CONNECTION OF TWO PARTS OF AN IMPLANT

Abstract: 1. A connection between two implant parts (1, 2, 21) more particularly for total joint endoprostheses, which during the implanting operation are required to be so interconnected that relative movements between them are obviated, one (2) of the two parts (1, 2, 21) being a male cone (4) and the other a female cone (5), which have identical conicity, and in which securing elements (9; 25, 26) are provided to prevent relative rotation of the two parts (1, 2, 21), such elements being intraoperatively fixable and releasable, characterised in that the conicity is between 1 and 8%, in that the surfaces of the cones have an extremely fine thread (12, 13) with a pitch of 0.1 to 0.5 mm, and finally in that the screwthreaded cones (4, 5) are followed coaxially in the direction of insertion by a cylindrical guide zone (6, 7) where the bore (7) and pin (6) are coordinated to form a sliding fit.

Description: Verbindung zweier Implantat-Teile Die Erfindung betrifft eine Verbindung zweier Implantat Teile, insbesondere von Gelenkendoprothesen, die im Verlauf der Implantierungsoperation miteinander so zu verbinden sind, dass Relativbewegungen zwischen ihnen vermieden sind, wobei der eine der beiden Teile einen Vaterund der andere einen Mutterkonus mit gleicher Konizität trägt. Um eine optimale Anpassung eines Implantates, beispielsweise einer Gelenkendoprothese, an den individuellen Patienten auch nur annähernd zu erreichen, ist es notwendig, eine Serie oder einen Bausatz des Implantats zur Verfügung zu halten, bei dem die unabhängigen "Variablen" - z.B. bei Knie- oder Hüftprothesen die Schaftlängen und/oder die Schaftdicken und zusätzlich bei Hüftgelenkprothesen die Prothesenhalslängen und/oder die Winkel zwischen der Schaftachse und der Prothesenhalsachse - beliebig miteinander kombiniert werden können. Das erfordert eine Vielzahl von Einzelprothesen für eine solche Serie, aus denen der Operateur intraoperativ die individuell günstigste auswählt. Um diese Vielfalt zu verringern, ist es nützlich, das Implantat oder die Prothese aus mindestens zwei Teilen - beispielsweise einem Schaftteil mit variablen Längen und Dicken und einem Tibiaplateau unterschiedlicher Grösse oder Dicke oder einem Halsteil mit unterschiedlichen Längen und Winkeln des Prothesenhalses - zusammenzustellen. Die Kombination der passenden Teile erfolgt dabei durch den Operateur intraoperativ, d.h. während der Implantation. Hierbei besteht die Schwierigkeit, dass zum einen Relativbewegungen zwischen den beiden Teilen unter Belastungen vermieden werden müssen, die zu Abrieb, Lockerungen und Korrosionen führen können. Zum anderen soll die Verbindung beider Teile wieder lösbar sein, um beispielsweise bei Reoperationen während einer späteren Operation den Schaft im Knochen zu belassen und nur den "funktionellen" Teil der Prothese, beispielsweise gegen einen,im allgemeinen grösseren, auszutauschen, durch den einem gegebenenfalls weiter fortgeschrittenen Knochenabbau Rechnung getragen wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine intraoperativ herzustellende Verbindung zwischen zwei Implantat-Teilen zu schaffen, die den beiden vorstehend genannten Forderungen genügt. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass beiden Konen eine Konizität zwischen 1 und 8 % haben und auf ihren konischen Mantelflächen mit einem Feinstgewinde versehen sind, dessen Steigung 0,1 bis 0, 5 mm beträgt und dass ferner gegen ein relatives Verdrehen beider Teile Sicherungselemente vorgesehen sind, die intraoperativ fixierbar und lösbar sind; die prozentuale Konizität" ist dabei z.B. definiert als das lOC-fache der Differenz des grossen und des kleinen Konusdurchmesser (D bzw. d > geteilt durch die Konuslänge L ((D - d#.I00/L). Der schlanke Konus bewirkt zwischen beiden Teilen eine Selbsthemmung, die in Verbindung mit dem Feinstgewinde auch unter Belastungen Relativbewegungen zwischen beiden Teilen verhindert. Das Feinstgewinde erleichtert dabei den festen "Anzug" des Konus, während die Sicherungselemente, die vorteilhafterweise z.B. in einem mit den Konen koaxialen Gegenkonus besteht, in den ein Schraubenbolzen einschraubbar ist, durch den Operateur fixiert undgoder gelöst werden können, ohne dass dabei irreversible Formänderungen an einem der beiden Teilen, beispielsweise ein Verstemmen beider gegeneinander, notwendig sind. Ein korrektes "Einfädeln" der beiden Feinstgewinde ineinander kann erleichtert werden, wenn an die Gewindekonen koaxial in Einsteckrichtung ein zylindrischer Führungsbereich anschliesst, bei dem Bohrung und Zapfen als Schiebesitz aufeinander abgestimmt sind. Um unabhängig von der Winkelstellung der beiden Implantat-Teile zueinander ein Festziehen der Verbindung zu ermöglichen, ist es zweckmässig, wenn mindestens einer der beiden Teile rotationssymmetrisch bezüglich der Achse der Konen ausgebildet ist. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 ist schematisch ein Schnitt in Richtung der Längsachse der Verbindung; Fig. 2 gibt vergrössert das Detail A aus Fig. 1 wieder; Fig. 3 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 1 und in einem Schnitt III-III von Fig. 4 eine Variante für ein lösbares Sicherungselement; - Fig. 4 ist der Schnitt IV-IV von Fig. 3; Fig. 5 und 6 zeigen,ohne auf Details einzugehen, zwei Anwendungsbeispiele für die neue Verbindung. In Fig. 1 ist der eine Implantat-Teil, beispielsweise ein in Fig. 5 gezeigter Tibiateil 1 einer Kniegelenk Prothese, der mit Hilfe eines beispielsweise kreiszylindrischen Schaftes 2 im Schienbein verankert wird. Der Zylindermantel des Schaftes 2 ist mit parallel zu seiner Achse verlaufenden Verankerungsnuten 3 versehen. An seinem proximalen Ende geht der Schaft 2 in einen Konus 4 über, der an einen entsprechenden Mutterkonus 5 im Tibiateil 1 angepasst ist. Beiden Konen 4 und 5 reichen von distal bis zu einer Tiefe t in den Tibiateil 1 hinein und gehen dann in einen kreiszylindrischen Führungszapfen 6 bzw. eine entsprechende Bohrung 7 über, die als Schiebesitz aneinander angepasst sind. Während der Zapfen 6 das proximale Endstück des Schaftes 2 bildet, schliesst an die Bohrung 7 des Tibiateils 1 ein sich in Gegenrichtung zu den Konen 4 und 5 öffnender Gegenkonus 8 an, der zur Aufnahme eines Sicherungsbolzens 9 dient. Dieser wird in eine in die Stirnfläche 10 des Zapfens 6 eingebrachte Gewindebohrung 11 eingeschraubt. Wie Fig. 2 zeigt, sind die beiden Konen 4 und 5 - jedoch nicht der Zapfen 6 und die Bohrung 7 - mit je einem Feinstgewinde 12 bzw. 13 versehen, das beispielsweise eine Steigung von 0,2 mm hat. Mit der neuen Verbindung zwischen den beiden Implantat Teilen 1 und 2 ist dem Operateur die Möglichkeit gegeben, Tibiateil 1 und Schaft 2 aus einem Bausatz auf den Patienten hinsichtlich Grösse bzw. Länge und Dicke individuell abgestimmt auszuwählen, beide Teile intraoperativ über die konischen Gewinde 12 und 13 miteinander zu verschrauben und anschliessend mit dem Sicherungsbolzen 9 zu sichern. Die "Schlankheit der Konen 4 und 5 und die geringe Steigung der Feinstgewinde 12, 13 gewährleisten dabei, dass ohne grossen Kraftaufwand die Schraubverbindung derart angezogen werden kann, dass Relativbewegungen zwischen beiden Teilen 1 und 2 verhindert werden. Von Vorteil ist dabei, wenn der Schaftteil 2 bezüglich der Längsachse der Konen 4 und 5 rotationssymmetrisch ausgebildet ist, da dadurch ein stufenloses "Anziehen" der konischen Verschraubung ermöglicht wird. Aus Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der ersten Ausführungform der Erfindung nach Fig. 1 und 2 nur durch eine unterschiedliche Konstruktion des Sicherungselementes. Der eine zu verankernde Teil ist in diesem Fall beispielsweise ein blattartiger Halsteil 21 einer Femurkopfprothese 30, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Der Halsteil 21 wird dabei wieder in einem kreiszylindrischen Schaft 2 verbunden. Im Bereich des Führungszapfens 6, der in diesem Fall mit einer von lateral nach medial verlaufenden Schulter (Fig. 6) des Halsteils 21 abschliesst, ist durch den Halsteil 21 eine Durchgangsbohrung 22 vorgesehen, die einerseits geringfügig in einer Ausnehmung 27 des Führungszapfens 6 eingreift und andererseits von der Mitte der Halsteildicke aus nach beiden Seiten konisch erweitert. Diese Konen 23 und 24 dienen zur Aufnahme von einer mit entsprechenden konischen Köpfen versehenen Schraubensicherung, die aus einer Mutter 25 und einem Bolzen 26 besteht. Bei dieser Konstruktion werden nach dem Verschrauben von Schaft 2 und Halsteil 21 die Sicherungselemente 25 und 26 in der Durchgangsbohrung 22 bzw. den Konen 23 und 24 montiert und miteinander verschraubt, wobei die Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen der Konen 4 und 5 durch das Eingreifen der Elemente 25 und 26 in die Ausnehmung 27 sichergestellt wird. Die mit der neuen Verbindung ausgestattete Femurkopf Prothese 30 dient z.B. als Implantat für Patienten, bei denen als Folge eines Tumors eine umfangreiche Resektion des Femurknochens 31 erforderlich ist. Zur Einstellung der korrekten Beinlänge ist zwischen Knochen 31 und Halsteil 21 zusätzlich in bekannter Weise ein Distanzring 32 aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, vorgesehen.

Claims: Patentansprüche 1. Verbindung zweier Implantat-Teile, insbesondere von Gelenkendoprothesen, die im Verlauf der Implantierungsoperation miteinander so zu verbinden sind, dass Relativbewegungen zwischen ihnen vermieden sind, wobei der eine der beiden Teile einen Vater- und der andere einen Mutterkonus mit#:gleicher Konizität trägt, dadurch gekennzeichnet, dass beide Konen (4, 5) eine Konizität zwischen 1 und 8 % haben und auf ihren konischen Mantelflächen mit einem Feinstgewinde (12, 13) versehen sind, dessen Steigung 0,1 bis 0,5 mm beträgt und dass ferner gegen ein relatives Verdrehen beider Teile Sicherungselemente (9; 25, 26) vorgesehen sind, die intraoperativ fixierbar und lösbar sind. 2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungselemente in einem mit den Konen (4, 5) koaxialen Gegenkonus (8) besteht, in den ein Schraubenbolzen (9) einschraubbar ist. 3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Gewindekonen (4, 5) koaxial in Einsteckrichtung ein zylindrischer Führungsbereich (6, 7) anschliesst, bei dem Bohrung (7) und Zapfen (6) als Schiebesitz aufeinander abgestimmt sind. 4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer (2) der beiden Teile (1, 2; 21) rotationssymmetrisch bezüglich der Achse der Konen (4, 5) ausgebildet ist.

Inventors: FREY, OTTO, KOCH, RUDOLF
Applicants: GEBRUDER SULZER AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: A61F2
IPC codes: A61F2