DE102005009282A1

DE102005009282A1 - Implantatsystem und Befestigungselement für ein Implantatsystem

Info

Publication number: DE102005009282A1
Application number: DE102005009282A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Schumacher
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-08-24
Also published as: US20060195098A1

Abstract

Um ein Befestigungselement für ein mindestens zwei, an Knochenteilen oder dergleichen festlegbare Befestigungselemente und mindestens ein an den mindestens zwei Befestigungselementen festlegbares Verbindungselement umfassendes Implantatsystem, wobei das Befestigungselement einen distalseitig einen Befestigungsabschnitt aufweisenden Befestigungsteil und ein mit dem Befestigungsteil verbundenes Aufnahmeteil aufweist, wobei das Aufnahmeteil eine Verbindungselementaufnahme zum Aufnehmen des Verbindungselementes und ein Fixierelement zum Festlegen des Befestigungselements in der Verbindungselementaufnahme umfaßt, so zu verbessern, daß ein Festlegen des Verbindungselements am Befestigungselement verbessert wird, wird vorgeschlagen, daß die Verbindungselementaufnahme, bezogen auf eine Symmetrie- oder Längsachse des Fixierelements, unsymmetrisch ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement für ein mindestens zwei, an Knochenteilen oder dergleichen festlegbare Befestigungselemente und mindestens ein an den mindestens zwei Befestigungselementen festlegbares Verbindungselement umfassendes Implantatsystem, wobei das Befestigungselement einen distalseitig einen Befestigungsabschnitt aufweisenden Befestigungsteil und ein mit dem Befestigungsteil verbundenes Aufnahmeteil aufweist, wobei das Aufnahmeteil eine Verbindungselementaufnahme zum Aufnehmen des Verbindungselementes und ein Fixierelement zum Festlegen des Befestigungselements in der Verbindungselementaufnahme umfaßt.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Implantatsystem mit mindestens zwei an Knochenteilen oder dergleichen festlegbaren Befestigungselementen und mit mindestens einem an den beiden Befestigungselementen festlegbaren Verbindungselement.

Zur Behandlung von Schäden an der Wirbelsäule im Halswirbel- oder Lendenwirbelbereich werden Wirbelsäulenstabilisierungssysteme verwendet in Form von Implantatsystemen der eingangs beschriebenen Art, die Befestigungselemente der eingangs beschriebenen Art in Form von Knochenschrauben umfassen. Ein Beispiel für eine bekannte Knochenschraube ist in der US 5,672,176 offenbart. Die dort beschriebene Knochenschraube weist einen kugelsegmentförmigen Kopf auf für ein sogenanntes "tulpenförmiges" Aufnahmeteil, das am Kopf schwenkbar gelagert ist und in einem Einschnitt ein Verbindungselement in Form eines Stabes aufnehmen kann. Zur Fixierung des Stabes ist eine auf ein Außengewinde des Aufnahmeteils aufschraubbare Mutter vorgesehen. Problematisch ist die Anwendung solcher Knochenschrauben im Halswirbelbereich, da durch die Ausgestaltung der gelenkigen Verbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Aufnahmeteil der Knochenschraube ein Schwenkwinkel allseitig begrenzt ist. Aufgrund der kleinen Abmessungen der Halswirbel müssen die Schrauben aber zu einer Seite verschwenkt werden, in der Regel nach oben.

Eine weitere, für die Anwendung im Halswirbelbereich optimierte Knochenschraube ist aus der EP 1 205 153 B1 bekannt. Die dort beschriebene Knochenschraube weist im unteren Rand des Aufnahmeteils eine Ausfräsung auf, sodaß das Befestigungsteil der Knochenschraube relativ zum Aufnahmeteil in einer Drehstellung des Aufnahmeteils relativ zum Befestigungsteil etwas weiter verschwenkt werden kann. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist, daß beim Einsetzen des Implantatsystems sehr genau darauf geachtet werden muß, wie die Befestigungsteile der Knochenschrauben in die Wirbelkörper eingeschraubt werden. Abweichungen in der Orientierung des Befestigungsteils können im schlimmsten Teil dazu führen, daß das Aufnahmeteil aufgrund der Form des Verbindungselements so sitzt, daß es gerade nicht wie gewünscht weiter verschwenkt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Befestigungselement und ein Implantatsystem der Eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß ein Festlegen des Verbindungselements am Befestigungselement verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Befestigungselement der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungselementaufnahme bezogen auf eine Symmetrie- oder Längsachse des Fixierelements unsymmetrisch ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, das Verbindungselement, beispielsweise einen Stab, im Aufnahmeteil zu fixieren, und zwar derart, daß das Verbindungselement unsymmetrisch bezogen auf das Fixierelement am Aufnahmeteil gehalten ist. Dadurch kann beispielsweise bei einer gelenkigen Verbindung zwischen Aufnahme- und Befestigungsteil bei einer Verschwenkung des Aufnahmeteils relativ zum Befestigungsteil das Befestigungsteil auch dann in einer Vorzugsrichtung weiter verschwenkt werden, wenn eine Verbindung des Aufnahmeteils und des Befestigungsteils symmetrisch ausgebildet ist. Darüber hinaus kann durch die unsymmetrische Ausbildung der Verbindungselementaufnahme auch bei nicht exakt wunschgemäß positioniertem Befestigungsteil bei einer gelenkigen Verbindung zwischen Aufnahme- und Befestigungsteil noch nahezu der komplett vergrößerte Schwenkwinkelbereich ausgenutzt werden. Mit anderen Worten führt zum Beispiel auch eine Rotation des Aufnahmeteils um seine Längsachse nicht zu einer schlagartig großen Verringerung des Schwenkwinkelbereichs wie bei einer aus der EP 1 205 153 B1 bekannten Schraube, sondern nur zu einer vernachlässigbaren Verringerung des Schwenkwinkelbereichs. Die Verbindungselementaufnahme bezogen auf eine Symmetrie- oder Längsachse des Fixierelements unsymmetrisch auszubilden hat zudem den Vorteil, daß eine Krafteinleitung über das Fixierelement auf das Verbindungselement und die Verbindungsaufnahme ebenfalls unsymmetrisch erfolgt. Dadurch werden nicht nur Kräfte in Richtung der Längs- oder Symmetrieachse des Fixierelements auf das Verbindungselement und die Verbindungselementaufnahme übertragen, sondern auch Anteile quer zur Längs- oder Symmetrieachse des Fixierelements. Dadurch wird insbesondere eine Klemmung des Verbindungselements zwischen dem Fixierelement und der Verbindungselementaufnahme, anders als bei Befestigungselementen mit einer symmetrischen Krafteinleitung, deutlich verbessert.

Vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungselementaufnahme relativ zu einer quer zu einer Symmetrie- oder Längsachse des Fixierelements verlaufenden Bezugsebene um einen Verbindungselementneigungswinkel geneigt ist. Diese Ausgestaltung führt dazu, daß das in der Verbindungselementaufnahme festgelegte Verbindungselement ebenfalls relativ zur Bezugsebene geneigt ist. Der Neigungswinkel kann beispielsweise in einem Bereich von 2° bis 60° liegen. Aufgrund der Neigung ist bereits bei einem axial zum Befestigungsteil ausgerichteten Aufnahmeteil eine Relativstellung zwischen dem Verbindungselement und dem Befestigungsteil möglich, für die es bei herkömmlichen Schrauben bereits eines Verschwenkens des Aufnahmeteils relativ zum Befestigungsteil bedarf. Aufgrund der zusätzlichen Beweglichkeit des Befestigungsteils relativ zum Aufnahmeteil kann insbesondere ein noch größerer Schwenkwinkelbereich vorgegeben werden.

Günstig ist es, wenn das Aufnahmeteil zur Ausbildung der Verbindungselementaufnahme einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei freien, mit einem Fixiergewinde versehenen Schenkeln aufweist und wenn der U-förmige Querschnitt durch einen geneigten oder durch zwei unterschiedlich tiefe Einschnitte zwischen den freien Schenkeln gebildet ist. Durch unterschiedlich tiefe Einschnitte zwischen den freien Schenkeln ergibt sich eine geneigte Verbindungselementaufnahme, in welche ein Verbindungselement, beispielsweise ein Verbindungsstab eingelegt werden kann, sodaß dieser relativ zur Bezugsebene ebenfalls eine geneigte Stellung einnimmt. Im übrigen ist die Ausbildung des Aufnahmeteils in dieser Form besonders einfach. So können beispielsweise herkömmliche Aufnahmeteile ausgetauscht oder sogar durch Vergrößern eines Einschnitts in erfindungsgemäßer Weise weitergebildet werden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Befestigungsteil und das Aufnahmeteil unbeweglich miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Stabilität des Befestigungselements erhöht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, daß das Befestigungsteil in einer Justierstellung relativ zum Aufnahmeteil verstellbar und in einer Fixierstellung relativ zum Aufnahmeteil festlegbar ist. Diese Ausgestaltung gestattet es, eine Relativposition zwischen dem Befestigungsteil und dem Aufnahmeteil in gewünschter Weise einzustellen und zu fixieren. Damit lassen sich auch orthopädisch bedingte komplizierte Verbindungssituationen lösen.

Günstig ist es, wenn das Befestigungsteil und das Aufnahmeteil gelenkig miteinander verbunden sind. Eine gelenkige Verbindung gestattet es, das Befestigungsteil und das Aufnahmeteil schon vormontiert bereitzustellen, wodurch die Gefahr, eines der beiden Teile zu verlieren, während eines chirurgischen Eingriffs minimiert wird. Des weiteren wird eine Verstellung der beiden Teile relativ zueinander erleichtert.

Damit eine gewünschte Position zwischen dem Befestigungsteil und dem Aufnahmeteil eingestellt werden kann, ist es günstig, wenn eine Gelenkverbindung zwischen einem proximalen Ende des Befestigungsteils und einem distalen Ende des Aufnahmeteils vorgesehen ist und wenn das Aufnahmeteil distalseitig eine Aufnahme für das proximale Ende des Befestigungsteils aufweist. Das Befestigungsteil und das Aufnahmeteil können so auf einfache Weise ge lenkig miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann das Gelenk in Form eines Scharnier- oder Kugelgelenks ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gelenkverbindung in Form einer Kugelgelenkverbindung ausgebildet ist und wenn das proximale Ende des Befestigungsteils in Form eines kugelsegmentförmigen Kopfes und die Aufnahme in Form eines kalottenförmigen Sitzes ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Aufnahmeteil relativ zum Befestigungsteil in der Justierstellung zu verschwenken, und zwar um einen Gelenkmittelpunkt im Zentrum des kugelsegmentförmigen Kopfes. Gleichzeitig ermöglicht die Kugelgelenkverbindung auch eine Rotation des Aufnahmeteils um seine Längsachse, sodaß mit dem erfindungsgemäßen Befestigungselement auch ein nicht optimal positioniertes Befestigungsteil in gewünschter Weise mit einem Verbindungselement verbunden werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Aufnahmeteil ein mit einem Fixierelementgewinde des Fixierelements zusammenwirkendes Fixiergewinde umfaßt.

Günstigerweise ist das Fixiergewinde ein Innengewinde oder ein Außengewinde und das Fixierelement eine Schraube oder eine Mutter. So läßt sich das Verbindungselement besonders einfach am Aufnahmeteil festlegen. Beide Gewindearten lassen sich auf einfache Weise herstellen, wobei das Innengewinde mit einer Schraube als Fixierelement zusammenwirken kann, das Außengewinde mit einer Mutter.

Vorteilhafterweise weist das Aufnahmeteil an seinem proximalen Ende eine offene erste Bohrung und eine zweite Bohrung an dem der ersten Bohrung gegenüberliegenden Ende auf, deren Durchmesser größer ist als der eines di stalen Endes des Befestigungsteils und kleiner als der des proximalen Endes des Befestigungsteils ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Befestigungsteil mit seinem distalen Ende durch die zweite Bohrung hindurchzustecken, wobei sichergestellt ist, daß das Befestigungsteil nicht vollständig durch die zweite Bohrung hindurchtritt, da der Durchmesser des proximalen Endes des Befestigungsteils größer ist als der Durchmesser der zweiten Bohrung.

Das Aufnahmeteil ist besonders einfach herzustellen, wenn der das freie Ende der zweiten Bohrung begrenzende Rand zu einer Längsachse der ersten Bohrung gesehen symmetrisch ausgebildet ist. Außerdem wird so eine Relativbewegung zwischen dem Aufnahmeteil und dem Befestigungsteil in gleicher Weise nach allen Richtungen ermöglicht.

Vorzugsweise ist das Aufnahmeteil im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet. Es läßt sich so auf einfache und kostengünstige Weise herstellen.

Damit das Verbindungselement in der Verbindungselementaufnahme in optimaler Weise festlegbar ist, ist es günstig, wenn das Fixierelement eine in distaler Richtung weisende Spitze aufweist und wenn die Spitze eine relativ zur Bezugsebene um einen Neigungswinkel geneigte Außenfläche in der Fixierstellung aufweist. Im günstigsten Fall kann das Befestigungselement so ausgebildet sein, daß die Außenfläche linienförmig oder flächig am Verbindungselement anliegt, wodurch Beschädigungen des Verbindungselements und auch des Fixierelements reduziert werden können. Durch die geneigte Außenfläche läßt sich eine unsymmetrische Krafteinleitung vom Fixierelement direkt auf das Verbindungselement oder indirekt über ein Klemmelement auf die Verbindungselementaufnahme übertragen. Dazu kann es in vorteilhafter Weise zu einem zusätzlichen Verklemmen aufgrund von Querkräften parallel zur Bezugsebene kommen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Abschnitt oder Bereich der Außenfläche parallel oder im wesentlichen parallel zur Verbindungselementaufnahme verläuft. Auf diese Weise wird das Verbindungselement durch das Fixierelement parallel zur Verbindungselementaufnahme in diese hineingedrückt und in der Fixierstellung gehalten.

Vorteilhaft ist es, wenn der Verbindungselementneigungswinkel dem Neigungswinkel entspricht. Auf diese Weise kann das Fixierelement linienförmig oder flächig am Verbindungselement anliegen, das parallel zur Außenfläche in der Verbindungselementaufnahme liegt.

Günstigerweise weist der Neigungswinkel einen Wert im Bereich von 3° bis 60° auf. Damit läßt sich im Vergleich zu herkömmlichen Schrauben ein vergrößerter Schwenkwinkel von maximal 60° einstellen. Noch bessere Stabilitätswerte werden erreicht, wenn der Neigungswinkel einen Wert im Bereich von 5° bis 30° aufweist.

Damit eine Stellung des Fixierelements auf einfach Weise verändert werden kann, ist es günstig, wenn das Fixierelement eine Fixierelementwerkzeugaufnahme aufweist.

Vorteilhafterweise weist das Befestigungsteil eine am proximalen Ende angeordnete Werkzeugaufnahme auf. Damit kann mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Einschraubwerkzeug, das Befestigungsteil auf einfache Weise in einen Knochen oder ein Knochenteil eingeschraubt werden.

Ein besonders einfacher Aufbau des Befestigungselements ergibt sich, wenn die Fixierelementwerkzeugaufnahme und/oder die Werkzeugaufnahme eine in Form eines Innenvielkant oder Innenvielrund ausgebildete Ausnehmung aufweist und wenn die Ausnehmung in proximaler Richtung weisend offen ist. Beispielsweise mit einem Innenvierkant, Innensechskant oder Innenachtkant können so entweder das Fixierelement oder das Befestigungsteil oder auch beide Teile in ihrer jeweiligen Stellung verändert werden. Insbesondere können herkömmliche, in einem Operationssaal vorhandene Werkzeuge zum Einsetzen des Befestigungselements verwendet werden. Ist die Fixierelementwerkzeugaufnahme und/oder die Werkzeugaufnahme in Form eines Innenvielrund ausgebildet, können beispielsweise Torx^®-Werkzeuge zum Einsetzen des Befestigungselements verwendet werden.

Günstig ist es ferner, wenn das Verbindungselement in der Fixierstellung direkt am proximalen Ende des Befestigungsteils anliegt. Damit läßt sich der Aufbau des Befestigungselements vereinfachen, insbesondere die Zahl der für das Befestigungselement erforderlichen Teile minimieren. Eine Fixierung des Verbindungselements am Befestigungselement kann gleichzeitig auch zum Festlegen des Aufnahmeteils am Befestigungsteil dienen. Das Verbindungselement wird quasi als eine Art Klemmelement verwendet, um eine Kraftübertragung zwischen dem Fixierelement und dem proximalen Ende des Befestigungsteils zu erreichen.

Damit allein durch Verstellen des Fixierelements ein Übergang von der Fixierstellung in die Justierstellung und umgekehrt möglich ist und gleichzeitig auch das Verbindungselement mit dem Fixierelement am Aufnahmeteil fixiert werden kann, ist es vorteilhaft, wenn ein Klemmelement vorgesehen ist zum klemmenden Fixieren des Aufnahmeteils am Befestigungsteil in der Fixierstellung. Beispielsweise durch Feststellen einer als Fixierelement dienenden Schraube können zwei Fixierungen gleichzeitig, das heißt in einem Schritt, vorgenommen werden, nämlich zum einen das Aufnahmeteil am Befestigungsteil und zum anderen kann das Verbindungselement am Aufnahmeteil festgelegt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Klemmelement in der Fixierstellung zwischen dem Fixierelement und dem Verbindungselement klemmend gehalten ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, daß das Verbindungselement direkt gegen das proximale Ende des Befestigungselements drückt und wohingegen das Fixierelement indirekt über das Klemmelement auf das Verbindungselement drückt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Klemmelement in der Fixierstellung zwischen dem Verbindungselement und dem proximalen Ende des Befestigungsteils klemmend gehalten ist. So ist es möglich, das Verbindungselement gegen das Klemmelement und dieses wiederum gegen das proximale Ende des Befestigungsteils zu drücken, und zwar mit dem Fixierelement.

Damit das Befestigungsteil relativ zum Aufnahmeteil in der Fixierstellung besonders gut gehalten werden kann, kann das Klemmelement ein zum proximalen Ende des Befestigungsteils korrespondierendes distales Ende aufweisen.

Insbesondere bei einer kalottenförmigen Ausbildung des proximalen Endes des Befestigungsteils ist es günstig, wenn das distale Ende des Klemmelements eine hohlkalottenförmige Anlagefläche definiert. Auf diese Weise ist eine möglichst großflächige Anlage des Klemmelements am proximalen Ende des Befestigungsteils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Klemmelement ein proximales Ende aufweist, welches relativ zur Bezugsebene eine um einen Klemmelementneigungswinkel geneigte, in proximaler Richtung weisende Verbindungselementanlagefläche aufweist, an welcher das Verbindungselement in der Fixierstellung anliegt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, mit dem Fixierelement gegen das Verbindungselement zu drücken, welches direkt am Klemmelement anliegt und dieses gegen das proximale Ende des Befestigungsteils drückt. Durch das geneigte proximale Ende des Klemmelements kann sichergestellt werden, daß das Verbindungselement mit einer gewünschten Neigung relativ zum Aufnahmeelement an diesem festgelegt werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Klemmelement ein proximales Ende aufweist, welches relativ zur Bezugsebene eine geneigte, in proximaler Richtung weisende Verbindungselementanlagefläche aufweist, daß die Verbindungselementaufnahme mindestens eine in proximaler Richtung weisende Verbindungselementaufnahmeanlagefläche aufweist und daß das Verbindungselement in der Fixierstellung teilweise an der Verbindungselementanlagefläche und teilweise an der mindestens einen Verbindungselementaufnahmeanlagefläche anliegt und relativ zur Bezugsebene um den Verbindungselementneigungswinkel geneigt ist. Mit anderen Worten liegt bei dieser Ausgestaltung das Verbindungselement teilweise an der Verbindungselementaufnahme, teilweise am proximalen Ende des Klemmelements an. Dadurch wird eine unsymmetrische Krafteinleitung ausgehend vom Fixierelement über das Verbindungselement auf die Verbindungselementaufnahme und das Klemmelement realisiert. Folge hiervon ist, daß nicht nur parallel zur Längs- oder Symmetrieachse des Fixierelements Kräfte eingeleitet werden können, sondern auch quer dazu. Dadurch kann zusätzlich eine Klemmung zwischen dem Klemmelement und dem proximalen Ende des Befestigungsteils deutlich verbessert werden.

Damit eine möglichst großflächige Anlage des Verbindungselements am Klemmelement möglich wird, ist es günstig, wenn der Neigungswinkel dem Klemmelementneigungswinkel entspricht oder im wesentlichen entspricht. In Verbindung mit einer unter demselben Winkel geneigten Außenfläche des Fixierelements, kann ein besonders guter Halt des Verbindungselements am Aufnahmeteil erreicht werden.

Besonders einfach läßt sich das Klemmelement herstellen, wenn es hülsenförmig ausgebildet ist. Zudem ermöglicht es einen freien Zugriff durch ein ebenfalls hülsenartiges Aufnahmeteil auf das proximale Ende des Befestigungsteils, beispielsweise, um das Befestigungselement in einem Knochenteil zu fixieren.

Grundsätzlich könnte das Befestigungsteil jede beliebige Form aufweisen, die es ermöglicht, das Befestigungsteil in oder an einem Knochen oder dergleichen festzulegen. Vorzugsweise ist das Befestigungsteil in Form einer Knochenschraube oder eines Knochenhakens ausgebildet. Das Befestigungsteil läßt sich so einfach in einen Knochen einschlagen oder festhaken beziehungsweise einschrauben.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird bei einem Implantatsystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eines der mindestens zwei Befestigungselemente eines der oben beschriebenen Befestigungselemente ist. Mit den oben beschriebenen Befestigungselementen läßt sich ein Verbindungselement in gewünschter Weise im Halswirbelbereich festlegen. Insbesondere kann so ein im Vergleich zu herkömmlichen Implantatsystemen besonders spitzer Winkel zwischen einer durch das Befestigungsteil definierten Längsrichtung und einer durch das Verbindungselement definierten Längsrichtung erreicht werden.

Ein besonders einfacher Aufbau des Implantatsystems ergibt sich, wenn das Verbindungselement ein Stab oder eine einen stabförmigen Abschnitt aufweisende Platte ist.

Die nachfolgende einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
1: eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Implantatsystem mit zwei erfindungsgemäßen Befestigungselementen;
2: eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 1; und
3: eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Befestigungselements.
In 1 ist beispielhaft ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenes, erfindungsgemäßes Implantatsystem dargestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt das Implantatsystem zwei identische Befestigungselemente in Form polyaxialer Knochenschrauben 12 sowie ein Verbindungselement in Form eines Stabes 14. Mit dem Implantatsystem 10 können zwei benachbarte Wirbel 16 und 18 einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule 20 relativ zueinander fixiert werden. Insbesondere bei geschädigten Halswirbeln 16 und/oder 18 oder einer dazwischenliegenden, geschädigten Bandscheibe 22 kann das Implantatsystem 10 dorsalseitig zu Stabilisierung eingesetzt werden. Das Implantatsystem 10 bildet daher ein Stabilisierungssystem für die Wirbelsäule 20.
Nachfolgend wird der Aufbau des Implantatsystems 10 näher beschrieben.
Der Stab 14 ist langgestreckt und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Denkbar wäre auch, einen in sich gekrümmten, sich nicht geradlinig erstreckenden Stab 14 zu verwenden.
Jede der Knochenschrauben 12 umfaßt ein Befestigungsteil 24 und ein gelenkig an diesen gelagertes Aufnahmeteil 26. Das Befestigungsteil 24 weist einen langgestreckten, eine Längsachse 28 definierenden Gewindeabschnitt 30 auf, der sich etwa auf 4/5 der Länge des Befestigungsteils 24 erstreckt. Der Gewindeabschnitt 30 ist mit einem als Knochengewinde ausgebildeten Außengewinde 32 versehen. Ein proximales Ende 34 des Befestigungsteils 24 ist in Form eines kugeligen Kopfes ausgebildet, in welchem ein in proximaler Richtung weisender Innensechskant 36 als Werkzeugaufnahme vorgesehen ist. Sowohl der Kopf 34 als auch der Innensechskant 36 sind symmetrisch zur Längsachse 28 angeordnet.
Das Aufnahmeteil 26 ist in Form einer länglichen Hülse 38 ausgebildet, die an ihrem distalen Ende einen hohlkalottenförmigen Sitz 40 für den Kopf 34 aufweist. Ein innerer Rand 42 am distalen Ende der Hülse 38 weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als ein maximaler Durchmesser des Kopfs 34, jedoch größer als ein maximaler Außendurchmesser D des Gewindeabschnitts 30. So ist es möglich, das Befestigungsteil 24 mit einer am distalen Ende des Gewindeabschnitts 30 angeformten Spitze 44 voraus von proximal her kommend durch die Hülse 38 hindurchzuschieben, bis der Kopf 34 am Sitz 40 anliegt. Aufgrund der korrespondierenden Ausbildung des Kopfes 34 und des Sitzes 40 ergibt sich eine Kugelgelenkverbindung zwischen dem Befestigungsteil 24 und dem Aufnahmeteil 26. Es ist also möglich, das Aufnahmeteil 26 relativ zum Befestigungsteil derart zu verschwenken, daß eine Längsachse 46 der Hülse 38 relativ zur Längsachse 28 des Gewindeabschnitts 30 geneigt ist, wie dies sowohl in 1 als auch in 2 dargestellt ist.
Zur Festlegung des Stabs 14 am Aufnahmeteil 26 ist eine Verbindungselementaufnahme vorgesehen, die durch zwei einander diametral gegenüberliegende Einschnitte 48 und 50 in der Hülse 38 gebildet wird. Die Einschnitte 48 und 50 erstrecken sich parallel zur Längsachse 46, ausgehend vom proximalen Ende der Hülse 38. Allerdings sind die Einschnitte 48 und 50 unterschiedlich tief. Der Einschnitt 48 reicht bis etwa zur Hälfte der Erstreckung der Hülse 38 in Richtung der Längsachse 46, der Einschnitt 50 erstreckt sich dagegen auf etwa ¾ der Länge der Hülse 38. Relativ zu einer quer zur Längsachse 46 verlaufenden Bezugsebene 52 ist somit die Verbindungselementaufnahme um einen Verbindungselementneigungswinkel 54 geneigt, der einen Wert von etwa 20° bis 30° aufweist.
Die Hülse 38 ist ausgehend von ihrem proximalen Ende auf etwa einem Drittel ihrer Länge mit einem Innengewinde 56 versehen, welches korrespondierend zu einem Außengewinde 58 einer als Fixierelement dienenden Klemmschraube 60 ausgebildet ist. Die Klemmschraube 60 weist einen in proximaler Richtung hin geöffneten Innensechskant 62 auf und ist insgesamt symmetrisch zur Längsachse 46 ausgebildet. Ein distales Ende der Klemmschraube 60 ist kegelförmig ausgebildet und weist eine kegelige Außenfläche 64 auf, die relativ zur Bezugsebene 52 um einen Neigungswinkel 66 geneigt ist, der dem Verbindungselementneigungswinkel 54 entspricht.
Schließlich ist noch ein Klemmelement in Form einer Klemmhülse 68 vorgesehen, deren distales Ende einen hohlkalottenförmigen Rand 70 aufweist, welcher korrespondierend zum Kopf 34 ausgebildet ist, und deren proximales Ende relativ zur Bezugsebene 52 um einen Klemmelementneigungswinkel 74 geneigt ist, der sowohl dem Verbindungselementneigungswinkel 54 als auch dem Neigungswinkel 66 entspricht.
Bezogen auf den Sitz 40 beziehungsweise auf das Aufnahmeteil 26 und dessen Längsachse 46 ist die Verbindungselementaufnahme insgesamt unsymmetrisch ausgebildet durch die beiden unterschiedlich tiefen Einschnitte 48 und 50. Ränder 76 und 78 der Einschnitte 48 und 50 sind an den Querschnitt des Stabes 14 angepaßt, ebenso die Randfläche 72. Die Randfläche 72 der Klemmhülse 68 steht in Fixierstellung proximalseitig etwas über die Ränder 76 und 78 vor. Dadurch wird sichergestellt, daß der Stab 14 zwar auf der Randfläche 72 aufliegen kann, jedoch nicht auf den Rändern 76 und 78.
Um den Stab 14 am Aufnahmeteil 26 festzulegen, wird nach Einführen des Befestigungsteils 24 in das Aufnahmeteil 26 die Klemmhülse 68 mit Ihrem Rand 70 voran in die Hülse 38 eingeführt. Anschließend wird der Stab 14 quer zur Längsachse 46 in die beiden Einschnitte 48 und 50 eingelegt, bis er an die Randfläche 72 anschlägt. Als nächstes wird die Klemmschraube 60 in das proximale Ende des Aufnahmeteils 26 eingeschraubt bis die Außenfläche 64 am Stab 14 anliegt. Die Klemmschraube 60 kann nun angezogen werden, bis der Kopf 34 zwischen der Klemmhülse 68 und dem Sitz 40 und gleichzeitig der Stab 14 zwischen der Außenfläche 64 und der Randfläche 72 klemmend gehalten werden.
Soll die Position des Aufnahmeteils 26 relativ zum Befestigungsteil 24 etwas verändert werden, ist es nur erforderlich, die Klemmschraube 60 etwas zu lösen, sodaß der Kopf 34 nicht mehr klemmend gehalten ist, sondern relativ zum Sitz 40 bewegt werden kann. So kann daß das Aufnahmeteil 26 insgesamt um das Zentrum des Kopfes 34 verschwenkt werden.
In 3 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 112 versehene Knochenschraube dargestellt, die im Vergleich zur Knochenschraube 12 nur leicht modifiziert ist. Identische Teile der Knochenschrauben 12 und 112 sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Knochenschraube 112 unterscheidet sich von der Knochenschraube 12 durch die Ausbildung der Verbindungselementaufnahme und der Klemmhülse. Die Verbindungselementaufnahme wird bei der Knochenschraube 112 ebenfalls durch zwei einander diametral gegenüberliegende Einschnitte 148 und 150 in der Hülse 138 gebildet. Der Einschnitt 150 ist jedoch nicht ganz so tief wie der Einschnitt 50. Dagegen ist die Randfläche 72 der Klemmhülse 168 der Knochenschraube 112 relativ zur Längsachse 46 etwas stärker geneigt. Der Stab 14 liegt daher nicht nur auf der Randfläche 172 auf, sondern nur teilweise auf der Randfläche 172, gleichzeitig aber auch auf dem Rand 178 des Einschnitts 150. Dadurch ergibt sich eine unsymmetrische Auflage des Stabs 14 in der Verbindungselementaufnahme. Folge hiervon ist, daß die ohnehin, wie auch bei der Knochenschraube 12, unsymmetrische Krafteinleitung von der Klemmschraube 60 senkrecht zur Außenfläche 64 auf den Stab 14 und die Randfläche 72 beziehungsweise einen Teil der Randfläche 172 und den Rand 178 dadurch noch verstärkt wird. Auf diese Weise wird das distale Ende der Klemmhülse 168, die in Form eines hohlkalottenförmigen Rands 70 ausgebildet ist, etwas unsymmetrisch gegen den Kopf 34 gedrückt, sodaß sich die Klemmhülse 168 etwas innerhalb der Hülse 138 verkeilen kann. Dadurch wird sowohl der Stab 14 als auch die Hülse 138 noch sicherer am Befestigungsteil festgelegt.
Das Zusammensetzen der Knochenschraube 112 entspricht dem der Knochenschraube 12, sodaß hierfür auf die obige Beschreibung zur Knochenschraube 12 im Zusammenhang mit den 1 und 2 Bezug genommen wird.
Sowohl das Aufnahmeteil 26 als auch das Aufnahmeteil 126 kann an seinem proximalen Ende mit einer Markierung, beispielsweise einer in den 2 und 3 eingezeichneten Fase 84 versehen sein, die einem Anwender als Hinweis dient, zu welcher Seite hin die Verbindungselementaufnahme geneigt ist, das heißt, welcher der beiden Einschnitte 48 und 50 tiefer ist als der andere. Bei den beiden gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Fasen 84 derart angeordnet, daß sie den tieferen Einschnitt 50 kennzeichnen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Fase kann auch eine laserbeschriftete Markierung vorgesehen sein, beispielsweise auf einer in proximaler Richtung weisenden Stirnfläche der Hülse 38 beziehungsweise 138.
Das erfindungsgemäße Implantatsystem 10 ermöglicht es, einen minimalen Schwenkwinkel 82 zwischen einer Längsachse 80 des Stabs 14 und der Längsachse 44 des Befestigungsteils 24 einzustellen, welcher im Vergleich zu herkömmlichen Implantatsystemen, bei denen der Stab 14 parallel zur Bezugsebene 52 gehalten wird, um den Verbindungselementneigungswinkel 54 verringert ist.
Bei dem in den Figuren dargestellten Implantatsystem 10 sind zwei identische Knochenschrauben 12 vorgesehen. Denkbar wäre es jedoch auch, eine der beiden Knochenschrauben 12 durch eine Knochenschraube 112 oder eine andere, bereits bekannte Knochenschraube zu ersetzen, die geeignet ist, den Stab 14 festzulegen.
Des weiteren kann das Befestigungsteil 24 beliebig ausgebildet sein. Denkbar wäre es auch, das Befestigungsteil 24 feststehend relativ zum Aufnahmeteil 26 vorzusehen, insbesondere wäre es möglich, beide Teile auch einstückig auszubilden.

Claims

Befestigungselement (12; 112) für ein mindestens zwei, an Knochenteilen (16, 18) oder dergleichen festlegbare Befestigungselemente (12; 112) und mindestens ein an den mindestens zwei Befestigungselementen (12; 112) festlegbares Verbindungselement (14) umfassendes Implantatsystem (10), wobei das Befestigungselement (12; 112) einen distalseitig einen Befestigungsabschnitt (30) aufweisenden Befestigungsteil (24) und ein mit dem Befestigungsteil (24) verbundenes Aufnahmeteil (26; 126) aufweist, wobei das Aufnahmeteil (26; 126) eine Verbindungselementaufnahme (48, 50; 148, 150) zum Aufnehmen des Verbindungselementes (14) und ein Fixierelement (60) zum Festlegen des Befestigungselements in der Verbindungselementaufnahme (48,50) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselementaufnahme (48, 50; 148, 150) bezogen auf eine Symmetrie- oder Längsachse (46) des Fixierelements (60) unsymmetrisch ausgebildet ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselementaufnahme (48, 50; 148, 150) relativ zu einer quer zur Symmetrie- oder Längsachse (46) des Fixierelements (60) verlaufenden Bezugsebene (52) um einen Verbindungselementneigungswinkel (54) geneigt ist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (26; 126) zur Ausbildung der Verbindungselementaufnahme (48, 50; 148, 150) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei freien, mit einem Fixiergewinde (56) versehenen Schenkeln aufweist und daß der U-förmige Querschnitt durch einen geneigten oder durch zwei unterschiedlich tiefe Einschnitte (48, 50; 148, 150) zwischen den freien Schenkeln gebildet ist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (24) und das Aufnahmeteil (26; 126) unbeweglich miteinander verbunden sind.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (24) in einer Justierstellung relativ zum Aufnahmeteil (26; 126) verstellbar und in einer Fixierstellung relativ zum Aufnahmeteil (26; 126) festlegbar ist.
Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (24) und das Aufnahmeteil (26; 126) gelenkig miteinander verbunden sind.
Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gelenkverbindung zwischen einem proximalen Ende (34) des Befestigungsteils (24) und einem distalen Ende des Aufnahmeteils (26; 126) vorgesehen ist und daß das Aufnahmeteil (26; 126) distalseitig eine Aufnahme (40) für das proximale Ende (34) des Befestigungsteils (24) aufweist.
Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung in Form einer Kugelgelenkverbindung ausgebildet ist und daß das proximale Ende (34) des Befestigungsteils (24) in Form eines kugelsegmentförmigen Kopfes (34) und die Aufnahme (40) in Form eines kalottenförmigen Sitzes ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (26; 126) ein mit einem Fixierelementgewinde (58) des Fixierelements (60) zusammenwirkendes Fixiergewinde (56) umfaßt.
Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixiergewinde (56) ein Innengewinde oder ein Außengewinde ist und daß das Fixierelement (60) eine Schraube oder eine Mutter ist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (26; 126) an seinem proximalen Ende eine offene erste Bohrung und eine zweite Bohrung an dem der ersten Bohrung gegenüberliegenden Ende aufweist, deren Durchmesser größer ist als der eines distalen Endes (44) des Befestigungsteils (24) und kleiner als der des proximalen Endes (34) des Befestigungsteils (24) ist.
Befestigungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der das freie Ende der zweiten Bohrung begrenzende Rand (42) zu einer Längsachse (46) der ersten Bohrung gesehen symmetrisch ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (26; 126) im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierelement (60) eine in distaler Richtung weisende Spitze aufweist und daß die Spitze eine relativ zur Bezugsebene (52) um einen Neigungswinkel (66) geneigte Außenfläche (64) aufweist.
Befestigungselement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt oder Bereich der Außenfläche (64) parallel oder im wesentlichen parallel zur Verbindungselementaufnahme (48, 50; 148, 150) verläuft.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungselementneigungswinkel (54) dem Neigungswinkel (66) entspricht.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (66) einen Wert im Bereich von 3° bis 50° aufweist, insbesondere einen Wert im Bereich von 5° bis 30°.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierelement (60) eine Fixierelementwerkzeugaufnahme (62) aufweist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (24) eine am proximalen Ende (34) angeordnete Werkzeugaufnahme (36) aufweist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierelementwerkzeugaufnahme (62) und/oder die Werkzeugaufnahme (36) eine in Form eines Innenvielkant oder Innenvielrund ausgebildete Ausnehmung aufweist und daß die Ausnehmung in proximaler Richtung weisend offen ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (14) in der Fixierstellung direkt am proximalen Ende (34) des Befestigungsteils (24) anliegt.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemmelement (68) vorgesehen ist zum klemmenden Fixieren des Aufnahmeteils (26; 126) am Befestigungsteil (24) in der Fixierstellung.
Befestigungselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (68) in der Fixierstellung zwischen dem Fixierelement (60) und dem Verbindungselement (14) klemmend gehalten ist.
Befestigungselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (68) in der Fixierstellung zwischen dem Verbindungselement (14) und dem proximalen Ende (34) des Befestigungsteils (26; 126) klemmend gehalten ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (68) ein zum proximalen Ende (34) des Befestigungsteils (24) korrespondierendes distales Ende (70) aufweist.
Befestigungselement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende (70) des Klemmelements (68) eine hohlkalottenförmige Anlagefläche (70) definiert.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (68) ein proximales Ende aufweist, welches relativ zur Bezugsebene (52) eine um einen Klemmelementneigungswinkel (74) geneigte, in proximaler Richtung weisende Verbindungselementanlagefläche (72) aufweist, an welcher das Verbindungselement (14) in der Fixierstellung anliegt.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (168) ein proximales Ende aufweist, welches relativ zur Bezugsebene (52) eine geneigte, in proximaler Richtung weisende Verbindungselementanlagefläche (172) aufweist, daß die Verbindungselementaufnahme (148, 150) mindestens eine in proximaler Richtung weisende Verbindungselementaufnahmeanlagefläche (176, 178) aufweist und daß das Verbindungselement (14) in der Fixierstellung teilweise an der Verbindungselementanlagefläche (172) und teilweise an der mindestens einen Verbindungselementaufnahmeanlagefläche (178) anliegt und relativ zur Bezugsebene (52) um den Verbindungselementneigungswinkel (54) geneigt ist.
Befestigungselement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (66) dem Klemmelementneigungswinkel (74) entspricht oder im wesentlichen entspricht.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (68) hülsenförmig ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (24) in Form einer Knochenschraube oder eines Knochenhakens ausgebildet ist.
Implantatsystem (10) mit mindestens zwei an Knochenteilen (16, 18) oder dergleichen festlegbaren Befestigungselementen (12; 112) und mit mindestens einem an den beiden Befestigungselementen (12; 112) festlegbaren Verbindungselement (14), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der mindestens zwei Befestigungselemente (12; 112) ein Befestigungselement (12; 112) nach einem der voranstehenden Ansprüche ist.
Implantatsystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (14) ein Stab oder eine einen stabförmigen Abschnitt aufweisende Platte ist.