem gegenüberliegenden Ende
mit einem gelenkbildenden Abschnitt; einem zweiten Element mit einem
weiteren gelenkbildenden Abschnitt, das passend in Eingriff mit
dem gelenkbildenden Abschnitt des ersten Elements gebracht werden
kann; und einem dritten Element mit einem Körper mit einem linear extrudierten
Kanal, durch den die gelenkbildenden Abschnitte anpassbar aufgenommen
werden, wobei mindestens eines der Elemente radial erweiterbar ist,
um eine Einpressung gegen eine Innenfläche des Kanals in einer gewählten Position
zu erzielen und das erste, zweite und dritte Element zusammenzuschließen, wenn
die gelenkbildenden Abschnitte vollständig miteinander im Eingriff stehen.
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Daher
besteht Bedarf an einer modularen Prothese, die einen oder mehrere
der oben genannten Nachteile überwindet.
Besonderer Bedarf besteht an einer modularen Prothese, die gegenüber den
bisher entwickelten modularen Prothesen verbesserte Sicherungsmerkmale
aufweist. Weiterhin besteht besonderer Bedarf an einer modularen
Prothese, die sich durch die während
der Anwendung der Prothese entstehenden funktionsbedingten Lasten
selbst sichert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine modulare Prothese bereitgestellt,
bestehend aus: einem Schaftelement mit einer darin definierten länglichen
Bohrung und einer Gewindeöffnung,
wobei das Schaftelement eine proximale Endfläche mit einer Pfostenaufnahmeöffnung besitzt
und sich die längliche
Bohrung zwischen der Pfostenaufnahmeöffnung und der Gewindeöffnung erstreckt,
und einem Halselement mit (i) einem Halskörper, (ii) einem den Kopf aufnehmenden
Stützelement,
das so am Halskörper
befestigt ist, dass es sich von diesem weg nach außen erstreckt,
und (iii) einem konischen Pfosten, der so am Halskörper befestigt
ist, dass er sich von diesem weg nach außen erstreckt, wobei der konische
Pfosten so ausgelegt ist, dass er in die längliche Bohrung des Schaftelements
eingesetzt werden kann, und dadurch gekennzeichnet, dass: die längliche
Bohrung sich von der Pfostenaufnahmeöffnung zur Gewindeöffnung hin kontinuierlich
verjüngt,
wobei das Schaftelement außerdem
neben einem distalen Ende der Gewindeöffnung eine angesenkte Aushöhlung besitzt,
wobei das Halselement außerdem
einen Verlängerungsabschnitt
besitzt, der den konischen Pfosten nach unten verlängert, wobei
der Verlängerungsabschnitt
(i) einen Gewindeabschnitt und (ii) einen zwischen dem Gewindeabschnitt
und dem konischen Pfosten befindlichen gewindefreien Abschnitt umfasst,
wobei der gewindefreie Abschnitt des Verlängerungsabschnitts in der Gewindeöffnung des
Schaftelements liegt, wenn das Halselement am Schaftelement befestigt
ist, und wobei der Gewindeabschnitt des Verlängerungsabschnitts in der angesenkten
Aushöhlung
des Schaftelements liegt, wenn das Halselement am Schaftelement
befestigt ist.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue und nützliche
modulare Prothese bereitzustellen.
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Darüber hinaus
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte modulare
Prothese bereitzustellen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue und nützliche
Methode zur Durchführung
einer Gelenkersatzoperation unter Verwendung einer modularen Prothese
bereitzustellen.
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Außerdem ist
es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Methode
zur Durchführung einer
Gelenkersatzoperation unter Verwendung einer modularen Prothese
bereitzustellen.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine modulare
Prothese bereitzustellen, die gegenüber den bisher entwickelten
modularen Prothesen verbesserte Sicherungsmerkmale aufweist.
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Darüber hinaus
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine modulare Prothese
bereitzustellen, die sich durch die während der Anwendung der Prothese
entstehenden funktionsbedingten Lasten selbst sichert.
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Außerdem ist
es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine modulare Prothese bereitzustellen,
die ein hohes Maß an
Flexibilität
hinsichtlich der Positionierung des Kopfelement der Prothese relativ
zur Gelenkpfanne des Patienten bereitstellt.
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Die
oben genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen
offensichtlich werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein auseinandergezogener Perspektivschnitt einer modularen Prothese,
welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst.
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2 ist
ein auseinandergezogener, vergrößerter,
Fragmentquerschnitt, welcher das proximale Halselement, das Hülsenelement
und das distale Schaftelement der modularen Prothese von 1 zeigt.
Es ist zu beachten, dass das proximale Halselement nicht im Querschnitt
gezeigt ist, um die Beschreibung klarer zu machen.
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3 ist
eine Querschnittansicht, die 2 ähnelt, aber
die Elemente der modularen Prothese aneinander montiert zeigt.
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4 ist
eine Querschnittansicht, welche den distalen Schaftabschnitt der
modularen Prothese von 1 unmittelbar vor der Extraktion
aus dem Femur eines Patienten mittels eines Entnahmewerkzeugs zeigt.
(Es ist zu beachten, dass das Entnahmewerkzeug zu einer Position
vorgeschoben gezeigt ist, in der sein distaler Abschnitt im Gewindeeingriff mit
einem komplementären
Gewindeteil des distalen Schaftabschnitts steht.)
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5 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 3, zeigt aber eine weitere modulare
Prothese, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst.
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6 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1, zeigt aber noch eine weitere
modulare Prothese, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung
umfasst.
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7 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 6, zeigt sie aber bei entferntem
Kopfelement, um die Beschreibung klarer zu machen.
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8 ist
eine Seitenrissansicht, die 7 ähnelt, aber
die Elemente der modularen Prothese aneinander montiert zeigt.
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils der modularen Prothese von 8.
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10 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils der modularen Prothese von 9.
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11A ist eine Ansicht, die 8 etwas ähnelt, aber
die Ansicht ist mit entferntem Hülsenelement
gezeigt, um sie klarer zu machen.
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11B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der
modularen Prothese von 11A,
die eingekreist und als 11B gekennzeichnet
ist.
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12A ist ein Teilquerschnitt des Halselements und
Schaftelements der modularen Prothese von 6.
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12B ist eine Querschnittansicht des Halselements
der modularen Prothese von 6.
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12C ist eine Draufsicht der modularen Prothese
von 8, wobei das Halteelement entfernt ist, um die
Ansicht klarer zu machen.
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12D ist ein Teilquerschnitt des Schaftelements
der modularen Prothese von 6.
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13 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 3, zeigt aber noch eine weitere
modulare Prothese, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung
umfasst.
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14 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der modularen Prothese von 13.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung lässt
zwar verschiedene Modifikationen und alternative Formen zu, aber
es wird eine bestimmte Ausführungsform
der Erfindung als Beispiel in den Zeichnungen gezeigt und im Folgenden
ausführlich
beschrieben. Es versteht sich allerdings, dass nicht die Absicht
besteht, die Erfindung auf die bestimmte offengelegte Form zu beschränken, sondern
dass die Erfindung im Gegenteil alle Modifikationen und gleichwertigen
Entsprechungen abdecken soll.
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1-3 zeigen
eine modulare Prothese 10 zur Verwendung während der
Durchführung
einer Gelenkersatzoperation wie etwa einer Hüftersatzoperation. Es sollte
allerdings bedacht werden, dass die vorliegende Erfindung hier zwar
beispielhaft für
die Durchführung
einer Hüftersatzoperation
gezeigt wird, aber die Konzepte der vorliegenden Erfindung für Ersatzoperationen
an zahlreichen Gelenken im gesamten Körper verwendet werden können. Beispielsweise
können
die Konzepte der vorliegenden Erfindung bei der Durchführung einer
Schulter- oder Knieersatzoperation verwendet werden.
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Die
modulare Femurprothese 10 umfasst ein proximales Element
wie etwa ein proximales Halselement 12, ein proximales
Knochenfixierungs- oder Hülsenelement 14,
ein Kugel- oder Kopfelement 16 und ein distales Element
wie etwa ein distales Schaftelement 18. Die Prothese 10 ist
so ausgelegt, dass sie in einem Femur 20 (siehe 4)
eines Patienten implantiert werden kann, um bestimmte natürliche Merkmale
des Femurs 20 des Patienten zu ersetzen, beispielsweise
bedingt durch eine Erkrankung oder ein Trauma. Insbesondere wird
die modulare Prothese 10 nach dem in der unten beschriebenen
Weise durchgeführten
Zusammenbau in einem chirurgisch vorbereiteten (z. B. gefrästen und/oder
aufgeriebenen) Markraum 22 (siehe 4) des Femurs 20 implantiert.
Die modulare Prothese 10 kann in den Markraum 22 eingepresst
werden oder auch mit Knochenzement im Markraum 22 befestigt
werden.
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Auf
diese Weise kann die Prothese 10 verwendet werden, um das
Femur 20 des Patienten rotierbar am Becken des Patienten
(nicht gezeigt) zu befestigen. Insbesondere ist das Kopfelement 16 so positioniert,
dass es entweder auf der natürlichen
Gelenkpfanne des Patienten oder auf einer Pfannenprothese aufliegt,
die im Becken des Patienten implantiert wurde, um seine Gelenkpfanne
zu ersetzen. Auf diese Weise funktionieren die modulare Prothese 10 und
die natürliche
oder künstliche
Gelenkpfanne zusammen als ein System, welches das natürliche Kugelgelenk
in der Hüfte
des Patienten ersetzt.
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Wie
in 1 gezeigt, kann das distale Schaftelement 18 in
einer Reihe verschiedener Konfigurationen bereitgestellt werden,
um den anatomischen Anforderungen des jeweiligen Patienten zu entsprechen
und eine Vielzahl verschiedener Fixierungsoptionen (z. B. Strukturen
und Geometrien) und Größen bereitzustellen.
Insbesondere kann das Schaftelement 18 in verschiedenen
unterschiedlichen Längen
ausgelegt sein, um den anatomischen Anforderungen des Patienten
zu entsprechen (z. B. ein verhältnismäßig langes Schaftelement 18 zur Verwendung
mit einem langen Femur 20, ein verhältnismäßig kurzer Schaft zur Verwendung
mit einem kurzen Femur 20, usw.). Darüber hinaus kann das distale
Schaftelement 18 auch in einer gebogenen Konfiguration
bereitgestellt werden, wenn dies aufgrund der anatomischen Gegebenheiten
des Patienten erforderlich ist. Außerdem kann das distale Schaftelement 18 auch
in verschiedenen Durchmessern und äußeren Materialstrukturen bereitgestellt werden,
wenn die anatomischen Gegebenheiten des Patienten dies erforderlich
machen.
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Darüber hinaus
ist ebenfalls zu beachten, dass das Halselement 12, das
Hülsenelement 14 und das
Kopfelement 16 jeweils auch in mehreren unterschiedlichen
Konfigurationen bereitgestellt werden können, obwohl dies in den 1-4 nicht
gezeigt ist, um die erforderliche Flexibilität zur Entsprechung der von
Patient zu Patient unterschiedlichen anatomischen Gegebenheiten
zu bieten. So kann beispielsweise das Kopfelement 16 in
verschiedenen Durchmessern bereitgestellt werden, oder das Hülsenelement 14 kann
in verschiedenen Winkeln und Längen
bereitgestellt werden, um den anatomischen Anforderungen des jeweiligen
Patienten zu genügen. Darüber hinaus
können
sowohl Gestalt als auch Länge
des Halselements 26 variiert werden, um den anatomischen
Anforderungen des jeweiligen Patienten zu genügen.
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Wie
in 1-3 gezeigt, umfasst das proximale
Halselement 12 einen Körper 24 mit
einem Stützelement
oder Drehzapfen 26, das bzw. der sich von einem proximalen
Endabschnitt weg nach außen erstreckt.
Wie in 1 gezeigt, ist das Kopfelement 16 durch
eine Kegelverbindung oder ansonsten an dem Drehzapfen 26 befestigt.
Der Körper 24 weist außerdem einen
Pfosten 28 auf, der sich von einem distalen Endabschnitt
desselben weg nach außen
erstreckt. In dem Ausführungsbeispiel,
das in 1-3 gezeigt
ist, sind sowohl der Drehzapfen 26 als auch der Pfosten 28 integral
mit dem Körper 24 des
proximalen Halselements 12 ausgebildet. Es ist allerdings
zu beachten, dass der Körper 24,
der Drehzapfen 26 und der Pfosten 28 als separate
Elemente ausgeführt
werden können,
die mittels Befestigungselementen, Press- oder Kegelverbindungen aneinander
befestigt sind.
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Der
Pfosten 28 umfasst einen Schulterbefestigungsabschnitt 30,
einen konischen Abschnitt 32 und einen Verlängerungsabschnitt 34.
Der Schulterbefestigungsabschnitt 30 ist so ausgelegt,
dass er in eine längliche
Bohrung 36 eingesetzt werden kann, die im Hülsenelement 14 definiert
ist. Wie in 2 gezeigt, besitzen sowohl der
Schulterbefestigungsabschnitt 30 des Pfostens 28 als
auch die längliche Bohrung 36 eine
Verjüngung,
welche es zulässt,
dass das Hülsenelement 14 beim
Einsetzen des Pfostens 28 in die längliche Bohrung 36 mittels
Kegelverbindung am Pfosten 28 gesichert wird.
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Der
konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 ist bereitgestellt,
um das proximale Halselement 12 mittels Kegelverbindung
am distalen Schaftelement 18 zu sichern. Insbesondere wird
der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 in eine
längliche
Bohrung 38 eingesetzt, die in einer Seitenwand 40 des
distalen Schaftelements 18 definiert ist. Wie in 2 gezeigt,
sind sowohl der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 als
auch die längliche
Bohrung 38 des distalen Schaftelements 18 auf
dessen gesamter Länge
kontinuierlich verjüngt.
Unter „kontinuierlich verjüngt" im Hinblick auf
eine konische Bohrung oder einen konischen Pfosten ist hier zu verstehen,
dass der Querschnittsdurchmesser der Bohrung oder des Pfostens entweder
(1) von einem Ende der Bohrung oder des Pfostens zum anderen gleichförmig oder anderweitig
kontinuierlich zunimmt (und somit an keinem Punkt abnimmt oder gleich
bleibt) oder (2) von einem Ende der Bohrung oder des Pfostens zum
anderen gleichförmig
oder anderweitig kontinuierlich abnimmt (und somit an keinem Punkt
zunimmt oder gleich bleibt).
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Wie
beispielsweise in 2 gezeigt, ist die Länge der
länglichen
Bohrung 38 definiert durch den Abstand zwischen einer in
einer proximalen Endfläche 44 des
Schaftelements 18 definierten Pfostenaufnahmeöffnung 42 und
einem proximalen Ende 46 einer in einer Schulterfläche 50 der
Seitenwand 40 definierten Gewindeöffnung 48. Daher ist
die längliche
Bohrung 38 von der Pfostenaufnahmeöffnung 42 bis zum
proximalen Ende 46 der Gewindeöffnung 48 kontinuierlich
verjüngt,
da der Querschnittsdurchmesser der länglichen Bohrung von der Pfostenaufnahmeöffnung 42 bis
zum proximalen Ende 46 der Gewindeöffnung 48 kontinuierlich
abnimmt (d. h. an keinem Punkt zunimmt oder gleich bleibt).
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In ähnlicher
Weise ist die Länge
des konischen Abschnitts 32 des Pfostens 28 definiert
durch den Abstand zwischen einer ersten Übergangsfläche 52 und einer zweiten Übergangsfläche 54.
Wie in 2 und 3 gezeigt, trennt die erste Übergangsfläche 52 den
Schulterbefestigungsabschnitt 30 des Pfostens 28 von
dem konischen Abschnitt 32, wohingegen die zweite Übergangsfläche 54 den
konischen Abschnitt 32 von dem Verlängerungsabschnitt 34 des
Pfostens 28 trennt. Daher ist der konische Abschnitt 32 des
Pfostens 28 von der ersten Übergangsfläche 52 bis zur zweiten Übergangsfläche 54 kontinuierlich
verjüngt,
da der Querschnittsdurchmesser des konischen Abschnitts 32 des
Pfostens 28 von der ersten Übergangsfläche 52 des Pfostens 28 bis
zu der zweiten Übergangsfläche 54 des Pfostens 28 kontinuierlich
abnimmt (d. h. an keinem Punkt zunimmt oder gleich bleibt).
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Somit
unterscheidet sich eine kontinuierlich verjüngte Bohrung oder Pfosten wie
etwa die längliche
Bohrung 38 oder der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 der
vorliegenden Erfindung von bisher entwickelten Bohrungen und Pfosten,
die ein „abgestuftes" oder sonstige Art
von Design verwenden, in dem der Querschnittsdurchmesser der Bohrung
oder des Pfostens von einem Ende der Bohrung oder des Pfostens zum
anderen nicht kontinuierlich abnimmt oder zunimmt. So verwenden
beispielsweise bestimmte bisher entwickelte orthopädische Elemente eine
Bohrung, die eine längliche
zylinderförmige
(d. h. nichtkonische) Bohrung mit einem konischen „Einführungsabschnitt" an einem Ende derselben
aufweisen, um das Vorschieben eines zylinderförmigen Pfostens in die Bohrung
zu ermöglichen.
Ein solches Bohrungsdesign ist allerdings nicht kontinuierlich verjüngt, da
der Querschnittsdurchmesser der Bohrung nicht entlang ihrer gesamten
Länge kontinuierlich
zunimmt oder abnimmt. In einem solchen Design nimmt zwar der Querschnittsdurchmesser
der Bohrung über die
gesamte Länge
des Einführungssegments
der Bohrung ab, bleibt dann aber über die gesamte Länge des
zylinderförmigen
Abschnitts der Bohrung im Wesentlichen konstant.
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Die
Seitenwand 40 des distalen Schaftelements 18 weist
weiterhin eine angesenkte Aushöhlung 56 und
eine in dieser definierten zweiten Gewindeöffnung 58 auf. Wie
in 2 gezeigt, sind die längliche Bohrung 38,
die Gewindeöffnung 48,
die angesenkte Aushöhlung 56 und
die Gewindeöffnung 58 jeweils
koaxial zueinander angeordnet. Daher liegt die Gewindeöffnung 48 zwischen
der länglichen Bohrung 38 und
der angesenkten Aushöhlung 56. Das
proximale Ende 46 der Gewindeöffnung 48 grenzt sogar
an das distale Ende der länglichen
Bohrung 38 an oder öffnet
sich ansonsten in diese hinein, wohingegen ein distales Ende 62 der
Gewindeöffnung
an die angesenkte Aushöhlung 56 angrenzt oder
sich in diese hinein öffnet.
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In ähnlicher
Weise liegt die angesenkte Aushöhlung 56 infolge
der koaxialen Beziehung der Merkmale, die in der Seitenwand 40 des
distalen Schaftelements 18 definiert sind, zwischen den
Gewindeöffnungen 48 und 58.
Insbesondere grenzt wie in 2 gezeigt
ein proximales Ende 64 der angesenkten Aushöhlung 56 an
die Gewindeöffnung 48 an
oder öffnet
sich ansonsten in diese hinein, wohingegen ein distales Ende 66 der
angesenkten Aushöhlung 56 an
die Gewindeöffnung 58 angrenzt
oder sich ansonsten in diese hinein öffnet. Wie im Folgenden ausführlicher
besprochen werden soll, stellt die Konfiguration der im distalen
Schaftelement 18 definierten Merkmale zusammen mit den
Merkmalen des proximalen Halselements 12 verbesserte Sicherungseigenschaften
des proximalen Halselements 12 relativ zum distalen Schaftelement 18 bereit.
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Wie
in 1-3 gezeigt, ist der Verlängerungsabschnitt 34 des
Pfostens 28 im Wesentlichen zylinderförmig und weist eine Reihe von
Gewindegängen 60 auf,
die sich von diesem weg nach außen
erstrecken. Die Gewindegänge 60 sind
so ausgelegt, dass sie einen Außendurchmesser
besitzen, der den Gewindeeingriff der Gewindegänge 60 mit der Gewindeöffnung 48 erlaubt,
während
gleichzeitig verhindert wird, dass die Gewindegänge 60 an der Seitenwand 40 der
länglichen
Bohrung 38 oder der angesenkten Aushöhlung 56 anliegen.
Der Außendurchmesser
der Gewindegänge 60 ist
sogar kleiner als sowohl (1) der minimale (d. h. kleinste) Querschnittsinnendurchmesser
der länglichen
Bohrung 38 (d. h. der Querschnittsdurchmesser des distalen Endabschnitts
der Bohrung 38) und (2) der Querschnittsinnendurchmesser
der angesenkten Aushöhlung 56.
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Im
Anschluss an den Zusammenbau der modularen Prothese 10 werden
die Gewindegänge 60 des
Pfostens 28 wie in 3 gezeigt
in die angesenkte Aushöhlung 56 eingesetzt.
Insbesondere wird der Verlängerungsabschnitt 34 des
Pfostens 28 nach unten oder in distaler Richtung (wie in 1-3 gezeigt)
durch die längliche
Bohrung 38 des Schaftelements 18 vorgeschoben.
Das proximale Halselement 12 und das distale Schaftelement 18 werden dann
gegeneinander verdreht oder ansonsten rotiert, um die Gewindegänge 60 im
Gewindeeingriff vollständig
durch die Gewindeöffnung 48 vorzuschieben. Insbesondere
werden die Elemente 12, 18 relativ zueinander
gedreht, bis einer der Gewindegänge 60 vollständig am
distalen Ende 62 der Gewindeöffnung 48 ausgetreten
ist.
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Während die
Gewindegänge 60 wie
oben beschrieben durch die Gewindeöffnung 48 vorgeschoben
werden, wird der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 in ähnlicher
Weise nach unten oder in distaler Richtung (wie in 1-3 gezeigt)
in die längliche
Bohrung 38 des Schaftelements 18 vorgeschoben.
Die jeweiligen Verjüngungen
des konischen Abschnitts 32 des Pfostens 28 und
der länglichen
Bohrung 38 sind so ausgelegt, dass der konische Abschnitt 32 des
Pfostens 28 an dem Punkt, an dem die Gewindegänge 60 aus
der Gewindeöffnung 48 austreten,
in festem Eingriff mit der Seitenwand 40 der länglichen
Bohrung 38 steht. Somit wirken axiale und andere funktionsbedingte
Lasten, die auf die modulare Prothese 10 ausgeübt werden,
nicht auf die Gewindegänge 60,
sondern auf das proximale Halselement 12 und das distale
Schaftelement 18 entlang der konischen Grenzfläche zwischen
diesen. Tatsächlich
wirken, da die Gewindegänge 60 vollständig aus
der Gewindeöffnung 48 ausgetreten
sind (und somit in der angesenkten Aushöhlung 56 liegen),
keine axialen Lasten (oder irgendwelche andere Arten von funktionsbedingten
Lasten) auf die Gewindegänge 60.
Dies ist der Fall, da wie oben beschrieben der Außendurchmesser
der Gewindegänge 60 kleiner
ist als der Innendurchmesser der angesenkten Aushöhlung 56,
was dazu führt,
dass die Außenflächen der Gewindegänge 60 in
einigem Abstand von der Seitenwand 40 der angesenkten Aushöhlung 56 liegen und
somit die Berührung
zwischen diesen verhindert wird.
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Darüber hinaus
ist die axiale Länge
der Gewindegänge 60 so
ausgelegt, dass die Gewindegänge 60 nicht
an der mit dem proximalen Ende 64 der angesenkten Aushöhlung 56 verbundenen
Wandoberfläche
oder an der mit dem distalen Ende 66 der angesenkten Aushöhlung 56 verbundenen
Wandoberfläche
anliegen, wenn der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 in
festem Eingriff mit der Seitenwand 40 der länglichen
Bohrung 38 steht. Diese Konfiguration verhindert weiter,
dass axiale Lasten (oder andere Arten von funktionsbedingten Lasten)
auf die Gewindegänge 60 wirken.
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Darüber hinaus
stellt die zuvor beschriebene Konfiguration eine verbesserte Flexibilität bezüglich der
Winkelpositionierung des proximalen Halselements 12 relativ
zu dem distalen Schaftelement 18 bereit. Insbesondere nachdem
das proximale und distale Element 12 und 18 in
der oben beschriebenen Weise aneinander befestigt sind, wobei die
Gewindegänge 60 in
die angesenkte Aushöhlung 56 eingesetzt
werden, kann das proximale Halselement 12 frei um 360° relativ
zum distalen Schaftelement 18 gedreht werden. Dies trifft zu,
da die Gewindegänge 60 frei
von der Gewindeöffnung 48 sind
und daher nicht durch diese eingeschränkt werden. Es ist allerdings
zu beachten, dass die verhältnismäßig festen Berührungskräfte, die
an der konischen Grenzfläche zwischen
dem proximalen und distalen Element 12 und 18 vorliegen,
Widerstand gegen eine solche Drehung des proximalen Halselements 12 bereitstellen. Dies
ermöglicht
eine verhältnismäßig präzise Positionierung
des Halselements, das der Chirurg es in verhältnismäßig kurzen „Inkrementen" drehen kann.
-
Darüber hinaus
kann, sobald der Chirurg das proximale Halselement 12 in
einer gewünschten
Winkelposition relativ zum distalen Schaftelement 18 positioniert
hat, eine axiale Kraft auf die zwei Elemente 12, 18 ausgeübt werden,
um die „konische
Verbindung" zwischen
diesen zu erhöhen,
um eine weitere Drehung zwischen den zwei Elementen 12, 18 unter normalen
(und sogar etwas übermäßigen) funktionsbedingten
Lasten zu verhindern. Eine Art, in der eine solche axiale Kraft
auf die zwei Elemente 12, 18 ausgeübt werden
kann, besteht darin, mit einem chirurgischen Hammer oder Ähnlichem
auf die proximale Fläche
des Halselements 12 zu schlagen, wodurch der konische Abschnitt 32 des
Pfostens 28 weiter in einen Sicherungseingriff mit der
Seitenwand 40 der länglichen
Bohrung 38 getrieben wird.
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Es
ist zu beachten, dass die modulare Prothese 10 vor ihrer
Implantation im Femur 20 des Patienten zusammengebaut werden
kann und die abschließende „Feineinstellung" der Winkelposition
des Halselements 12 relativ zum Schaftelement 18 nach der
Implantation erfolgen kann. Insbesondere kann die modulare Prothese 10 in
einer voll montierten Konfiguration im Femur 20 implantiert
werden, in welcher die Gewindegänge 60 des
Pfostens 28 in die angesenkte Aushöhlung 56 eingesetzt
werden, aber bevor die abschließende
axiale Last auf die Elemente 12, 18 ausgeübt wird.
In einem solchen Fall würde der
Chirurg das Halselement 12 vor der Implantation in einer
annähernden
Winkelposition relativ zum Schaftelement 18 positionieren
und anschließend das
Halselement 12 in vivo (d. h. nach der Implantation im
Femur 20 des Patienten) in seiner endgültigen erwünschten Winkelposition relativ
zum Schaftelement 18 positionieren. Sobald es sich in der
gewünschten
Winkelposition relativ zum Schaftelement 18 befindet, kann
das Halselement 12 in vivo wie oben beschrieben mit dem
chirurgischen Hammer geschlagen werden, um die konische Verbindung zwischen
den Elementen 12, 18 zu stärken.
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Beim
Implantieren der modularen Prothese 10 im Femur 20 verhindert
die zuvor beschriebene Konfiguration ebenfalls eine unerwünschte Trennung des
proximalen Halselements 12 vom distalen Schaftelement 18.
Insbesondere im höchst
unwahrscheinlichen Fall, dass sich die konische Verbindung zwischen
den zwei Elementen 12, 18 löst, wird verhindert, dass der
Pfosten 28 des Halselements 12 sich aus der länglichen
Bohrung 38 herausbewegt, da die Gewindegänge 60 nicht
durch die Gewindeöffnung 48 zurückgeschoben
werden können,
ohne die zwei Elemente 12, 18 um mehrere vollständige Drehungen
relativ zueinander zu bewegen. Daher wird sogar in dem höchst unwahrscheinlichen
Fall, dass sich die konische Verbindung zwischen den zwei Elementen 12, 18 löst, eine
Bewegung des proximalen Halselement 12 nach oben oder in
proximaler Richtung (wie in 1-3 gezeigt)
um eine größere Entfernung
als die verhältnismäßig geringe
Entfernung, welche die obere (d. h. proximale) Fläche des
obersten Gewindegangs 60 vom distalen Ende 62 der
Gewindeöffnung 48 trennt,
verhindert. Daher wirken die Gewindegänge 60 in diesem Zusammenhang
als „Blockelemente", die eine Trennung
der zwei Elemente 12, 18 voneinander blockieren
oder auf eine sonstige Weise verhindern.
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Falls
es zu irgendeinem Zeitpunkt nach der Implantation der modularen
Prothese 10 wünschenswert
sein sollte, die Prothese 10 aus dem Femur 20 zu
extrahieren (d. h. zu entfernen), kann die zuvor beschriebene Konfiguration
des Pfostens 28 und des Schaftelements 18 erneut
verwendet werden. Insbesondere muss zunächst die konische Verbindung zwischen
dem proximalen und distalen Element 12, 18 „gelöst" werden. Dies ist
durch Ausübung
einer Kraft, wie etwa mit einem Schlag eines chirurgischen Hammers,
auf das proximale Halselement 18 zu erreichen. Anschließend wird
das proximale Halselement 18 in entgegengesetzter Richtung
wie während der
Implantation der Prothese 10 gedreht, um die Gewindegänge 60 wieder
in die Gewindeöffnung 48 zurückzuschieben.
Sobald die Gewindegänge 60 in
festem Eingriff mit den inneren Gewindegängen der Gewindeöffnung 48 stehen,
kann der Chirurg das proximale Halselement 12 nach oben
oder in proximaler Richtung (wie in 1-4 gezeigt)
ziehen oder eine sonstige Kraft auf dieses ausüben, um die modulare Prothese 10 aus
dem Markraum 22 des Femurs 20 des Patienten herauszutreiben.
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Die
Gewindeöffnung 58 ist
bereitgestellt, um die Extraktion der modularen Prothese 10 für den Fall zu
ermöglichen,
dass beispielsweise die Gewindegänge
der Gewindeöffnung 48 beschädigt (z.
B. ausgerissen) werden. Insbesondere wenn die Gewindegänge der
Gewindeöffnung 48 beschädigt sind
und daher nicht in Eingriff mit den Gewindegängen 60 des Pfostens 28 kommen
können,
kann die modulare Prothese 10 auch auf eine andere Weise
entfernt werden. In einem solchen Fall werden zuerst alle mit der
modularen Prothese 10 verbundenen Elemente außer dem
implantierten distalen Schaftelement 18 entfernt, so dass
nur noch das implantierte distale Schaftelement 18 im Femur 20 zurückbleibt
(siehe 4).
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Anschließend können, falls
das Verfahren dies erforderlich macht, Ersatzelemente in der zuvor besprochenen
Weise an dem implantierten distalen Schaftelement 18 befestigt
werden. Insbesondere kann ein proximales Halsersatzelement 12,
ein Hülsenersatzelement 14 und
ein Kopfersatzelement 16 in der zuvor besprochenen Weise
an dem implantierten distalen Schaftelement 18 befestigt
werden.
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In
bestimmten Fällen
kann es allerdings wünschenswert
sein, das distale Schaftelement 18 (zusammen mit den anderen
Elementen, die bereits daraus entfernt wurden) zu entfernen und
anschließend zu
ersetzen. In diesen Fällen
kann ein Entnahmewerkzeug 70 zum Extrahieren des distalen
Schaftelement 18 verwendet werden. Wie in 4 gezeigt, hat
das Entnahmewerkzeug 70 einen länglichen Schaft 72 mit
einer Reihe von Gewindegängen 74, die
sich von dem einen Ende des Werkzeugs weg nach außen erstrecken.
An dem anderen Ende des länglichen
Schafts 72 ist ein T-förmiger
Handgriff 76 befestigt. Die Gewindegänge 74 besitzen einen
Außendurchmesser,
der den Gewindeeingriff mit der Gewindeöffnung 58 des distalen
Schaftelements 18 erlaubt. Auf diese Weise können die
Gewindegänge 74 des
Entnahmewerkzeugs 70 in die Gewindeöffnung 58 eingeschraubt
werden, um das Werkzeug 70 an dem distalen Schaftelement 18 zu
sichern. Anschließend
kann der Chirurg an dem Handgriff 76 nach oben oder in
proximaler Richtung ziehen oder auf andere Art Kraft auf diesen
ausüben
(wie in 4 gezeigt), um das distale Schaftelement 18 aus
dem Markraum 22 des Femurs 20 des Patienten herauszutreiben.
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Es
ist zu beachten, dass der Pfosten 28 und/oder die Gewindeöffnung 58 so
ausgelegt sein können,
dass ein Vorschieben der Gewindegänge 60 des Pfostens 28 in
die Gewindeöffnung 58 verhindert wird.
Wie beispielsweise in 3 gezeigt, führt die Länge, in welcher der Verlängerungsabschnitt 34 des Pfostens 28 sich über die
untere (d. h. distale) Fläche des
untersten Gewindegangs 60 hinaus erstreckt, dazu, dass
eine distale Spitze 78 des Pfostens 28 sich am
unteren Ende auswölbt
oder auf sonstige Weise in Kontakt mit einer unteren Seitenwandfläche 80 der Öffnung 58 kommt,
bevor der unterste Gewindegang 60 in Kontakt mit der Gewindeöffnung 58 kommen
kann. Darüber
hinaus kann die Gewindeöffnung 58 auch
so ausgelegt sein, dass sie einen Innengewindedurchmesser und/oder
eine Innengewindeklasse aufweist, die sich von dem Außengewindedurchmesser
und/oder der Außengewindeklasse
der Gewindegänge 60 des
Pfostens 28 unterscheidet, wodurch eine Eingriffnahme der
Gewindegänge 60 mit
der Gewindeöffnung 58 verhindert
wird. In einem Ausführungsbeispiel
ist die Gewindeöffnung 58 so ausgelegt,
dass ihr Innengewindedurchmesser kleiner ist als der Außengewindedurchmesser
der Gewindegänge 60 des
Pfostens 28, wodurch die Eingriffnahme der Gewindegänge 60 mit
der Gewindeöffnung 58 verhindert
wird.
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In
beiden Fällen
ist der Querschnittsaußendurchmesser
der zylinderförmigen,
gewindefreien Segmente des Verlängerungsabschnitts 34 so
ausgelegt, dass er geringfügig
kleiner ist als der Innendurchmesser der Gewindeöffnung 58. Auf diese
Weise kann die gewindefreie, distale Spitze 78 in die Gewindeöffnung 58 eingesetzt
werden, ohne an den Gewindegängen
der Gewindeöffnung 58 anzuliegen, wodurch
eine Beschädigung
der Gewindegänge
der Öffnung 58 durch
die distale Spitze 78 verhindert wird. Bei einer derartigen
Positionierung der Gewindeöffnung 58 schützt außerdem die
distale Spitze 78 des Pfostens 28 die Gewindegänge der
Gewindeöffnung 58,
indem sie das Eindringen von Trümmern oder Ähnlichem
in die Öffnung 58 verhindert.
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Betriebsweise der vorliegenden Erfindung
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Im
Betrieb erfolgt die Implantation der modularen Femurprothese 10 der
vorliegenden Erfindung im Markraum 22 des Femurs 20 während einer
Hüftersatzoperation.
Zunächst
wird der Markraum 22 des Femurs 20 vom Chirurgen
gefräst,
aufgerieben oder auf sonstige Weise chirurgisch vorbereitet. Anschließend kann
die modulare Prothese 10 im Femur 20 implantiert
werden. Es ist zu beachten, dass bei Verwendung von Knochenzement
zum Befestigen der modularen Prothese im Femur der Markraum 22 vor
dem Implantieren der modularen Prothese 10 mit solchem
Zement gefüllt
wird.
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Allerdings
wird die modulare Prothese 10 in der Regel vor dem Implantieren
zusammengebaut. Insbesondere wird zuerst ein Kopfelement 16 einer gewünschten
Größe gewählt und
anschließend
mittels Kegel- oder Pressverbindung auf den Drehzapfen 26 des
proximalen Halselements 12 aufgesetzt (obwohl es in manchen
Fällen
wünschenswert
sein kann, das Kopfelement 16 nach der Implantation der Prothese 10 zu
befestigen, damit ein Kopfelement 16 mit einer wünschenswerten
Länge gewählt werden kann,
sobald die abschließende
Beinlängenanpassung
durch den Chirurgen erfolgt ist). Dann wird das Hülsenelement 14 am
Pfosten 28 des Halselements 12 befestigt. Insbesondere
wird der Pfosten 28 so durch die längliche Bohrung 36 des
Hülsenelements 14 vorgeschoben,
dass der Schulterbefestigungsabschnitt 30 des Pfostens 28 in
diese eingesetzt wird. Wie oben beschrieben gestattet die Verjüngung sowohl
des Schulterbefestigungsabschnitts 30 des Pfostens 28 als
auch der länglichen
Bohrung 36 es dem Hülsenelement 14,
mittels konischer Verbindung an dem Pfosten 28 gesichert
zu werden, wenn der Pfosten 28 in die längliche Bohrung 36 eingesetzt wird.
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Sobald
das Hülsenelement 14 an
dem proximalen Halselement 12 befestigt ist, wird ein distales Schaftelement 18 mit
einer gewünschten
Konfiguration (z. B. die richtige Länge, Biegungskonfiguration, Durchmesser,
Außenbeschaffenheit,
usw.) gewählt und
anschließend
an dem proximalen Halselement 12 befestigt. Insbesondere
wird zuerst der Verlängerungsabschnitt 34 des
Pfostens 28 nach unten oder in distaler Richtung (wie in 1-3 gezeigt) durch
die längliche
Bohrung 38 des Schaftelement 18 vorgeschoben.
Sobald die distale Spitze 78 des Pfostens 28 in
die Gewindeöffnung 48 eintritt,
werden das proximale Halselement 12 und das distale Schaftelement 18 vom
Chirurgen gegeneinander verdreht oder auf sonstige Weise relativ
zueinander rotiert, so dass die Gewindegänge 60 in Eingriff
mit der Gewindeöffnung 48 kommen.
Das proximale und distale Element 12 und 18 werden
weiter relativ zueinander gedreht, bis die Gewindegänge 60 vollständig aus
dem distalen Ende 62 der Gewindeöffnung 48 herausgetreten sind.
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Gleichzeitig
mit der Vorschieben der Gewindegänge 60 durch
die Gewindeöffnung 48 wird
der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 entsprechend nach
unten oder in distaler Richtung (wie in 1-3 gezeigt)
in die längliche
Bohrung 38 des Schaftelements 18 vorgeschoben.
Wie oben beschrieben sind die Verjüngungen des konischen Abschnitts 32 des
Pfostens 28 und der länglichen
Bohrung 38 so ausgelegt, dass der konische Abschnitt 32 des
Pfostens 28 in festen Eingriff mit der Seitenwand 40 der
länglichen
Bohrung 38 kommt, wenn die Gewindegänge 60 aus der Gewindeöffnung 48 heraustreten
(und bevor die Gewindegänge 60 in
Kontakt mit der Gewindeöffnung 58 kommen).
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Anschließend kann
der Chirurg die Winkelposition des proximalen Halselements 12 relativ
zum distalen Schaftelement 18 anpassen, um das Halselement 12 und
somit auch das Kopfelement 16 in eine erwünschte Stelle
relativ zur Gelenkpfanne (bzw. zur künstlichen Gelenkpfannenfläche) des
Patienten zu bringen. Insbesondere kann, sobald die Elemente 12, 18 in
der oben beschriebenen Weise aneinander befestigt sind (d. h. die
Gewindegänge 60 befinden sich
in der angesenkten Aushöhlung 56),
das proximale Halselement 12 frei um 360° relativ
zum distalen Schaftelement 18 gedreht werden. Wie oben
beschrieben stellt der feste Kontakt an der konischen Grenzfläche zwischen
dem proximalen und distalen Element 12 und 18 einen
erwünschten
Grad an Widerstand gegen eine solche Drehung des proximalen Halselements 12 bereit,
um eine präzisere
Lokalisierung des Elements 12 zu ermöglichen.
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Wie
oben beschrieben wird der Chirurg das Halselement 12 eventuell
vor der Implantation in eine annähernden
Winkelposition relativ zum Schaftelement 18 bringen wollen
und dann erst anschließend das
Halselement 12 in vivo (d. h. nach der Implantation im
Femur 20 des Patienten) in seiner endgültigen erwünschten Winkelposition relativ
zum Schaftelement 18 positionieren. Ist dies der Fall (wie
hier für die
Zwecke dieser Ausführungsbeispielbesprechung angenommen),
würde der
Chirurg zu diesem Zeitpunkt die modulare Prothese 10 im
Markraum 22 des Femurs 20 implantieren. Insbesondere
würde der Chirurg
die distale Spitze 78 des distalen Schaftelement 18 in
den vorbereiteten Markraum 22 des Femurs 20 bis
auf die erwünschte
Tiefe im Markraum 22 vorschieben. Das Hülsenelement 14 berührt die Oberflächen des
Femurs 20 in der Nähe
der Öffnung am
proximalen Ende des Femurs 20, um das proximale Ende der
Prothese 10 in einer gewünschten Ausrichtung zu positionieren.
Auf diese Weise erstreckt sich das Halselement 12 in einer
Richtung aus dem Markraum 22 heraus, die es gestattet,
das Kopfelement 14 so zu positionieren, dass es Kraft auf
die Gelenkpfanne (oder eine künstliche
Ersatzpfanne) des Patienten ausübt.
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Die
verschiedenen oben besprochenen Prothesenelemente (d. h. das proximale
Halselement 12, das Hülsenelement 14,
das Kopfelement 16 und das distale Schaftelement 18)
können
zwar wie oben beschrieben zusammengebaut und im Femur 20 implantiert
werden, aber es besteht auch die Möglichkeit, dass diese verschiedenen
Elemente auf eine beliebige andere Weise zusammengebaut und implantiert
werden, die dem Chirurgen für
die jeweilige chirurgische Situation angemessen erscheint. So kann beispielsweise
das Hülsenelement 14 zunächst im Femur 20 implantiert
werden und anschließend
kann eine Unterbaugruppe, die aus einem zusammengebauten proximalen
Halselement 12, distalen Schaftelement 18 und
Kopfelement 16 besteht, durch die längliche Bohrung 36 des
implantierten Hülsenelements 14 vorgeschoben
werden, um das Implantationsverfahren durchzuführen. Wenn diese Implantationsweise
gewählt
wird, müsste
die längliche
Bohrung 36 des Hülsenelements 14 so
modifiziert werden, dass sie groß genug ist, um ein Vorschieben
des distalen Schaftelements 18 durch die längliche
Bohrung 36 zu erlauben.
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In
jedem Fall positioniert der Chirurg, nachdem die modulare Prothese 10 im
Femur 20 implantiert ist, das proximale Halselement 12 in
vivo in einer erwünschten
endgültigen
Winkelposition relativ zum distalen Schaftelement 18. Anschließend kann
eine axiale Kraft auf die zwei Elemente 12, 18 ausgeübt werden,
um die „konische
Verbindung" zwischen
den zwei Elementen 12, 18 zu verstärken, wodurch
eine weitere Drehung zwischen den zwei Elementen 12, 18 unter
normalen (und sogar unter etwas übermäßigen) funktionsbedingten
Lasten verhindert wird. Insbesondere schlägt der Chirurg mit einem chirurgischen
Hammer oder Ähnlichem
auf die proximale Fläche
des Halselements 12, wodurch der konische Abschnitt 32 des
Pfostens 28 weiter in einen Sicherungseingriff mit der
Seitenwand 40 der länglichen Bohrung 38 getrieben
wird.
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Falls
es zu irgendeinem Zeitpunkt nach der Implantation der modularen
Prothese 10 wünschenswert
sein sollte, die Prothese 10 aus dem Femur 20 zu
extrahieren (d. h. zu entfernen), wird zunächst die konische Verbindung
zwischen dem proximalen und distalen Element 12, 18 durch
Ausübung
einer Kraft, wie etwa mit einem Schlag eines chirurgischen Hammers,
auf das proximale Halselement 18 „gelöst". Anschließend wird das proximale Halselement 18 in
entgegengesetzter Richtung wie während
der Implantation der Prothese 10 gedreht, um die Gewindegänge 60 wieder
in die Gewindeöffnung 48 zurückzuschieben.
Sobald die Gewindegänge 60 in
festem Eingriff mit den inneren Gewindegängen der Gewindeöffnung 48 stehen,
kann der Chirurg das proximale Halselement 12 nach oben
oder in proximaler Richtung (wie in 1-4 gezeigt)
ziehen oder eine sonstige Kraft auf dieses ausüben, um die modulare Prothese 10 aus
dem Markraum 22 des Femurs 20 des Patienten herauszutreiben
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Wie
oben beschrieben kann es allerdings in bestimmten Fällen wünschenswert
sein, alle mit der modularen Prothese 10 verbundenen Elemente
außer
dem implantierten distalen Schaftelement 18 zu entfernen.
Liegt beispielsweise ein beträchtlicher Grad
von Knocheneinwuchs in dem implantierten distalen Schaftelement 18 vor,
könnte
es wünschenswert
sein, das implantierte distale Schaftelement 18 nicht zu
entfernen, sondern nur die daran befestigten Elemente zu ersetzen.
In einem solchen Fall kann nach dem Entfernen der Elemente 12, 14 und 16 in der
zuvor beschriebenen Weise ein proximales Halsersatzelement 12,
ein Hülsenersatzelement 14 und ein
Kopfersatzelement 16 an dem implantierten distalen Schaftelement 18 befestigt
werden.
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Sollte
es beispielsweise wünschenswert sein,
das distale Schaftelement 18 zu entfernen und die Gewindegänge der
Gewindeöffnung 48 sind
beschädigt
(z. B. ausgerissen), kann das Entnahmewerkzeug 70 verwendet
werden, um die modulare Prothese 10 aus dem Femur 20 zu
extrahieren. Insbesondere für
den Fall, dass die Gewindegänge
der Gewindeöffnung 48 beschädigt sind
und daher nicht in Eingriff mit den Gewindegängen 60 des Pfostens 28 kommen
können,
werden zuerst alle mit der modularen Prothese 10 verbundenen
Elemente außer dem
implantierten distalen Schaftelement 18 entfernt, so dass
nur noch das implantierte distale Schaftelement 18 im Femur 20 zurückbleibt
(siehe 4). Anschließend
wird der Schaft 72 des Entnahmewerkzeugs 70 in
die Gewindeöffnung 58 eingeschraubt,
um das Werkzeug 70 am distalen Schaftelement 18 zu
befestigen. Anschließend
kann der Chirurg an dem Handgriff 76 nach oben oder in
proximaler Richtung ziehen oder auf andere Art Kraft auf diesen
ausüben
(wie in 4 gezeigt), um das distale Schaftelement 18 aus
dem Markraum 22 des Femurs 20 des Patienten herauszutreiben.
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Folglich
bietet die modulare Prothese 10 der vorliegenden Erfindung
wie hier beschrieben zahlreiche Vorteile gegenüber den bisher entwickelten
Prothesen. Wenn beispielsweise das proximale Element (d. h. das
Halselement 12) dazu ausgelegt ist, ein außen konisches
Element (d. h. den Pfosten 28) aufzuweisen, und das distale
Element (d. h. das distale Schaftelement 18) dazu ausgelegt
ist, ein innen konisches Element (d. h. die längliche Bohrung 38)
aufzuweisen, besitzt die modulare Prothese 10 der vorliegenden
Erfindung „selbstsichernde" Eigenschaften, die
vorherige Prothesendesigns nicht aufweisen. Insbesondere neigen
funktionsbedingte Lasten, die während
der Verwendung auf die modulare Prothese 10 ausgeübt werden,
dazu, das proximale Halselement 12 nach unten oder in distale
Richtung (wie in 1-4 gezeigt)
zu treiben, wodurch in ähnlicher Weise
der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 weiter
in die konische längliche
Bohrung 38 des distalen Schaftelements 18 getrieben
wird. Dadurch dass der Pfosten 28 so nach unten getrieben
wird, erhöht
sich wie gewünscht
die Größenordnung
der konischen Verbindung zwischen den zwei Elementen 12, 18 der
modularen Prothese 10.
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Darüber hinaus
stellt die Konfiguration der modularen Prothese 10 ebenfalls
verbesserte Belastungseigenschaften als bisher entwickelte Prothesen bereit.
So wirken beispielsweise axiale und andere funktionsbedingte Lasten,
die auf die modulare Prothese 10 ausgeübt werden, auf das proximale
Halselement 12 und das distale Schaftelement 18 entlang der
konischen Grenzfläche
zwischen diesen, anstatt auf die Gewindegänge 60 des Pfostens 28 zu
wirken. Dies verteilt solche Lasten auf eine verhältnismäßig große Oberfläche im Gegensatz
zu bisher entwickelten Prothesen, bei denen solche axiale Lasten
unmittelbar auf die Gewindegänge
des Befestigungselements (z. B. Bolzen oder Schraube) wirken, mit
dem die Elemente der Prothese aneinander befestigt sind.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Konfiguration der modularen
Prothese 10 der vorliegenden Erfindung es überflüssig macht,
ein separates Befestigungselement wie etwa einen länglichen Bolzen
oder eine Schraube zum Befestigen des Halselements am Schaftelement
zu verwenden. Die Eliminierung des separaten Befestigungselements spart
nicht nur Materialien, sondern macht auch schwierige Fertigungsverfahren
wie etwa Tiefbohren überflüssig und
senkt somit die mit der Herstellung der modularen Prothese 10 verbundenen
Kosten.
-
Darüber hinaus
bietet die zuvor beschriebene Konfiguration der modularen Prothese
der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Flexibilität im Hinblick auf
die Winkelpositionierung des proximalen Halselements 12 und
somit des Kopfelements 16 relativ zur Gelenkpfanne (oder
einer künstlichen
Gelenkpfannenfläche)
des Patienten. Insbesondere durch die Bereitstellung einer freien
Rotation um 360° des
proximalen Halselements 12 relativ zum implantierten distalen
Schaftelement 18 ist der Chirurg in der Lage, das Kopfelement 16 in
einer präziseren
Weise positionieren, als dies mit den Kopfelementen von bisher entwickelten
Prothesen möglich
war. Dies ist der Fall, da die Bewegung des Kopfabschnitts einer
einteiligen Prothese auch eine Bewegung des distalen Schaftabschnitts
der Prothese auslösen
würde,
wodurch potenziell der distale Schaftabschnitt aus seiner erwünschten
Lage im Markraum des Femurs heraus bewegt würde. Dies gilt auch für bisher entwickelte
Prothesen, da die zu diesen gehörigen
proximalen und distalen Elemente im Allgemeinen anhand eines Gewindebefestigungselements,
das in eine Gewindebohrung eingesetzt wird, starr aneinander befestigt
sind. Weitere Vorteile, die sich aus der Drehbarkeit des Halselements 12 relativ
zum Schaftelement 18 der vorliegenden Erfindung ergeben,
bestehen darin, dass die endgültige
Winkelposition des Halselements 12 relativ zum Schaftelement 18 sogar nach
der Implantation der modularen Prothese 10 im Femur 20 noch „fein eingestellt" werden kann.
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Weiterhin
bietet die zuvor beschriebene Konfiguration der modularen Prothese 10 der
vorliegenden Erfindung auch eine höhere Sicherheit gegenüber einer
Trennung als bisher entwickelte Prothesen. Dies ist der Fall, da
eine Vorwärtsbewegung
des Pfostens 28 des Halselements 12 aus der länglichen Bohrung 38 heraus
dadurch verhindert wird, dass die Gewindegänge 60 nicht durch
die Gewindeöffnung 48 zurück geschoben
werden können,
ohne die zwei Elemente 12, 18 um mehrere vollständige Drehungen
gegeneinander zu drehen.
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Darüber hinaus
stellt die oben beschriebene Verwendung der Gewindeöffnung 58 eine
Art und Weise bereit, in der eine Extraktion der modularen Prothese 10 zu
erreichen ist, wenn beispielsweise die Gewindegänge der Gewindeöffnung 48 beschädigt (z.
B. ausgerissen) werden. Dies stellt eine Sicherheitslösung (Backup)
bereit, die bei anderen Prothesendesigns nicht vorhanden ist. Insbesondere
werden in der Regel keine Backup-Merkmale für die Gewindegänge der
Gewindebohrung bereitgestellt, in welche das sichernde Befestigungselement
von bisher entwickelten modularen Prothesen eingesetzt wird, wodurch
sich potenziell beträchtliche
Probleme ergeben können,
falls der Chirurg nicht in der Lage ist, das Schaftelement anhand
solcher Gewindegänge
zu extrahieren.
-
Die
Erfindung wurde zwar in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung
ausführlich veranschaulicht
und beschrieben, aber eine solche Veranschaulichung und Beschreibung
ist als in ihrem Wesen beispielhaft und nicht einschränkend zu
betrachten, da es sich versteht, dass lediglich die bevorzugte Ausführungsform
gezeigt und beschrieben wird und dass alle Änderungen und Modifikationen, die
unter das Wesen der Erfindung fallen, unter Patentschutz gestellt
werden sollen.
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Aus
den hier beschriebenen, verschiedenen Merkmalen der modularen Prothese
und den dazugehörigen
Methoden ergibt sich eine Reihe von Vorteilen der vorliegenden Erfindung.
Es ist anzumerken, dass alternative Ausführungsformen der modularen
Prothese und der verbundenen Methode der vorliegenden Erfindung
nicht alle beschriebenen Merkmale aufweisen können und dennoch mindestens
einige der Vorteile solcher Merkmale bieten können. Dem Fachmann wird es
leicht fallen, eigene Ausführungen
einer modularen Prothese und verbundenen Methode zu entwickeln,
die eines oder mehrere Merkmale der vorliegenden Erfindung umfassen
und unter das Wesen und den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen,
wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
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Beispielsweise
ist zu beachten, dass die Konzepte der vorliegenden Erfindung auch
bei der Konstruktion anderer Arten von Prothesenelementen neben
den hier beschriebenen Femurkomponenten verwendet werden können. Insbesondere
kann die Verwendung der mit dem Pfosten 28 verbundenen Merkmale
und der entsprechenden im Schaftelement 18 definierten
Merkmale dazu dienen, zahlreiche unterschiedliche Arten von Prothesenelementen
aneinander zu befestigen.
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Hinzu
kommt, dass obwohl die modulare Prothese 10 hier in der
Konfiguration beschrieben ist, dass das proximale Element (d. h.
das Halselement 12) das außen konische Gebilde (d. h.
den Pfosten 28) aufweist und das distale Element (d. h.
das distale Schaftelement 18) das innen konische Gebilde
(d. h. die längliche
Bohrung 38) aufweist, und somit wesentliche Vorteile in
der vorliegenden Erfindung bietet, dennoch einige dieser Vorteile
auch durch andere Konfiguationen zu erzielen sind. So kann beispielsweise
das proximale Element (d. h. das Halselement 12) so ausgelegt
sein, dass es ein innen konisches Gebilde ähnlich der länglichen
Bohrung 38 umfasst, in das ein außen konisches Gebilde ähnlich dem Pfosten 28,
das mit dem distalen Element verbunden ist, eingesetzt werden kann.
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Insbesondere
ist in 5 eine modulare Prothese gezeigt (die im Weiteren
mit der Bezugsnummer 100 bezeichnet wird), welche nicht
unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt. Die modulare Prothese 100 ist
der modularen Prothese 10 etwas ähnlich. Demzufolge umfasst
die modulare Prothese 100 auch eine Reihe von Merkmalen,
die mit einigen der Merkmale identisch sind, welche zuvor bezüglich der
modularen Prothese 10 besprochen wurden. In 5 werden
die gleichen Bezugsnummern verwendet, um identische Merkmale zu
bezeichnen, die zuvor bezüglich
der 1-4 besprochen wurden und deren
weitere Besprechung nicht erforderlich ist.
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Die
modulare Prothese 100 ist im Wesentlichen die gleiche Prothese
wie die modulare Prothese 10, außer dass der Pfosten 28 an
einem proximalen Ende des Schaftelements 18 befestigt ist,
wohingegen die längliche
Bohrung 38 und die angesenkte Aushöhlung 56 im Halselement 12 definiert
sind. Auf diese Weise können
die Gewindegänge 60 des
Pfostens 28 in der angesenkten Aushöhlung 56 positioniert
werden, wenn der konische Abschnitt 32 des Pfostens 28 in
festem Eingriff mit der Seitenwand 40 der länglichen
Bohrung 38 steht, wenn die Gewindegänge 60 aus der Gewindeöffnung 48 austreten
(und bevor die Gewindegänge 60 in
Kontakt mit der Gewindeöffnung 58 kommen).
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In
den 6-12 ist eine weitere
Ausführungsform
der modularen Prothese gezeigt (die im Weiteren mit der Bezugsnummer 200 bezeichnet wird),
welche nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt. Die
modulare Prothese 200 ist den modularen Prothesen 10, 100 etwas ähnlich. Demzufolge
umfasst die modulare Prothese 200 auch eine Reihe von Merkmalen,
die mit einigen der Merkmale identisch sind, welche zuvor bezüglich der modularen
Prothesen 10, 100 besprochen wurden. In den 6-12 werden
die gleichen Bezugsnummern verwendet, um identische Merkmale zu
bezeichnen, die zuvor bezüglich
der 1-5 besprochen wurden und deren
weitere Besprechung nicht erforderlich ist.
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Die
modulare Prothese 200 ist im Wesentlichen die gleiche Prothese
wie die modulare Prothese 100, außer dass keine angesenkte Aushöhlung 56 im Halselement 12 definiert
ist. Stattdessen ist eine Aussparung 210 im Halselement
definiert, wie dies in den 12A und 12B gezeigt ist. Darüber hinaus kann die Sicherung
des Pfostens 28 des Schaftelements 18 in der länglichen
Bohrung 38 des Halselements anhand eines Halteelements 202 unterstützt werden.
Es ist zu beachten, dass das Halteelement 202 ein Innengewinde
aufweist, damit es mit den am Pfosten 28 definierten Außengewindegängen in
Eingriff treten kann.
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In
den 13-14 ist eine weitere modulare
Prothese gezeigt (die im Weiteren mit der Bezugsnummer 300 bezeichnet
wird), welche nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung
fällt.
Die modulare Prothese 300 ist der modularen Prothese 100 etwas ähnlich.
Demzufolge umfasst die modulare Prothese 300 auch eine
Reihe von Merkmalen, die mit einigen der Merkmale identisch sind,
welche zuvor bezüglich
der modularen Prothese 100 besprochen wurden. In den 13-14 werden
die gleichen Bezugsnummern verwendet, um identische Merkmale zu
bezeichnen, die zuvor bezüglich
der 5 besprochen wurden und deren weitere Besprechung
nicht erforderlich ist.
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Die
modulare Prothese 300 ist im Wesentlichen die gleiche Prothese
wie die modulare Prothese 100, außer dass keine angesenkte Aushöhlung 56 im Halselement 12 definiert
ist. Stattdessen ist im Halselement 12 ein Durchgang 230 definiert,
wie dies in den 13-14 gezeigt
ist. Darüber
hinaus kann die Sicherung des Pfostens 28 des Schaftelements 18 in
der länglichen
Bohrung 38 des Halselements anhand eines Befestigungselement 232 unterstützt werden.
Es ist zu beachten, dass das Befestigungselement 232 einen
Außengewindeabschnitt 250 aufweist,
der so konfiguriert ist, dass er mit mit dem im Pfosten 28 definierten
Innengewindeabschnitt 252 in Eingriff treten kann, wie
dies in den 13 und 14 gezeigt
ist.