CH675531A5

CH675531A5 - Instrument for osteosynthesis with perforated plate - has convex head bone screws fitting in tapering holes in osteosynthesis plate

Info

Publication number: CH675531A5
Application number: CH162288A
Authority: CH
Inventors: Joram Pd Dr Dr Raveh
Original assignee: Synthes Ag
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1990-10-15

Abstract

The instrument for osteosynthesis comprises a plate (1) with several screw holes (2), in which bone screws (3) fit. The holes taper towards the plate surface (4) in contact with the bone, while the screw heads (7) are convex on the outside to clamp into the holes. They form a rigid joint with the plate. The heads are pref. spherical on the outside, and of dia. equal to the mean hole dia. The taper angle (B) can be between 1 and 20 deg., pref. between 2 to 8 deg. ADVANTAGE - Strong anchorage over a long period.

Description

       

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf eine osteosynthetische Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 



  Fixationsvorrichtungen für die Osteosynthese sind schon seit langem bekannt. Die meisten Systeme ermöglichen jedoch keine rigide, funktionsstabile Fixation zwischen Kopf der Knochenschraube und Osteosyntheseplatte, was oft eine Knochenresorption an der Kontaktfläche zwischen Osteosyntheseplatte und Knochen zur Folge hat, mit nachfolgender Instabilität und Lockerung. Bei anderen, rigiden Systemen kann die relative Lage von Platte und Schrauben nicht variiert werden. 



  Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine osteosynthetische Vorrichtung zu schaffen, welche die Vorteile eines Fixateur externe mit denjenigen der internen Plattenosteosynthese in sich vereinigt und eine langfristig funktionsstabile Verankerung des Implantats ermöglicht, wobei die axiale Stellung der Knochenschrauben gegenüber der Osteosyntheseplatte in einem grösseren Bereich variabel sein kann. 



  Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. 



  Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank der erfindungsgemässen Vorrichtung erstens die Stabilität des Implantats mit der Liegedauer und der  Belastung zunimmt und zweitens die Stabilität der Osteosynthese nicht mehr durch das Andrücken der Platte an den Knochen, sondern durch die rigide Fixation der Schraube an die Platte erzielt werden kann. Zusätzliche Vorteile ergeben sich wegen der Rotierbarkeit des Schraubenkopfes, was die Anforderungen an die Richtungsgenauigkeit der Bohrungen für die Knochenschrauben herabsetzt. 



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches zugleich das Funktionsprinzip erläutert, ist in der einzigen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. 



  Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung dar. 



  In Figur 1 sind verschiedene Aspekte einer erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. In die Schraubenlöcher 2 der Osteosyntheseplatte 1 werden die Knochenschrauben 3 mit ihrem Schaft 6 in den Knochen 4 eingeschraubt. Der Schraubenkopf 7 ist als Kugelschicht ausgebildet mit einem Durchmesser der Kugelschicht, welcher dem mittleren Durchmesser des Schraubenlochs 2 entspricht. Das Einschrauben erfolgt zweckmässigerweise mittels eines in die Längsschlitze 9 des Kugelkopfes 7 eingreifenden Instrumentes. Dabei verkeilt sich die konvexe Mantelfläche 10 des Schraubenkopfes 7 mit der konischen Bohrwandung 8 des Schraubenloches 2, wodurch durch "Linienkontakt" eine hohe spezifische Pressung erzeugt wird, was eine äusserst rigide Verbindung zwischen Osteosyntheseplatte 1 und Schraube 3 ergibt. 



  Mit einem ganz normalen Anzugsmoment der Schrauben 3 kann eine Verklemmung erzielt werden, welche auch unter physiologischen Bedingungen rigide verspannt bleibt. 



  Als optimaler Einstellwinkel (entsprechend dem halben Konuswinkel) für den Schraubenlochkonus hat sich ein Winkel  beta  zwischen 1 DEG  und 20 DEG , vorzugsweise zwischen 2 DEG  und 8 DEG erwiesen. Der bevorzugte Bereich für den Einstellwinkel  beta liegt zwischen 3 DEG  und 5 DEG  und beträgt idealerweise annähernd 4 DEG . 



  Bedingt durch die sphärische Ausgestaltung der Bohrwandung 8 und der Mantelfläche 10 kann der Schraubenkopf 7 innerhalb gewisser Grenzen im Schraubenloch 2 eine variable Stellung einnehmen. Im rechten Schraubenloch in Figur 1 ist ein solcher Fall dargestellt, bei dem die Schraubenachse 11 gegenüber der Schraubenlochachse 5 um den Winkel  alpha  geneigt ist. Eine axiale Abweichung der Schraubenachse 11 bis zu 30 DEG ist bei gleichbleibend guter Halterung möglich, was die Applikationsbreite der erfindungsgemässen Vorrichtung wesentlich erweitert. 



  Statt der in Fig. 1 dargestellten planaren Ausführung der Osteosyntheseplatte 1, können vorteilhafterweise auch Platten verwendet werden, welche keine planaren Oberflächenpartien aufweisen. Das zwischen den Schraubenlöchern 2 liegende Profil ist in diesem - nicht dargestellten Falle - vorzugsweise allseitig verjüngt und erlaubt damit eine einfachere Deformation der Osteosyntheseplatte anlässlich deren Anpassung an die Knochenoberfläche 4. Vorzugsweise ist dabei das Biegemoment  des zwischen den Schraubenlöchern 2 liegenden Profils kleiner oder gleich gross wie dasjenige des durch die Schraubenlöcher 2 verlaufenden Profils. 



  Die eigentliche Operationstechnik ist in der PCT/CH87/00158 beschrieben. 



  Die Osteosyntheseplatte 1 für den erfindungsgemässen Fixateur interne besteht vorzugsweise aus Titan doch sind auch bioinerte, vorzugsweise verstärkte Kunststoffmaterialien verwendbar, beispielsweise in Form von verformbaren, polymerisierbaren Kompositstrukturen. 



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere in der Kieferchirurgie und für die Fixation von Endogelenkprothesen und Wirbelplatten, wo sie als sogenannter "Fixateur interne" eingesetzt werden kann. Für die Anbringung der als Fixateur interne verwendeten erfindungsgemässen Vorrichtung im Mittelgesicht, am Jochbein und der Kalotte (Neurochirurgie), sowie für Gesichtskorrekturen haben sich Osteosyntheseplatten mit den üblichen Dimensionen als ungeeignet erwiesen. Als besonders vorteilhaft für diese Zwecke haben sich Osteosyntheseplatten 1 erwiesen, welche folgende Dimensionen aufweisen:
 - in Richtung der Achse 5 der Schraubenlöcher 2 eine Ausdehnung von mindestens 1,1 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm;
 - eine Breite von 4-7 mm, vorzugsweise von 5-6 mm; und
 - einen Durchmesser der Schraubenlöcher 2 von 0,9-1,6 mm, vorzugsweise von 1,1-1,4 mm. 



  
 



  The invention relates to an osteosynthetic device according to the preamble of claim 1.



  Fixation devices for osteosynthesis have been known for a long time. However, most systems do not allow a rigid, functionally stable fixation between the head of the bone screw and the osteosynthesis plate, which often results in bone resorption at the contact surface between the osteosynthesis plate and bone, with subsequent instability and loosening. With other rigid systems, the relative position of the plate and screws cannot be varied.



  The invention seeks to remedy this. The invention has for its object to provide an osteosynthetic device which combines the advantages of an external fixator with those of the internal plate osteosynthesis and enables long-term functional anchoring of the implant, the axial position of the bone screws relative to the osteosynthesis plate being variable over a wide range can be.



  The invention achieves the stated object with a device which has the features of claim 1.



  The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that, thanks to the device according to the invention, firstly, the stability of the implant increases with the length of time and the load and secondly, the stability of the osteosynthesis no longer by pressing the plate against the bone, but by rigid fixation of the screw to the plate can be achieved. Additional advantages result from the rotatability of the screw head, which reduces the requirements for the directional accuracy of the holes for the bone screws.



  An embodiment of the invention, which also explains the principle of operation, is shown in the single drawing and will be described in more detail below.



  Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive device.



  Different aspects of a device according to the invention are shown in FIG. The bone screws 3 are screwed into the bone 4 with their shank 6 into the screw holes 2 of the osteosynthesis plate 1. The screw head 7 is designed as a spherical layer with a diameter of the spherical layer which corresponds to the average diameter of the screw hole 2. The screwing in is expediently carried out by means of an instrument which engages in the longitudinal slots 9 of the ball head 7. The convex lateral surface 10 of the screw head 7 wedges with the conical bore wall 8 of the screw hole 2, as a result of which a high specific pressure is generated by "line contact", which results in an extremely rigid connection between the osteosynthesis plate 1 and screw 3.



  With a normal tightening torque of the screws 3, jamming can be achieved, which remains rigidly tensioned even under physiological conditions.



  An angle beta between 1 ° and 20 °, preferably between 2 ° and 8 °, has proven to be the optimal setting angle (corresponding to half the cone angle) for the screw hole cone. The preferred range for the setting angle beta is between 3 ° and 5 ° and is ideally approximately 4 °.



  Due to the spherical configuration of the drilling wall 8 and the lateral surface 10, the screw head 7 can assume a variable position within the screw hole 2 within certain limits. Such a case is shown in the right screw hole in FIG. 1, in which the screw axis 11 is inclined by the angle alpha relative to the screw hole axis 5. An axial deviation of the screw axis 11 of up to 30 ° is possible with a consistently good mounting, which significantly expands the application range of the device according to the invention.



  Instead of the planar design of the osteosynthesis plate 1 shown in FIG. 1, plates which do not have any planar surface areas can advantageously also be used. The profile lying between the screw holes 2 is in this case - not shown - preferably tapered on all sides and thus allows a simpler deformation of the osteosynthesis plate on the occasion of its adaptation to the bone surface 4. The bending moment of the profile lying between the screw holes 2 is preferably smaller or the same size like that of the profile running through the screw holes 2.



  The actual surgical technique is described in PCT / CH87 / 00158.



  The osteosynthesis plate 1 for the internal fixator according to the invention preferably consists of titanium, but bio-inert, preferably reinforced plastic materials can also be used, for example in the form of deformable, polymerizable composite structures.



   The device according to the invention is particularly suitable in maxillofacial surgery and for the fixation of endogenous joint prostheses and vertebral plates, where it can be used as a so-called "internal fixator". Osteosynthesis plates with the usual dimensions have proven to be unsuitable for attaching the device according to the invention used as a fixator internally in the middle face, on the cheekbone and the calotte (neurosurgery), as well as for facial corrections. Osteosynthesis plates 1, which have the following dimensions, have proven to be particularly advantageous for these purposes:
 - In the direction of the axis 5 of the screw holes 2, an expansion of at least 1.1 mm, preferably at least 1.5 mm;
 - a width of 4-7 mm, preferably 5-6 mm; and
 - A diameter of the screw holes 2 of 0.9-1.6 mm, preferably of 1.1-1.4 mm.

Claims

1. osteosynthetic device, consisting of an osteosynthesis plate (1) with at least two screw holes (2) and bone screws (3) that can be inserted therein, characterized in that the screw holes (2) are conical, the tip of the cone against the bone contact surface (4 ) is directed and that at least two bone screws (3) have a screw head (7) with a convex outer shape, which can be clamped against the inner wall (8) of the screw holes (2), so that a rigid connection between the bone screws (3) and Osteosynthesis plate (1) can be realized.

2. Device according to claim 1, characterized in that the convex outer shape of the screw head (7) of the bone screws (3) is spherical.

3rd

Device according to claim 1, characterized in that the screw head (7) is essentially designed as a spherical layer and the diameter of the spherical layer preferably corresponds to the average diameter of the screw hole (2).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the setting angle beta is between 1 ° and 20 °, preferably between 2 ° and 8 °.

5. The device according to claim 4, characterized in that the setting angle beta is between 3 ° and 5 ° and is preferably approximately 4 °.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the osteosynthesis plate (1) has essentially no planar surface portions and that the profile lying between the screw holes (2) is preferably tapered on all sides.

7.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bending moment of the profile lying between the screw holes (2) is smaller or the same as that of the profile running through the screw holes (2).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the osteosynthesis plate (1) has the following dimensions: - In the direction of the axis (5) of the screw holes (2) an expansion of at least 1.1 mm, preferably at least 1.5 mm; - a width of 4-7 mm, preferably 5-6 mm; and - A diameter of the screw holes (2) of 0.9-1.6 mm, preferably of 1.1-1.4 mm.