DE10015734A1

DE10015734A1 - Schraubverbindung für die Osteosynthese

Info

Publication number: DE10015734A1
Application number: DE10015734A
Authority: DE
Original assignee: MED MEDICAL ENGINEERING DEV LT
Current assignee: MED MEDICAL ENGINEERING DEV LT
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-09-13
Also published as: DE20022673U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubenverbindung für die Osteosynthese, insbesondere zur Befestigung von Knochenplatten (10) mit einer Schraube (12), einem Ring (14), einem Lagerring (17) und einem Implantat (10). Der Lagerring (17) ist in einer Bohrung (11) im Implantat (10) befestigt. Der Ring (14) ist in dem Lagerring beweglich gelagert und bildet mit diesem ein Kugelgelenk. Eine durch den Ring (14) führbare Schraube (12) weist in Längsrichtung einen im wesentlichen konischen Abschnitt (13) auf, durch den der Ring (14), der an einer Stelle offen oder durchtrennt ist, aufspreizbar ist. Dadurch ist das Kugelgelenk und die Winkelstellung der Schraube zum Implantat festlegbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung für die Osteo synthese gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Schraube gemäß Patentanspruch 9.

Bei der Osteosynthese, insbesondere zur Heilung einer Knochen fraktur, wird die Fraktur durch eine Platte aus Edelstahl oder Titan fixiert. Die Platte wird hierzu am Knochen mittels Schrauben befestigt. Ähnlich werden Implantate im Körper mit tels Schrauben am Knochen befestigt. An einigen Knochen, wie beispielsweise dem Schienbein - oder Schädelknochen ist eine ausreichende stabile Befestigung allerdings schwierig, da ent weder der Knochen sehr dünn ist oder eine für die Schraubver bindung ungünstige Form besitzt. Hier kommt es besonders auf das Geschick des Operateurs bei der Befestigung des Implantats an. Wünschenswert wäre eine winkelstabile und variable Ver schraubung, bei der der Winkel zwischen Schraube und Tmplantat beim Einschrauben in den Knochen variabel und im verschraubten Zustand festlegbar ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schraubverbindung für die Osteosynthese vorzuschlagen, bei wel cher der Winkel zwischen Schraube und Implantat beim Einschrau ben der Schraube in den Knochen variabel, und sobald die Schraube in den Knochen eingeschraubt wurde, festlegbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schraubverbindung mit den Merk malen von Patentanspruch 1 und durch eine Schraube mit den Merkmalen von Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen der Schraubverbindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Kern der Erfindung ist die Lagerung der Schraube in dem Implantat bzw. zur verschraubenden Platte in einem Kugelgelenk, das durch die Schraube feststellbar ist. Das Kugelgelenk wird durch einen Ring, dessen äußere Oberfläche eine sphärische oder Kugelsegmentform besitzt und der in einem Lagerring mit einer zur Außenfläche des Rings komplementären Innenfläche liegt, gebildet. Der Lagerring selbst ist in einer Bohrung des Implantats bzw. der Platte fixiert, beispielsweise durch eine Klemmverbindung, eine Klebeverbindung oder eine Schweißver bindung oder dergleichen Verbindung. Der in dem Lagerring bewegbare Ring ist an einer Stelle und/oder mehreren Stellen teilweise geschlitzt offen oder durchtrennt ähnlich einem Spreizring. Die durch den Ring führbare Schraube weist einen im wesentlichen konischen Abschnitt auf, dessen Querausdehnung größer als der Durchmesser des Rings ist, so daß der Ring durch den im wesentlichen konischen Abschnitt der Schraube aufspreizbar und gegen die Innenfläche des Lagerrings preßbar ist. Das durch den Ring und den Lagerring gebildete Kugelgelenk ist hierdurch feststellbar. Vor einem Feststellen des Gelenks ist die Winkelstellung zwischen Schraube und Implantat bzw. Platte variabel.

Vorzugsweise liegt der konische Abschnitt der Schraube am Schraubenkopf. Der Ring wird dann erst aufgespreizt, wenn die Schraube nahezu vollständig in den Knochen gedreht ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bildet der Schrau benkopf selbst den konischen Abschnitt, so daß die Schraube soweit in den Knochen eindrehbar ist, bis der Kopf mit dem Im plantat bzw. der Platte nahezu bündig abschließt.

Für eine besonders stabile und sichere Schraubverbindung weist der konische Abschnitt vorzugsweise ein Gewinde auf, das in ein Innengewinde des drehbar gelagerten Rings eingreift. Hierdurch wird nicht nur die Schraube mit dem Knochen verschraubt, sondern auch mit dem im Implantat bzw. der Platte gelagerten Ring. Sollte sich die Schraubverbindung der Schraube mit dem Knochen lösen oder lockern, ist die Schraube durch diese zusätzliche Schraubverbindung gesichert.

Um den Operateur das Eindrehen der Schraube zu erleichtern, insbesondere um den Winkel, in welchen die Schraube in den Knochen eingedreht wird, genau zu definieren, kann der Operateur in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Schraubverbindung einen Führungsdraht einsetzen, der in eine vorzugsweise mittige Längsbohrung der Schraube eingebracht wird. Der Führungsdraht gibt die Richtung vor, in der die Schraube in den Knochen eingedreht wird. Hierzu wird zuerst der Führungsdraht vom Operateur über Bohrlehre in den Knochen eingebracht. Der Operateur kann nun die Lage des Führungsdrahts mittels eines Bildwandlers, beispielsweise eines Röntgenge rätes, im Knochen überprüfen und gegebenenfalls korrigieren. Anschließend wird die Schraube in den Knochen in der durch den Führungsdraht vorgegebenen Richtung so eingedreht, daß der Führungsdraht durch die mittige Längsbohrung der Schraube geführt wird. Vorzugsweise ist die Schraube selbstbohrend und/oder selbstschneidend und/oder rückschneidend. Zum Einbringen einer solchen Schraube in den Knochen wird vorteilhafterweise kein Bohrer oder Gewindeschneider mehr benötigt.

Die Schraube ist beispielsweise als Tibiakopfschraube mit einem Spongiosagewinde, als Tragschraube mit einem Kortikalisgewinde oder als Kondylenschraube mit einem konischen Gewinde am Kopf ausgebildet. Zusätzlich kann die Kondylenschraube mit einer Mutter verschraubt werden, um eine Kompressionsschraube zu bilden. Die Kompressionsschraube wird zur Kompression einer Fraktur benutzt. Vorzugsweise weist hierzu die Kondylenschraube in Längsrichtung in vorgegebenen Abschnitten insbesondere um laufende Einkerbungen auf, die zum Ablängen bzw. Kürzen der Schraube auf vorgegebene Maße dienen.

Grundsätzlich gilt, daß die variabel gestaltete, winkelstabile Verschraubung bei praktisch jeder Platte Verwendung finden kann. In dem Fall, wenn alle Löcher einer Platte mit der Art der speziellen, hier vorgestellten Verschraubung ausgestattet sind, ergeben sich nachstehende Vorteile. Zum einen wird die Platte nicht auf den Knochen aufgepreßt, so daß eine uner wünschte Reduzierung der Knochendurchblutung unterhalb der Platte entfällt, so daß sich die Frakturheilzeit verkürzt. Zum anderen kann mit den variabel, winkelstabilen Schrauben eine Fraktur oder ein Frakturspalt komprimiert werden und es erlaubt die Konstruktion einen monokortikalen Einsatz.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs beispielen in Verbindung mit den Figuren.

Hierbei zeigen:

Fig. 1A Den Querschnitt durch eine Tibiakopfplatte mit der erfindungsgemäßen Schraubverbindung;

Fig. 1B Eine Draufsicht der Tibiaköpfplatte aus Fig. 1A;

Fig. 1C Einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1B durch die Tibiakopfplatte mit drei erfindungsgemäßen Schraubverbindungen;

Fig. 2 Eine kanülierte Tibiakopfschraube mit einem selbst schneidenden, selbstbohrenden und rückschneidenden Spongiosagewinde;

Fig. 3 Eine Tragschraube mit einem selbstschneidenden, selbstbohrenden und rückschneidenden Kortikalisge - winde;

Fig. 4 Eine Mutter zum Verschrauben mit der in Fig. 5B dar gestellten Kondylenschraube, um eine Kompressions schraube zu bilden;

Fig. 5A Eine Kondylenschraube mit einem konischen Gewinde am Schraubenkopf und Einkerbungen zum Ablängen der Schraube;

Fig. 5B Eine Kondylenschraube mit einem metrischen Gewinde zum Verschrauben mit der in Fig. 4 abgebildeten Mutter ebenfalls, mit Einkerbungen zum Ablängen der Schraube;

Fig. 6 Eine Bohrbuchse mit einem konischen Gewinde für eine Tibiakopfplatte für Bohrungen mit einem einstellbaren Winkel;

Fig. 7A Einen Spreizring mit einem Innengewinde und einer sphärischen oder kugelsegmentförmigen Außenfläche;

Fig. 7B Einen Lagerring mit einer sphärischen oder kugelseg mentförmigen Innenfläche zur Aufnahme des in Fig. 7A dargestellten Spreizrings.

Fig. 1A stellt im Querschnitt eine Tibiakopfplatte 10 dar, die eine durch eine Bohrung 11 durchgeführte Schraube 12 zum Ver schrauben der Platte mit einem Knochen aufweist. Der konische Schraubenkopf 13 der Schraube 12 spreizt einen in der Bohrung 11 drehbar gelagerten Spreizring 14 auf, wodurch der Winkel 15 zwischen der Schraube 12 und der Tibiakopfplatte 10 festge stellt wird. Die Schraube weist ferner eine durchgehend, ge strichelt dargestellte mittige Längsbohrung 16 zur Aufnahme ei nes Führungsdrahtes auf. Die Funktion dieser Längsbohrung und des Führungsdrahtes wird im folgenden noch ausführlich erläu tert.

In Fig. 1B ist eine Obersicht auf die Tibiakopfplatte 10 aus Fig. 1A dargestellt. Deutlich ist der in der Bohrung 11 der Tibiakopfplatte 10 gelagerte Spreizring 14 zu erkennen. Der Spreizring 14 ist in einem in der Bohrung 11 fixierten Lager ring 17 beweglich wie ein Kugelgelenk gelagert.

Fig. 1C stellt einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch das eine Ende der in Fig. 1B dargestellten Tibiakopfplatte dar. Durch die Bohrung 14 und die jeweils seitlich daneben lie genden Bohrungen 18 und 19 sind Schrauben 12 geführt, die alle eine andere Winkelstellung zur Tibiakopfplatte 10 aufweisen können. Dies soll verdeutlichen, daß mit der erfindungsgemäßen Schraubverbindung verschiedenste Winkel zwischen Schraube und Tibiakopfplatte realisierbar sind.

In Fig. 2 ist eine Tibiakopfschraube 20 mit einem Spongiosage winde 21 dargestellt. Der konische Schraubenkopf 22 der Tibia kopfschraube 20 weist ein Gewinde 23 auf; durch den Schrauben kopf 22 ist der Spreizring 14 spreizbar. Zur Aufnahme eines Führungsdrahtes weist die Schraube eine durchgehende, mittige Längsbohrung auf. Der Schraubenkopf 22 umfaßt zum Eindrehen der Schraube einen Innensechskant 25.

In Fig. 3 ist eine Tragschraube 26 mit einem Kortikalisgewinde 27 dargestellt. Der Schraubenkopf 28 weist einen konischen Querschnitt auf und ist mit einem Gewinde versehen. Auch diese Schraube besitzt zum Eindrehen ein Innensechskant 30 und ferner zur Aufnahme eines Führungsdrahtes eine durchgehende, mittige Längsbohrung 31. Von der in Fig. 2 abgebildeten Schraube unterscheidet sich diese Schraube im wesentlichen durch das Kortikalisgewinde, das selbstschneidend und rückschneidend ist. Die Schraube kann als selbstbohrende Schraube ausgebildet sein, wodurch sich vorteilhafterweise der Einsatz eines Bohrers bzw. Gewindeschneiders erübrigt.

Fig. 4 stellt die Mutter für eine Kondylenschraube dar. Soll eine Kondylenschraube gleichzeitig als Kompressionsschraube eingesetzt werden, um beispielsweise eine Fraktur zu komprimie ren, so kann die Mutter 32 mit der durch einen Knochen durchge henden Kondylenschraube verschraubt werden.

Die in Fig. 5A abgebildete Kondylenschraube 33 weist wie die bereits vorher beschriebenen Schrauben einen im Querschnitt ko nischen Schraubenkopf 35 mit einem Innensechskant 37 zum Ein drehen der Schraube auf. Der Schraubenkopf 35 ist mit einem Ge winde 34 versehen. Die Kondylenschraube umfaßt ferner ein me trisches Gewinde, daß durch umlaufende Einkerbungen 38 in einem Abstand von z. B. 8 mm unterbrochen ist. Die Einkerbung 38 wir ken wie Sollbruchstellen, durch die die Schraube 33 auf vorbe stimmte Längen kürzbar ist. Typische Gesamtlängen der Schraube betragen etwa 70 mm bis 120 mm in 5 mm Abstufungen.

Fig. 5B zeigt ebenfalls eine Kondylenschraube 39 mit einem me trischen Gewinde 40, das durch umlaufende Einkerbungen in vor bestimmten Abständen von etwa 8 mm unterbrochen ist. Der Schraubenkopf 42 ist im Querschnitt etwa konisch ausgebildet und weist zum Eindrehen der Schraube einen Innensechskant 43 auf. Im Unterschied zu den vorbeschriebenen Schrauben ist der Schraubenkopf 42 glatt, d. h. ohne Gewinde. Typische Längen für diese Schraube betragen auch etwa 70 mm bis etwa 120 mm in 5 mm Abstufungen.

In Fig. 6 ist eine Bohrbuchse 44 für eine Tibiakopfplatte dar gestellt. Die Bohrbuchse 44 dient zum Einbringen von Bohrungen in einem bestimmten Winkel in den Knochen. Das vordere Ende der Bohrbuchse weist einen etwa konischen Querschnitt auf und ist mit einem Gewinde 45 versehen. Das Gewinde 45 dient zum Eindre hen in das Innengewinde eines Spreizrings, der beweglich in der Tibiakopfplatte gelagert ist. Durch den konischen Querschnitt des vorderen Endes Bohrbuchse 44 wird der Spreizring aufge spreizt und gegen einen fest in der Tibiaplatte verankerten In nenring gedrückt, so daß die Bohrbuchse in einem festen Winkel zur Tibiakopfplatte steht. Durch eine Längsbohrung 47 der Bohr buchse 44 läßt sich dann ein Bohrer einführen, der in dem durch die feststehende Bohrbuchse definierten Winkel in den Knochen eindringt. Die Bohrbuchse 44 kann entweder durch einen Griff 48, beispielsweise einen geriffelten Bereich der Oberfläche der Bohrbuchse, oder mittels eines Innensechskant 46 in den Spreizring gedreht werden.

Ein für die erfindungsgemäße Schraubverbindung vorgesehener Spreizring 49 ist in Fig. 7A dargestellt. Der Spreizring be sitzt eine sphärische oder kugelsegmentförmige Außenfläche 50 und ein Innengewinde 51, in welches die mit einem Außengewinde versehenen Schraubenköpfe der in den Fig. 2, 3 und 5A abge bildeten Schrauben oder das Gewinde der in Fig. 6 dargestell ten Bohrbuchse eindrehbar ist. Durch die vorgenannten Gewinde wird der Spreizring gedehnt.

Der Spreizring ist in einem in Fig. 7B dargestellten Lagerring 52 beweglich gelagert. Der Lagerring 52 wiederum ist fest in einer Bohrung eines Implantats bzw. einer Platte, beispiels weise einer Tibiakopfplatte, durch eine Klemm-, Schweiß, Löt-, Preß- oder Einbettverbindung montiert. Die Innenfläche 53 des Lagerrings 52 ist komplementär zur Außenfläche 50 des in Fig. 7A dargestellten Spreizrings 49 ausgebildet. Der in dem Lager ring 52 eingebettete Spreizring 49 und ist sowohl drehbar als auch schwenkbar ohne aus dem Lagerring herausfallen zu können. Wird durch den Spreizring eine Schraube mit einem konisch ver laufenden Abschnitt, wie beispielsweise die in Fig. 2, 3, 5A oder 5B dargestellten Schraube, geführt, spreizt der konische Abschnitt der Schraube den Ring 49 auf und drückt bzw. preßt diesen gegen den Lagerring 52, genauer gesagt die Außenfläche 50 des Spreizrings 49 wird gegen die Innenfläche 53 des Lagerrings 52 gepreßt. Dadurch wird der Spreizring 49 in seiner momentanen Lage im Lagerring 52 fixiert. Ebenso wird die durch den Spreizring 49 geführte Schraube in dieser Lage bzw. Winkelstellung gehalten. Spreizring und Schraube wirken zusammen mit dem Lagerring 52 wie ein Kugelgelenk, das durch den konischen Abschnitt feststellbar ist. Die Schraube ist somit in verschiedenen Winkeln in den Knochen eindrehbar, wobei der Winkel aufgrund des Kugelgelenks einstellbar ist.

Im folgenden soll noch kurz die Verwendung eines Führungs drahtes beim Eindrehen der Schraube in den Knochen erläutert werden: Hierzu ist eine Schraube mit einer durchgehenden Längs bohrung, wie beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 abgebil deten Schrauben erforderlich. Der Operateur bringt über eine Bohrlehre einen Führungsdraht in dem Winkel in den Knochen ein, in dem er später auch die Schraube eindrehen möchte. Die Lage des Führungsdrahtes kann er über einen Bildwandler, beispiels weise ein Röntgengerät, kontrollieren und gegebenenfalls korri gieren. Der Führungsdraht wird dann durch die Längsbohrung der Schraube geführt und die Schraube in den Knochen eingedreht. Dabei definiert der Führungsdraht die Lage der Schraube im Kno chen. Sobald die Schraube ganz in den Knochen eingedreht ist, läßt sich der Führungsdraht über die Längsbohrung, die voll ständig durch die Schraube hindurch geht, aus dem Knochen ent nehmen. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des Führungs drahtes mit einer selbstbohrenden und selbstschneidenden Schraube. Hierbei erübrigt sich der Einsatz eines Bohrers bzw. eines Gewindeschneiders.

Bezugszeichenliste

10

Tibiakopfplatte

11

Bohrung

12

Schraube

13

Schraubenkopf

14

Spreizring

15

Winkel

16

Längsbohrung

17

Lagerring

18

,

19

Bohrung

20

Tibiakopfschraube

21

Spongiosagewinde

22

Schraubenkopf

23

Gewinde

24

Längsbohrung

25

Innensechskant

26

Tragschraube

27

Kortikalisgewinde

28

Schraubenkopf

29

Gewinde

30

Innensechskant

31

Längsbohrung

32

Mutter

33

Kondylenschraube

34

Gewinde

35

Schraubenkopf

36

metrisches Gewinde

37

Innensechskant

38

Einkerbung

39

Kondylenschraube

40

metrisches Gewinde

41

Einkerbung

42

Schraubenkopf

43

Innensechskant

44

Bohrbuchse

45

Gewinde

46

Innensechskant

47

Längsbohrung

48

Griff

49

Spreizring

50

Außenfläche

51

Innengewinde

52

Lagerring

53

Innenfläche

Claims

1. Schraubverbindung für die Osteosynthese, z. B. zur Befesti gung einer Tibiakopfplatte (10), mit:

- einer Schraube (12), die in Längsrichtung einen im wesent lichen konischen Abschnitt (13) aufweist,
- einem Ring (14), dessen Außenfläche (50) eine sphärische oder Kugelsegmentform besitzt und der an einer Stelle offen oder durchtrennt ist,
- einem Implantat, z. B. eine Tibiakopfplatte (10), das bzw. die zur Lagerung des Ringes (14) ein Lager in Form einer Bohrung (11) und eines darin befestigten Lagerringes (17) umfaßt, wobei die Innenfläche (53) des Lagerringes (17) eine zur Außenfläche (50) des Ringes (14) komplementäre Form aufweist, so daß der in dem Lagerring (17) angeordnete Ring (14) kugelgelenkartig bewegbar ist, wobei
- der Ring (14) durch den konischen Abschnitt (13) der Schraube (12) aufspreizbar ist, wodurch die Außenfläche (50) des Rings (14) gegen die Innenfläche (53) des Lagerrings (17) pressbar ist und damit die Winkelstellung (15) der Schraube zum Implantat festlegbar ist.

2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt am Schraubenkopf (13; 22; 28; 35; 42) liegt, insbesondere der Schraubenkopf im wesentlichen konisch ausge bildet ist.

3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt ein Gewinde (23; 29; 34) und der Ring (49) ein dazu komplementäres Innengewinde (51) aufweist.

4. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (12; 20; 26) eine Längsbohrung (16; 24; 31) auf weist, durch welche ein Führungsdraht einbringbar ist, der zur Vorgabe der Lage in den Knochen vorgesehen ist.

5. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube selbstbohrend und/oder selbstschneidend und/oder rückschneidend ist.

6. Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube eine Tibiakopfschraube (20) mit einem insbesonders selbstschneidenden, selbstbohrenden und rückschneidenden Spon giosagewinde (21) oder eine Tragschraube (26) mit einem insbe sonders selbstschneidenden, selbstbohrenden und rückschneiden den Kortikalisgewinde (27) oder eine Kondylenschraube (33; 39) mit metrischen Gewinde ist.

7. Schraubverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondylenschraube (33) mit metrischem Gewinde mit einer Mut ter (32) zur Kompression einer Fraktur verschraubbar ist.

8. Schraubverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondylenschraube (33; 39) in Längsrichtung insbesondere radialumlaufende Einkerbungen (38; 41) in vorgegebenen Abständen aufweist, über welche die Schraube auf vorgegebene Längen kürzbar ist.

9. Schraube (12; 20; 26; 33; 39), insbesondere für eine Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die zur Befestigung eines Implantats, insbesondere einer Tibiakopf platte, an einem Knochen dient und in Längsrichtung einen im wesentlichen konischen Abschnitt (13; 22; 28; 35; 42) aufweist, der glatt oder mit einem Gewinde versehen ist.