EP0183744A1

EP0183744A1 - Künstliches gelenksystem und verfahren zur implantation dieses gelenksystems

Info

Publication number: EP0183744A1
Application number: EP85902504A
Authority: EP
Inventors: Rüdiger SCHEUNEMANN
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1985-05-04
Publication date: 1986-06-11
Also published as: WO1985005027A1; US4904264A

Description

Künstliches Gelenksystem und Verfahren zur Implan¬ tation dieses Gelenksystems

Die Erfindung betrifft ein künstliches Gelenksystem zur zementlosen Implantation, das ein Implantat und eine SpannVorrichtung enthält und das z.B. für künstliche

Hüftgelenke, künstliche Kniegelenke/ Künstliche Ellen¬ bogengelenke einsetzbar ist. Es sollen insbesondere auch solche Gelenksysteme erfaßt werden mit einem in Richtung des Knochenhalses verlaufenden, einem einen der Gelenkpfanne zugeordneten Gelenkkopf tragenden Zwi¬ schenstück (Knochenhalsteil) und einer Spannvorrich¬ tung, mittels der das Zwischenstück in der Resektions¬ ebene an den Knochen preßbar ist. Unter einer Spann¬ vorrichtung soll insbesondere auch ein in Längsrichtung des Röhrenknochens verlaufender, in eine Bohrung des Röhrenknochens einsetzbarer Schaft verstanden werden, der einen Kopfbereich aufweist, der mit einer senk¬ recht zur Resektionsebene verlaufenden Gewindebohrung versehen ist, in die das Zwischenstück eingeschraubt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Implantation eines solchen Gelenksystems.

Es ist bekannt, das als künstliche Gelenkprothesen zahlreiche Konstruktionenurterschiedlicher Bauart verwendet werden. So wird z.B. in der DE-PS 28 54 334 eine Oberschenkel-Hüftgelenk-Endoprothese beschrie¬ ben, die insbesondere im Kopfbereich des Schaftes eine Füllbohrung aufweist, in die Spongiosa einge¬ bracht werden kann, die durch Durchbrechungen an die Schaftaußenseite gelangt und somit für ein sicheres Einwachsen der Endoprothese sorgen soll. Bei dieser wie bei den im übrigen nach dem Stand der Technik bekannten Schaftprothesen mit und ohne Kragen er¬ folgt eine mehr oder weniger große unphysiologische Krafteinleitung in den Röhrenknochen, entweder durch unphysiologische RadialSpannungen bei. Schaftprothesen oder durch eine Veränderung der LängsSpannungen im Röhrenknochen, z.B. durch Vorspannung. Ferner führen die bekannten Spannsysteme an der gegenüberliegenden Seite der Resektionsebene am Röhrenknochen zu un¬ physiologischen Krafteinleitungen und damit zu Fehl¬ belastungen des Knochens. Auch daraus ergibt sich bei allen bisher bekannten künstlichen Gelenksystemen eine begrenzte Haltbarkeit, die heute im Mittel zwi¬ schen fünf und zehn Jahren liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein künst¬ liches Gelenksystem zu schaffen und zu seiner Implan¬ tation ein Verfahren sowie ein Operationsinstrument anzugeben, womit der natürliche Kraftfluß im Röhren-: knochen nach der Einheilung wieder vollkommen her¬ stellbar ist. Insbesondere soll eine dauerhafte bzw. lebenslange Verbindung bzw. Verankerung des künstlichen Gelenksystems mit den natürlichen Knochen gewähr- leistet sein und damit sollen Wiederholgungsoperationen bei Implantationen verringert oder ganz vermieden werden

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spannvor¬ richtung bzw. insbesondere der Schaft ganz oder teil¬ weise resorbierbar ist und daß die der Resektonsebene des Knochens zugewandte Seite des Implantats bzw. dessen Auflagestück oder die des Zwischenstücks eine dessen Einwachsen in den Knochen begünstigende Ober¬ fläche aufweist. Ein Implantat mit Zwischenstück wird bevorzugt so eingebracht,daß dieses auf/derResektionsebene medial auf der Kortikalis unter Vorspannung aufliegt.

Vorteilhafterweise schafft man hiermit eine Kombination von definierter Vorspannung des Implantates an der Resektionsebene und einem ganz oder teilweise resor- bierbaren Schaft oder Spannsystem, womit sich nach einer Übergangszeit nach der Implantation das Zwi¬ schenstück oder das Auflagestück des Implantats an der Resektionsebene mit dem Restknochen verbindet und der für die Übergangszeit erforderliche Schaft im

Röhrenknochen an der Oberfläche oder das Spannsystem des Zwischenstücks so weit abgebaut wird, daß keine unphysiologische Kraf übertragung über den Schaft des Implantats oder über das Spannsystem in den Knochen mehr möglich ist. Vorteilhafterweise ist dieses künst¬ liche Gelenksystem für alle Röhrenknochen einsetzbar, d.h. für künstliche Hüftgelenke, künstliche Kniege¬ lenke, künstliche Ellenbogengelenke usw.. Während in einer ersten Phase nach der Operation eine Vorspannung zwischen Implantat und Restknochen auf der Resektions¬ ebene und eine Verbindung des Schaftes bzw. allgemein einer Spannvorrichtung mit dem Knochen eine Vermin¬ derung des unphysiologischen Kraftflusses bewirkt, verwächst in der zweiten Phase nach der Operation der natürliche. Knochen auf der Resektionsebene mit dem Implantat, so daß ein fester Verbund an der Resektionsebene entsteht.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung bestehen die Spannvorrichtung bzw. der Schaft und das Zwischen¬ stück ganz oder teilweise aus bioaktivem und/oder osteoinduktive Material anorganischer oder orga¬ nischer Natur oder auch Mischungen hiervon. Vorzugs¬ weise werden Trikalzium-Phosphat, Hydroxly-Apatit und Biogläser verwendet. Die genannten Teile können auch mit diesem Material lediglich beschichtet sein, insbesondere empfiehlt sich der Einsatz von resor¬ bierbarem Material.

Ferner bietet es sich an, bei dem vorzugsweise radial- symmetrischen Zwischenstück an der der Resektions¬ ebene zugewandten Seite zur Oberflächenvergrößerung zusätzliche Oberflächenstrukturen, z.B. Bohrungen oder Noppen vorzusehen, die das Einwachsen begünsti¬ gen. Ebenso fördert eine zentrale Bohrung des Zwi¬ schenstücks ein Hineinwachsen des Knochengewebes in das Zwischenstück auf der Resektionsebene.

Alternativ oder ergänzend zu den bereits erwähnten geometrischen Ausgestaltungen hat sich herausge¬ stellt, daß ein künstliches Gelenksystem Vorteile bringt, bei dem das Implantat bzw. das Zwischenstück und/oder der Schaft bei einem vorzugsweise metalli¬ schen oder aus Verbundmaterial bestehenden, körper¬ verträglichen und auf Druck belastbaren Kern knochen- seitig mit einer Übergangsstruktur versehen ist, bei der die im Kern dauerhaft verankerten, igelstachel- oder bürstenartig, vorzugsweise senkrecht zur Implantat¬ oberfläche, auslaufenden flexiblen metallischen Drähte oder flexiblen Fasern insbesondere in Form von Federn (Spiralen) von- der zur Resektionsebene hin ganz oder teilweise resorbierbaren Matrix umgeben sind. Das Elastizitätsmodul der Drähte oder Fasern ist dem des die Matrix später umlagernden Gewebes angepaßt. Die Verwendung einer solchen Matrix bietet sich vorteil¬ hafterweise auch für den Schaft an, wobei vom Kern des Schaftes die Matrix bürstenartig Fasern und Drähte durchdringen.

Die geschilderten Ausbildungen begünstigen das Ver¬ wachsen des natürlichen Knochens auf der Resektions¬ ebene mit dem Implantat über einen Chemismus und/oder über eine Oberflächenvergrößerung des Implantats.

Wählt man den Weg der Oberflächenvergrößerung in einer Matrix, so bieten sich weitere konstruktive Weiterentwicklungen der Erfindung an: Um eine Überkreuzung der Drähte bzw. Fasern zu ver¬ meiden, die das biologische Wachstum der Knochen¬ zellen stören würde, weil dann nämlich kein totaler Einschluß gewährleistet wäre, laufen die Fasern bzw. Drähte berührungslos, d.h. parallel zueinander.

Die mit dem Implantatkern fest verbundenen Drähte oder Fasern, sei es daß die Drähte oder Fasern bis in den Kern hineinreichen oder daß diese durch einen Kieber an der Implantatoberfläche befestigt oder an- geschweißt oder angesintert sind, werden bevorzugt so ausgewählt, daß sie im Knochenverbund auch bei Belastungen aller Art, wie Zug-, Druck-, Biege-, Tor¬ sions- und Scherkräften zwei Bedingungen erfüllen:

1. Vom Faser-bzw. Drahtende bis zum Implantatkern wird eine gleichmäßige Lastaufnahme über die

Länge der Faser oder des Drahts gewährleitst.

2. Es entstehen keine oder nur geringfügige Micro¬ oder Relativbewegungen zwischen den Fasern oder den Drähten und dem Knochen oder den Knochenzellen. Dadurch wird durch die Drähte bzw. Fasern die Haftfläche zwischen Knochen und Implantat ver¬ größert.

Es bietet sich nach Weiterbildungen der Erfindung auch an, daß die Drähte oder Fasern eine gleichmäßige Spannung und Festigkeit über ihre Länge aufweisen und daß die Drähte oder Fasern in ungleichmäßigem Abstand voneinander, insbesondere gruppenweise aus der Implantatoberfläche heraustreten. In jedem Fall dient bei einer starren Verankerung der Drähte oder Fasern die Faser- oder Drah-tanordnung dazu, daß sie nach ihrer Implantation vom Knochen bindegewebsfrei ganz oder teilweise eingeschlossen werden. - 6 -

Nach einer Weiterbildung der Erfindung soll der Ab- stand der Drähte oder Fasern so groß sein, daß eine Versorgung des Knochengewebes zwischen den einzelnen Drähten oder Fasern störungsfrei erfolgen kann.

Da in der Regel die Drähte bzw._.Fasern erst nach dem Einwachsen des Knochengewebes Kräfte aufnehmen und übertragen können, bietet es sich nach einer Weiter¬ bildung der Erfindung an, die Zwischenräume zwischen den Drähte oder Fasern mit einem ganz oder teilweise resorbierbaren bioaktiven und/oder osteoinduktiven Material aufzufüllen. Die knoσhenseitig in das Im- plantat eingebrachte Substanz wird durch den physio¬ logischen Einfluß ganz oder teilweise resorbiert und durch natürlichen Knochen ersetzt. Je nach An¬ wendungsart werden die Zwischenräume bevorzugt mit natürlicher Knochensubstanz (Spongiosa) aufgefüllt. Nach Resorption des Füllmaterials werden die feder- förmigen Fasern oder Drähte einzeln und störungs¬ frei vom Knochen umwachsen. Hierdurch wird einerseits die Haftfläche zwischen Knochen und Implantat ver¬ größert, andererseits beim bindegewebsfreien Ein- Schluß durch den natürlichen Knochen eine Verbindung zwischen ihm und dem Implantat geschaffen, selbst dann, wenn es zu keinem Chemismus zwischen ihnen kommt.

Bei der im Rahmen der oben genannten Eigenschaften weiterhin noch möglichen Draht- bzw. Fasergestaltung wird bevorzugt noch eine Draht- bzw. Faserdicke und/ oder -länge unterschiedlicher Größe verwendet, wodurch diese insbesondere der Knochensubstanz in der Resektionsebene hinsichtlich des Elastizitäts¬ moduls angepaßt werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Struktur der Fasern oder Drähte spiralförmig oder gewellt sein. Wählt man die Spiralenform, so kann die Spirale zylindrisch, konisch oder parabelförmig ausgestaltet sein und vorzugsweise eine Steigung be¬ sitzen, die gleich oder größer dem Spiraldrahtdurch¬ messer ist.

Bei zylinderförmigen Spiralen wird die konstante

Biegebeanspruchung über die Länge dadurch erreicht, daß die Spiraldrahtdicke zur Spiralspitze hin ab¬ nimmt. Bei den konischen oder parabelförmigen Spiral¬ querschnitten kann die Spiraldrahtdicke ebenfalls variiert werden. Ggf. bietet es sich zur Aufnahme von Scherkräften noch an, die Spirale mit einer Seele zu versehen, die fest mit dem Implantatkern ver¬ bunden ist. Zwischen Spirale und Seele besteht vor- . . ^•zügsweise knochenseitig keine feste Verbindung.

Durch die Spiralmaterialien und Spiralgeometrie werden somit die Elastizitätsmodule zwischen dem Knochengewebe und der Spirale durch die Wahl der Federkonstanten einander angepaßt. Hierdurch er¬ geben sich bei Belastungen des Knochens und des Implantats, z.B. bei Biegewechselbelastungen, keine Microbewegungen zwischen Feder (Spirale) und dem anliegenden Knochen.

Bei den gewellten Strukturen der Fasern oder Drähte wird eine gleichmäßige Festigkeit durch unterschied- liehe Fasergeometrien in der Faser selbst bzw. zu den benachbarten Fasern sowie durch unterschiedliche Fasermaterialien erreicht. Die Fasern bzw. Drähte werden vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet.

Die Draht- oder Faserdicke ist bevorzugt kleiner als

800 Λ-m. /

Die vorbeschriebene Matrix bzw. Drähte und Fasern ermöglichen die Entstehung eines faser¬ verstärkten Knochens in der Grenzschicht zwischen Implantat und Knochen, womit an der Resektionsebene eine fest physikalische Bindung zwischen natürlichem Knochen und Implantat gewährleistet werden kann.

Wie bereits eingangs beschrieben, kann das künst¬ liche Gelenksystem aus einem in den Röhrenknochen ein¬ schraubbaren oder durch Keilwirkung fest verankerbaren Schaft oder einer Spannvorrichtung, einem Zwischenstück und einer Gleitfläche, dem künstlichen Gelenkkopf_#bestehen. Zwischenstück und Gleitfläche können entweder un¬ trennbar oder trennbar fest miteinander verbunden sein, vorzugsweise über eine Schraubverbindung oder über einen Konus.

Verwendet man eine andersartige Spannvorrichtung (ohne Schaft) , so soll diese bevorzugt aus einer an der Kortikalis der gegenüberliegenden Seite zur Resektionsebene zur Anlage kommenden Platte mit einer zentralen Gewindebohrung oder mehreren kleinen Gewindebohrungen bestehen, in die ein senkrecht zur Resektionsebene stehender Gewindezapfen, mit dem das Zwischenstück versehen ist, einschraubbar ist.

Zur besseren Fixierung des Zwischenstückes in den Restknochen empfiehlt es sich, an der Auflagefläche des Zwischenstückes eine dem jeweiligen Knochen (auch geometrisch) angepaßte Platte anzubringen, die über die Resektionsebene hinaus in den spongiösen Bereich eintaucht .

Verwendet man einen Schaft als Teil einer Spannvor¬ richtung, so ist dieser zur Erzielung der Vorspannung des Zwischenstücks mit einer senkrecht zur Resektions- ebene verlaufenden Gewindebohrung versehen. Am Kopf bzw. am Fuß des Schaftes, ist eine Vorrichtung ange¬ bracht, vorzugsweise ein Innen- oder Außensechskant, der ein einfaches Einschrauben des Schaftes während der Operation in dem Röhrenknochen zur Erzielung einer Vorspannunσ ermöglicht. Der Schaft kann entweder aus einem massiven oder perforierten Kern bestehen, der wiederum sowohl aus metallischen als auch aus Faser¬ verbundwerkstoffen bestehen kann. Zur Beschichtung des Schaftmaterials wird ein langsamer resorbierbares Material verwendet als beim Zwischenstück. Das hat zum Vorteil, daß beim Zwischenstück sich erst die feste Verankerung bildet, ehe der Kraftfluß im Schaft aufgehoben wird.

Schließlich werden die im Kern des Schaftes vorge- sehene zentrale Innenbohrung und/oder die im Mantel vorgesehenen Durchbrüche bevorzugt mit resorbierbarem, bioaktivem und/oder osteoinduktivem Material ausge¬ füllt.

Zur Implantation eines Zwischenstücks wird bevorzugt ein Operationsinstrument verwendet, das dessen äußerer Kontur entspricht und das mit einem Gewindezapfen, der senkrecht zur Resektionsebene steht, versehen und in die Gewinde¬ bohrung des Schaftes zur genauen Führung einschraubbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich¬ nungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein künstliches Gelenk¬ implantat mit Schaft, eingesetzt in einen Oberschenkelknochen, Fig. 2 eine mittels Spannvorrichtung im¬ plantierte Gelenkprothese im Quer¬ schnitt,

Fig. 3 bis 8 Ausschnitte aus Schaft oder Zwi¬ schenstückteilen.

Das in den Röhrenknochen 4 eingesetzte künstliche Gelenk besteht aus einem Schaft 3 und einem über einen Gewindezapfen 5 des Zwischenstücks in den Schaft 3 eingeschraubten Zwischenstück 2 (Knochenhalsteil) . Auf der der Resektionsebene 6 abgewandten Seite des Zwischenstücks 2 besitzt dieses einen konischen Zapfen 7, auf dem über eine entsprechende Bohrung der künst¬ liche Gelenkkopf 1, die Gleitfläche, befestigt ist. Der Schaft 3 weist in seinem oberen Kopfbereich eine Gewindebohrung 8 auf, die senkrecht zur Resektions¬ ebene 6 verläuft. Die Gewindebohrung verläuft etwa in einem Winkel o von 50° zur gemeinsamen Längs¬ achse des Schaftes 3 und des Röhrenknochens 4. Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel 53,5°. Der Zapfen 5 des Zwischenstücks 2 weist einen der Gewinde¬ bohrung 8 entsprechenden Gewindeabschnitt 10 auf. Am Kopf des Schaftes ist ein Außensechskant 11 ange¬ bracht, der ein einfaches Einschrauben des Schaftes während der Operation in den Röhrenknochen ermöglicht. Der Schaft 3 ist im übrigen radialsymmetrisch und besitzt eine nicht dargestellte zentrale Innenbohrung sowie nicht dargestellte Durchbrüche im Mantel, über die Innenbohrung des Schaftes 3 und die Manteldurch¬ brüche kann z.B. resorbierbares, bioaktives und/oder osteoinduktives Material, insbesondere Spongiosa, in den Schaft eingefüllt werden. Das künstliche Ge¬ lenksystem, im einzelnen das Zwischenstück 2 sowie der Schaft 3 bestehen knochenseitig aus einer ganz oder teilweise resorbierbaren Matrix, die nach der Implantation resorbiert und durch natürlichen Knochen ersetzt wird. Das künstliche Gelenksystem besteht dabei entweder aus einem metallischen Werkstoff, der knochenseitig bürstenartig ausläuft oder aus einem Faserverbundmaterial, bei dem ebenfalls ein Teil der Fasern knochenseitig bürstenartig ausläuft. Die knochenseitig bürstenartig auslaufenden Drähte oder Fasern sind fest mit dem Kernmaterial des Zwi- schenteils bzw. Schaftes verbunden. Die knochenseitig in die Zwischenräume zwischen diese Fasern oder Drähte eingebrachte bioaktive/osteoinduktive Substanz wird durch den Organismus ganz oder teilweise resorbiert und durch natürlichen Knochen ersetzt, wobei der Knochen hierbei die Einzelfasern bzw. Einzeldrähte störungsfrei und völlig umwächst, die derart ange¬ ordnet sind, daß sie sich nicht überlagern bzw. kreuzen, sondern igelstachelartig senkrecht zur Re¬ sektionsebene oder in einem zur Resektionsebene optimierten Winkel stehen. Hierbei verlaufen sämt¬ liche Fasern oder Fasergruppen parallel zueinander.

In der Grenzschicht zwischen Implantat und Knochen, d.h. an der Resektionsebene 6 entsteht somit ein faserverstärkter Knochen, der eine feste physikalische Bindung zwischen natürlichem Knochen und Implantat gewährleistet.

Der in den Röhrenknochen 4 eingebrachte Schaft 3 dient als Gegenlager zum Zwischenstück 2 zur Er¬ reichung der erforderlichen Vorspannung in der ersten Phase nach der Implantation. Der Schaft 3 wird bevorzugt mit resorbierbarem bioaktivem und/oder osteoinduktivem Material beschichtet; die Beschich¬ tung wird nach der Implantation vom Organismus so weit resorbiert und vom Bindegewebe eingeschlossen, daß der in der ersten Phase vorhandene Kraftfluß bei Belastung allmählich abgebaut wird. Zuletzt erfolgt der Kraftfluß ausschließlich ohne Störungen über die Resektionsebene. Das ist möglich, weil am Zwischenstück 2 an der Resektionsebene 6, ähnlich einer Knochenbruchheilung, eine fese physikalische und/oder chemische Verbindung zwischen dem Knochen und dem Zwischenstück 2 besteht.

Der Schaft selbst kann entweder aus einem massiven oder perforierten Kern bestehen. Der Kern des Schaf¬ tes 3 kann sowohl aus einem metallischen als auch einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Zur Beschich¬ tung des Schaftmaterials wird bevorzugt ein langsamer resorbierbares Material verwendet als beim Zwischen- stück 2. Das hat zum Vorteil, daß beim Zwischenstück 2 sich erst die feste Verankerung bildet, ehe der Kraft¬ fluß im Schaft aufgehoben wird.

Das Zwischenstück 2 besteht aus einem Kern aus Faser¬ verbund- oder metallischen Werkstoff. Die Auflage- fläche 12 des Zwischenstücks 2 zur Resektionsebene 6 kann zur Erhöhung der Oberfläche mit zusätzlichen macroskopischen Oberflächenstrukturen versehen werden. Die Auflagefläche 12 ist zum Restknochen so angeordnet, daß die Krafteinleitung vom Zwischenstück des Implan- tats in den Restknochen senkrecht erfolgt. Zur besse¬ ren Fixierung des Zwischenstücks 2 in den Restknochen wird an der Auflagefläche 12 des Zwischenstücks 2 im spongiösen Bereich eine dem jeweiligen Knochen ange¬ paßte Platte oder Ausbuchtung 13 aus bioaktivem und/ oder osteoinduktivem Material oder aus einer in den Ansprüchen und im folgenden beschriebenen Struktur bestehen.

Das in Fig. 2 dargestellte künstliche Gelenksystem, das in den Röhrenknochen 4 eingebracht ist, besitzt ebenso wie das in Fig. 1 beschriebene Gelenksystem einen künstlichen Gelenkkopf 1 sowie ein Zwischen¬ stück 2 mit einem ein Gewinde 10 tragenden Zapfen 5. Im Unterschied zu dem Gelenksystem gemäß Fig. 1 be- dient man sich jedoch hier einer andersartigen Spann¬ vorrichtung, die im vorliegenden Fall aus einer der Knochenoberfläche angepaßten Platte 14 mit.einer Ge¬ windebohrung zur Aufnahme des Zapfens 5 besteht. Die anstelle des Schaftes 3 gemäß Fig. 1 hier verwendete Spannvorrichtung für das Zwischenstück 2 kann ent¬ weder aus nichtresorbierbarem Material bestehen, das nach Einwachsen des Knochens in das Zwischenstück ent¬ fernt werden kann, oder aus ganz oder teilweise resor- bierbarem Material.

Die Spannsysteme können im Prinzip aus den handels¬ üblichen_/ zur Knochenbruchheilung verwendeten Systemen bestehen oder aus speziellen Schraub- und/oder Keil¬ verbindungen an der der Kortikalis gegenüber- liegenden Seite zur Resektionsebene. Das Zwischen¬ stück 2 trägt zur besseren Fixierung eine Platte 15 aus bioaktivem und/oder osteoinduktivem Material bzw. die bereits angesprochenen Drähte oder Fasern, die der Auflagefläche des Restknochens in der Resek- tionsebene 6 angepaßt sind.

Das Zwischenstück 2 wird nach einer entsprechenden Präparation des Röhrenknochens 4, die im wesentlichen aus der Herstellung der Resektionsebene und einer Bohrung senkrecht zur Resektionsebene 6 durch den Knochen 4 besteht, in den Knochen eingesetzt. Es ver¬ steht sich von selbst, daß zur Herstellung ein Opera¬ tionsinstrument verwendet wird, das eine der Auflage¬ fläche bzw. Platte 15 des Zwischenstücks entsprechen¬ den Resektionsebene 6 äußeieKontur besitzt. Der Zapfen 5 des Zwischenstücks wird sodann in die vorbereitete

Knochenbohrung eingeschoben und über ein Spannstück 14 fixiert, wozu der Zapfen 5 zweckmäßigerweise an seinem freien Ende 16 einen Innen- oder Außensechskant be¬ sitzt. Der Gewindezapfen wird so angezogen, daß die definierte Vorspannung zwischen dem Knochen 4 und dem Zwischenstück 2 bzw. der Auflageplatte 15 er¬ reicht ist. Die in den Fig. 3 bis 8 dargestellten Ausschnitte aus Schaft- oder Zwischenstückteilen, die dem Knochen zugewandt sind, besitzen eine spezi¬ elle Matrix 22, in der dauerhaft im -Qrplantatkern verankerte igelstachel- oder bürstenartig, vorzugsweise senk¬ recht zur Implantatoberfläche auslaufende metallische Drähte oder Verbundmaterialien enthalten sind.

Fig. 3 zeigt einen metallischen Kern 24 sowie an dessen Oberfläche befestigte zylindrische Metall¬ drähte 21, die an einer Grenzschicht 23, beschichtet mit einem Kleber, an der Kernoberfläche befestigt sind. Der Zwischenraum 22 (die Jfctrix) ist mit einem ganz oder teilweise resorbierbaren bioaktiven und/oder osteoin- duktiven Material aufgefüllt.

Demgegenüber sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 die Drähte 25 konisch geformt. Bei beiden Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 sind Kern 24 und Drähte einheitlich aus einem ein¬ zigen Material, im vorliegenden Fall Metall, ge¬ bildet.

Im Unterschied dazu liegen bei den Ausführungsfor¬ men nach Fig. 5 bis 7 unterschiedliche Materialien vor, nämlich zum einen Metall und zum anderen Ver¬ bundmaterial. So sind bei dem in Fig. 5 dargestellten Implantat an einem metallischen Kern 24 spiralförmige Verbundmaterialfasern 26 befestigt. Das Implantat gemäß Fig. 6 weist zusätzlich noch eine Seele 27 auf, die von einer Verbundmaterialspirale 23 mit abnehmen¬ den Spiralradius umgeben ist. Diese Spirale 28 sowie die Seele 27 sind beide ebenfalls an der Implantat¬ kernoberfläche befestigt. Es ist sowohl möglich, die Seele 27 und die sie um¬ hüllende Spirale 28 aus gleichem oder verschiedenem Material zu gestalten, wobei jeweils Metalle oder Verbundmaterialien in Frage kommen.

Das in Fig. 5 dargestellte Implantat besitzt spiral¬ förmige Metalldrähte 29 und 30, wobei im erstgenannten Fall der Spiralradius gleichbleibend ist und im zweiten Fall mit wachsendem Abstand von dem Implan- tatkern 24 kleiner wird. Es ist daneben auch möglich, Spiralen mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser zu verwenden oder auch solche, deren Steigung größer oder gleich dem jeweiligen Spiraldurchmesser ist. Insbe¬ sondere reichen die Metalldrähte 29 und 30 bis weit in den Implantatkern 24 aus Verbundmaterial hinein.-

Fig. 8 zeigt schließlich stiftför ige Fasern 31 je¬ weils unterschiedlicher Länge, die an einem Implan¬ tatkern aus Verbundmaterial befestigt sind.

Gleichgültig, ob die Drähte oder Fasern in Fig. 3 bis 8 in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen, einzeln oder in Gruppen aus der Implantatoberfläche herausstehen, wird deren Abstand so gewählt, daß eine Versorgung des Knochengewebes zwischen ihnen störungs¬ frei erfolgen kann.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Künstliches Gelenksystem zur zementlosen Implantation, das ein Implantat und eine Spannvorrichtung enthält, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Spannvorriσhtung bzw. insbesondere der Schaft ganz oder teilweise resorbierbar ist und daß die der Resektionsebene des Knochens zugewandte Seite des Implantats bzw. dessen Auflagestück oder die des Zwischenstücks eine dessen. Einwachsen in den Knochen begün- stigende Oberfläche aufweist.

2. Künstliches Gelenksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die SpannVorrichtung bzw. der Schaft und/oder das Zwischenstück ganz oder teilweise aus bioaktivem und/oder osteo- induktivem Material anorganischer oder orga¬ nischer Natur oder auch Mischungen hiervon, vorzugsweise Trikalzium-Phosphat, Hydroxyl- Apatit und Biogläsern, besteht.

3. Künstliches Gelenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvor¬ richtung bzw. der Schaft und/oder das Zwischen¬ stück mit ganz oder teilweise bioaktivem und/ oder osteoinduktivem, vorzugsweise resorbier¬ barem Material beschichtet sind.

4. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise radialsymmetrische Zwischenstück an der der Resektions¬ ebene zugewandten Seite zur öberflächenvergrößerung zusätzliche Oberflächenstrukturen, z.B. Bohrungen oder Noppen aufweist.

5. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrich¬ tung aus einer an der Kortikalis der gegenüberlie- genden Seite zur Resektionsebene zur Anlage kommen¬ den Platte mit einer zentralen Gewindebohrung oder mehreren kleineren Gewindebohrungen besteht, in die ein senkrecht zur Resektionsebene stehender Gewinde¬ zapfen, mit dem das Zwischenstück versehen ist, ein- schraubbar ist.

6. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit der Gleitfläche, dem künstlichen Gelenkkopf, über eine Schraubverbindung oder über einen Konus verbun- den ist.

7. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit einer zentralen Bohrung versehen ist, die ein Hineinwachsen des Knochengewebes in das Zwischen- stück auf der Resektionsebene gestattet.

8. Künstliches Gelenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Fixierung des Zwischenstücks in den Restknochen an der Auflage¬ fläche des Zwischenstückes eine dem jeweiligen Knochen angepaßte Platte angebracht ist, die über die Resektionsebene hinaus in den spongiösen Be¬ reich eintaucht. - 18 -

9. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat bzw. das Zwischenstück einen metallischen oder aus Verbund¬ material bestehenden, körperverträglichen und auf Druck belastbaren Kern besitzt und knochenseitig mit einer Übergangsstruktur versehen ist, bei der die im Kern dauerhaft verankerten, igelstachel- oder bürstenartig, vorzugsweise senkrecht zur Implantatoberfläche, aus¬ laufenden flexiblen metallischen Drähte oder flexiblen Fasern insbesondere in Form von Federn (Spiralen) von der zur Resektionsebene hin ganz oder teilweise resor¬ bierbaren Matrix umgeben sind und daß das Elastizitäts¬ modul (E-Modul) der Drähte oder Fasern dem des später die Drähte oder Fasern umlagernden Knochengewebes im wesentlichen entspricht.

10. Künstliches Gelenksystem nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die knochenseitige Oberfläche des vorzugsweise radialsymmetrischen Schaftes eine Über¬ gangsstruktur aufweist, bei der die im Schaftkern dauerhaft verankerten igelstachel- oder bürstenartig, vorzugsweise senkrecht zur Implantatoberfläche, aus¬ laufenden flexiblen metallischen Drähte oder flexiblen Fasern insbesondere in Form von Federn (Spiralen) von der zur Resektionsebene hin ganz oder teilweise resor- bierbaren Matrix umgeben sind und daß das Elastizitäts¬ modul (E-Modul) der Drähte oder Fasern dem des später die Drähte oder Fasern umlagernden Knochengewebes im wesentlichen entspricht und/oder die knochenseitige Oberfläche aus bioaktivem und/oder osteoinduktivem Material versehen ist, die nach der Implantation ganz oder teilweise resorbiert und durch natürlichen Knochen ersetzt wird, wobei vom Kern des Schaftes die Matrix bürstenartig Fasern und Drähte durchdringen.

11. Künstliches Gelenksystem nach Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern bzw. Drähte berührungslos, d.h. im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

12. Künstliches Gelenksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit einer Vorrichtung, z.B. Außensechskant, versehen ist, die ein einfaches Einschrauben des Gewindestückes in den Schaft zur Erzielung einer Vorspannung ermöglicht.

13. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kern des Schaftes vorgesehene zentrale Innen¬ bohrung, die vorzugsweise mit einer senkrecht zur Resektionsebene verlaufenden Gewindebohrung versehen ist, und/oder die im Mantel vorge¬ sehenen Durchbrüche mit resorbierbarem, bio¬ aktivem und/oder osteoinduktivem Material aus¬ gefüllt sind.

14. Künstliches Gelenksystem nach einem der An¬ sprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Fasern eine gleichmäßige Spannung und Festigkeit über ihre Länge aufweisen.

15. Künstliches Gelenksystem nach einem der An- Sprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Fasern in ungleichmäßigem Ab¬ stand voneinander, insbesondere gruppenweise aus der Implantatoberfläche heraustreten.

16. Künstliches Gelenksystem nach Ansprüchen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drähte oder Fasern so groß ist, daß eine Versorgung des Knochengewebes zwischen den einzelnen Drähten oder Fasern störungsfrei er¬ folgen kann.

17. Künstliches Gelenksystem nach einem der An- Sprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die

Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten oder Fasern mit einem ganz oder teilweise resorbier¬ baren, bioaktiven und/oder osteoinduktiven Material, vorzugsweise natürlicher Knochen- Substanz (Spongiosa) , aufgefüllt sind.

18. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Draht¬ bzw. Faserdicke und/oder -länge unterschiedlich ist.

19. Künstliches Gelenksystem nach Ansprüchen 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Fasern eine gewellte Form besitzen und vorzugs¬ weise versetzt zueinander angeordnet sind.

20. Künstliches Gelenksystem nach Ansprüchen 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die spiral¬ förmigen Drähte oder Fasern zylindrisch, konisch oder parabelförmig ausgestaltet sind, vorzugweise mit einer Steigung der Spiralen, die gleich oder größer dem Spiraldrahtdurchmesser ist.

21. Künstliches Gelenksystem nach Ansprüchen 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Fasern zur Aufnahme von Scherkräften mit einer Seele versehen sind, die vorzugsweise fest mit dem Implantatkern verbunden ist.

22. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Draht- oder Faserdicke kleiner als 800 μm ist.

23. Künstliches Gelenksystem nach Ansprüchen 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Fasern fest mit dem Kern verbunden sind, vorzugsweise bis in den Kern hineinreichen oder durch einen Kleber an der Zwischenstück- bzw. Schaftoberfläche befestigt oder angeschweißt oder angesintert sind.

24. Künstliches Gelenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann¬ vorrichtung bzw. der Schaft und/oder ihre bzw. seine Beschichtung aus einem langsamer resorbier¬ baren Material als das Zwischenstück besteht.

25. Verfahren zur Implantation eines künstlichen Gelenksystems nach Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück auf der Resektionsebene medial auf der Kortikalis unter Vorspannung aufliegt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Drähte und Fasern gänzlich bindegewebsfrei von Knochenzellen eingeschlossen werden und das Knochengewebe zwischen den einzel¬ nen Fasern ohne Störung miteinander verbunden ist.

27. Operationsinstrument zur Implantation des künstlichen Gelenksystems nach Ansprüchen 1 bis

24, dadurch gekennzeichnet, daß das Operations¬ instrument zur Herstellung der Resektionsebene der äußeren Kontur des Zwischenstücks entspricht und vorzugsweise einen Gewindezapfen besitzt, der senkrecht zur Resektionsbene steht und in die

Gewindebohrung des Schaftes zur genauen Führung einschraubbar ist.