DE102005042766A1

DE102005042766A1 - Winkelstabil variable Verschraubung für eine Knochenplatte zur Osteosynthese und dergleichen Implantat

Info

Publication number: DE102005042766A1
Application number: DE102005042766A
Authority: DE
Inventors: Erich Orschler; Matthias Bock; Arnd Erhardt; Frank Orschler
Original assignee: Koenigsee Implantate und Instrumente zur Osteosynthese GmbH
Current assignee: Koenigsee Implantate GmbH
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: DE102005042766B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine winkelstabil variable Verschraubung für eine Knochenplatte zur Ostheosynthese und dergleichen Implantat. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch DOLLAR A ein Plattenloch mit einem um dessen Umfang verteilten Gewindestern aus radial zur Lochachse zeigenden Gewindezähnen und einer zwischen je zwei benachbarten Gewindezähnen befindlichen Lochausbuchtung mit einem sich in Einschraubrichtung verjüngenden Gewindekerndurchmesser und einer in Einschraubrichtung oben liegenden Schraubenkopfpfanne zur Aufnahme einer mit ihrem Schraubenkopf in der Schraubenkopfpfanne lagernden, mit der Schraubenlängsachse variabel bezüglich der Lochachse einstellbaren Rundkopfschraube oder einer in den Gewindestern einschraubbaren, mit der Schraubenlängsachse variabel bezüglich der Lochachse einstellbaren Gewindekopfschraube.

Description

Die Erfindung betrifft eine winkelstabil variable Verschraubung für eine Knochenplatte zur Osteosynthese und dergleichen Implantat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Verschraubungen werden dazu benötigt, um eine auf einer Knochenoberfläche aufliegende Knochenplatte oder ein vergleichbares Implantat mittels einer in einem zweckmäßig gewählten und an sich beliebigen Winkel durch die Knochenplatte geführten Knochenschraube im Knochengewebe zu verankern. Die dazu notwendigen Löcher in der Knochenplatte sind so ausgebildet, dass die in das Gewebe einzuschraubende Knochenschraube in einem variablen Winkel sowohl bezüglich zur Bohrachse des jeweiligen Lochs, als auch in einer variablen azimutalen Richtung angesetzt und durch das Loch getrieben werden kann. Sobald beim Einschrauben der Knochenschraube in dieser frei gewählten Winkellage der Schraubenkopf die Platte erreicht, wird diese Winkellage durch das Zusammenwirken von Schraubenkopfgewinde und Plattenloch fixiert und ist belastungsstabil.

Beim Einsetzen der Knochenplatte oder eines vergleichbaren Implantats tritt jedoch sehr häufig der Fall ein, dass in Abhängigkeit vom konkret vorliegenden Fall entweder eine winkelstabile Verschraubung in vorgegebener Richtung oder eine winkelvariable Verschraubung für ein und das selbe Loch an der Knochenplatte oder dem Implantat benötigt wird. Herkömmliche Ausführungsformen für winkelstabile Verschraubungen lassen jedoch durch ihre Gestaltung nur das Einschrauben entsprechend geeigneter Schrauben zu und bilden eine ausschließlich winkelstabile Schraubverbindung in vorgegebener Richtung aus.

Sofern eine winkelvariable Verschraubung erforderlich ist, muss auf ein komplett anderes Implantat zurückgegriffen werden. Dadurch ist es notwendig, eine mitunter beträchtliche Menge unterschiedlich gestalteter Implantaten auf Vorrat zu halten.

Eine Teillösung dieses Problems bieten Adapteranordnungen, die in das winkelstabile Loch eingeschraubt werden können und die das nachfolgende Hineindrehen anderer Schraubentypen ermöglichen. Derartige Adapter erweisen sich jedoch in der chirurgischen Praxis nicht immer als vorteilhaft, weil die Adapter einerseits separat hergestellt werden müssen, andererseits einen zusätzlichen Lagerbestand bilden und zudem den Grundsatz verletzen, dass chirurgische Eingriffe, insbesondere bei Implantationen, mit möglichst wenigen körperfremden Einzelteilen und Komponenten ausgeführt werden sollten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine winkelstabil variable Verschraubung für eine Knochenplatte oder dergleichen Implantate anzugeben, die sowohl eine winkelstabile Verschraubung einer Schraube mit konischem Kopfgewinde in einem Plattenloch mit dem entsprechenden konischen Gegengewinde in vorgegebener Schraubenrichtung, als auch mit der gleichen Schraube in dem Plattenloch eine winkelstabil variable Verschraubung mit an sich beliebigem Winkel und eine Verschraubung in variabler Richtung mit anderen nicht winkelstabilen Knochenschraubentypen, insbesondere einer Standard-Rundkopfschraube ohne zusätzliche Adapterkomponenten ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit einer winkelstabil variablen Verschraubung für eine Knochenplatte zur Osteosynthese und dergleichen Implantat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten zweckmäßige bzw. vorteilhafte Ausführungsformen.

Erfindungsgemäß umfasst die Verschraubung mindestens ein in das Implantat eingebrachtes Plattenloch mit einem um dessen Umfang verteilten Gewindestern aus radial zur Längsachse orientierten Gewindeabschnitten und einer zwischen je zwei benachbarten Gewindeabschnitten befindlichen Lochausbuchtung mit einem sich in Einschraubrichtung verjüngenden Gewindekerndurchmesser und einer in Einschraubrichtung oben liegenden, gewindefreien Schraubenkopfpfanne. Erfindungsgemäß dient das so ausgebildete Plattenloch zur Aufnahme einer mit ihrem Schraubenkopf in der Schraubenkopfpfanne lagernden, mit der Schraubenlängsachse variabel bezüglich der Lochachse einstellbaren Rundkopfschraube oder einer in den Gewindestern einschraubbaren, mit der Schraubenlängsachse variabel bezüglich der Lochachse einstellbaren Gewindekopfschraube.

Das Plattenloch kann demzufolge zwei Arten von Schrauben aufnehmen. Die Rundkopfschraube kann durch das Plattenloch in einem variabel bezüglich der Lochlängsachse ausgestalteten Winkel durch das Plattenloch hindurch geschoben und in den Knochen eingeschraubt werden. Diese Schraubenart stellt eine konventionelle Knochenschraube dar. Zur Aufnahme dieser Knochenschraube dient die im oberen Abschnitt des Plattenlochs befindliche Schraubenkopfpfanne. Als zweite Art kann eine Gewindekopfschraube in den Gewindestern eingeschraubt werden.

Die Gewindekopfschraube entspricht der Ausführung für eine winkelstabil im Plattenloch arretierte Schraubenart. Diese Schraubenart wird in dem Gewinde der einzelnen Gewindezähne der Gewindeabschnitte des Gewindesterns verankert. Dessen Gewindekerndurchmesser verjüngt sich in Einschraubrichtung und ermöglicht somit das variable Orientieren der Schraubenlängsachse bezüglich der Lochachse. Die Schraubenkopfpfanne stellt zum einen ein sicheres Widerlager für das gleichmäßige Aufnehmen die Spannkräfte der Rundkopfschraube dar und ermöglicht zum anderen ein Versenken sowohl der Rundkopfschraube als auch der Gewindekopfschraube im Implantat. Ein Adapter zum wahlweisen Einschrauben der Rundkopfschraube oder der Gewindekopfschraube wird nicht mehr benötigt und entfällt vollkommen.

Vorteilhafterweise weist die Schraubenkopfpfanne eine Kalottenform auf, während der Schraubenkopf der Rundkopfschraube abschnittsweise einen der Kalottenform angepassten Krümmungsradius aufweist. Eine Kalotte ist eine Kugelkappe bzw. ein kreisförmiger Ausschnitt einer Kugeloberfläche. Die Kalottenform gewährleistet einen umfassenden flächigen Kontakt zwischen Schraubenkopf und Schraubenkopfpfanne und somit eine besonders gleichmäßige Spannkraftaufnahme der Verschraubung.

Zweckmäßigerweise ist der Gewindekerndurchmesser des Gewindesterns konisch verjüngt. Eine derartige Verjüngung ist einfach zu fertigen und gewährleistet eine gute Arretierung des Schraubenkopfes der Gewindekopfschraube.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Gewindekerndurchmesser des Gewindesterns eine kalottenförmige Verjüngung auf. Bei einer derartigen Verjüngung kann der Schraubenkopf der Gewindekopfschraube besonders einfach vor dem Anziehen der Schraube fixiert werden.

Entsprechend der genannten Ausführungsformen des Gewindekerndurchmessers weist die Gewindekopfschraube einen kugelförmigen, der kalottenförmigen Verjüngung des Gewindekerndurchmessers des Gewindesterns entsprechenden Gewindekopf auf.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die 1a bis 7. Es werden für gleiche oder gleich wirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet. Es zeigt:
1a ein beispielhaftes Plattenloch in einer Schnittdarstellung,
1b das in 1a gezeigte Plattenloch in einer Draufsicht,
2 eine beispielhafte Rundkopfschraube,
3 eine beispielhafte Gewindekopfschraube,
4 eine parallel zur Lochlängsachse in das Plattenloch eingesetzte Rundkopfschraube,
5 eine in einem Winkel zur Lochlängsachse in das Plattenloch eingesetzte Rundkopfschraube,
6 eine parallel zur Lochlängsachse in das Plattenloch eingeschraubte Gewindekopfschraube,
7 eine in einem Winkel zur Lochlängsachse in das Plattenloch eingeschraubte Gewindekopfschraube.
Die 1a und 1b zeigen ein in einer Knochenplatte 5 eingebrachtes beispielhaftes Plattenloch 10 in einer Schnittdarstellung und in einer Draufsicht. Das Plattenloch 10 weist einen Gewindestern 20 aus einer Reihe von gleichmäßig über dessen Umfang verteilten Gewindeabschnitten mit Gewindezähnen 30 auf, zwischen denen eine gleiche Anzahl von Lochausbuchtungen 40 angeordnet sind. Die Anzahl der Gewindezähne 30 bzw. der Lochausbuchtungen 40 ist prinzipiell beliebig. Sie sollte mindestens so groß sein, dass ein sicherer Halt sowohl für eine Rundkopf- als auch eine Gewindekopfschraube und in Verbindung damit eine hinreichend große azimutale Winkelvariabilität der Schraubenlage gewährleistet ist, wobei die Gewindezähne hinreichend dick ausgebildet sein müssen. Zweckmäßigerweise wird hierbei mindestens auf einen Dreistern, bevorzugt aber auf einen Fünf- oder Sechsstern zurückgegriffen. Die in der her gegebenen Beschreibung behandelte beispielhafte Ausführungsform bezieht sich auf einen Sechsstern. Die Gewindezähne weisen eine für derartige Ausführungsformen übliche Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere eine übliche Oberflächenhärte, auf. Die Lochausbuchtungen 40 sind in dem Ausführungsbeispiel aus 1a und 1b kreisbogenförmig gestaltet und erstrecken sich zylindrisch von der Oberseite des Plattenloches zu dessen Unterseite. Die Radien RB der Lochausbuchtungen richten sich nach der vorgesehenen Anzahl der Gewindezähne, der Anzahl der Lochausbuchtungen selbst, dem Innendurchmesser des Plattenlochs und der erforderlichen Stärke der Gewindezähne. Wie im Folgenden dargestellt wird, sind die Radien RB der Lochausbuchtungen zweckmäßigerweise auf die Maße der in das Plattenloch einzuführenden Schrauben abzustimmen.
Das Gewinde des Gewindesterns weist einen in Einschraubrichtung abnehmenden Gewindekerndurchmesser auf. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Gewindekerndurchmesser linear entlang der Längsachse des Plattenloches ab. Das Gewinde besitzt somit eine konische Gewindeform. In dem in 1a und 1b dargestellten Beispiel ist das Gewinde ein Rechtsgewinde. Eine Ausführungsform als Linksgewinde ist jedoch ebenfalls möglich.
In Einschraubrichtung oben weist das Plattenloch 10 weiterhin eine Schraubenkopfpfanne 50 auf. Deren Tiefe ist mindestens so bemessen, dass der Schraubenkopf der später eingefügten Schraube bei jeder Winkellage so tief wie möglich in die Knochenplatte 5 versenkt werden kann. Die Schraubenkopfpfanne 50 bildet, wie aus 1a zu entnehmen ist, eine Kalottenform mit einem Krümmungsradius RP aus.
Die 1a und 1b, sowie alle weiteren Figuren zeigen vergrößerte Darstellungen des Plattenlochs bzw. der Schrauben. Im Allgemeinen ist von einem durchschnittlichen Gewindedurchmesser von bis zu 10 Millimeter auszugehen. Die Bemessungen der Schraubenkopfpfanne richtet sich nach der für das jeweilige Plattenloch vorgesehenen Schraube.
2 zeigt eine beispielhafte Rundkopfschraube 70 mit einem Rundkopf 60. Der Rundkopf weist eine Rundkopfunterseite 71 auf, die bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kugelförmig ausgebildet ist und einen Krümmungsradius RK hat. Die Rundkopfunterseite 71 geht am Schraubenkörper in eine Kehlung 72 mit einem verminderten Durchmesser über. An die Kehlung schließt sich nachfolgend das eigentliche Knochengewinde 75 der Rundkopfschraube 70 in Form eines Schneidgewindes an. Die Rundkopfschraube kann als eine Schlitz-, Kreuzschlitz- oder Innensechskant- bzw. Innensechsrundschraube ausgebildet sein.
3 zeigt eine beispielhafte Gewindekopfschraube 80. Die Gewindekopfschraube weist einen Gewindekopf 85 auf, der in der hier dargestellten Ausführungsform eine kugelige Außenkontur hat. Das Gewinde des Gewindekopfes ist passend zum Gewinde des erwähnten Gewindesterns 40 ausgeführt. An den Gewindekopf 85 schließt sich im weiteren Verlauf das Knochengewinde 87 der Gewindekopfschraube an. Das Knochengewinde 87 kann als ein Schneidgewinde ausgebildet sein. Die Gewindekopfschraube kann ebenfalls als eine Schlitz-, Kreuzschlitz oder Innensechskant- bzw. Innensechsrundschraube ausgeführt sein.
4 zeigt eine in das Plattenloch 10 eingesteckten Rundkopfschraube 70. Die Rundkopfschraube ist in diesem Beispiel senkrecht zur Längsachse des Plattenloches ausgerichtet. Wie aus der Figur hervorgeht, ist die Rundkopfschraube 70 lose in das Plattenloch 10 hindurch gesteckt und ruht mit dem Rundkopf 60 in der Schraubenkopfpfanne 50. Die Rundkopfunterseite 71 liegt hierbei vollständig auf der Innenfläche der Rundkopfpfanne 50 auf. Der Radius RP der Schraubenkopfpfanne 50 und der Radius RK der Rundkopfunterseite 71 stimmen überein. Die von dem Knochengewinde 75 ausgeübte Zugkraft verteilt sich über die Kontaktfläche zwischen Rundkopfunterseite und Schraubenkopfpfanne gleichmäßig auf die Knochenplatte 5.
5 zeigt eine in einem Winkel α zur Lochachse des Plattenlochs 10 eingebrachte Rundkopfschraube 70. Der Winkel α ist prinzipiell beliebig und wird nur begrenzt durch die Gestaltung der Rundkopfschraube bzw. des Plattenlochs, insbesondere der Lochausbuchtungen 40. Es ist klar, dass die Rundkopfschraube zusätzlich zum Kippwinkel α aus Symmetriegründen jeden beliebigen azimutalen Winkel einnehmen kann. Dabei bilden die Rundkopfunterseite 71 und die Schraubenkopfpfanne 50 eine Gelenkanordnung für diese Winkeleinstellungen. Bei der in dieser Figur dargestellten maximalen Verkippung der Rundkopfschraube greift die Kehlung 72 in eine der Lochausbuchtungen 40 ein. Bei diesem Kippwinkel ist die azimutale Orientierung der Rundkopfschraube durch die Winkellagen der Lochausbuchtungen 40 festgelegt. Es sind dann so viele azimutale Orientierungen der Rundkopfschraube möglich, wie Lochausbuchtungen vorhanden sind, d.h. wie durch die Zähligkeit des Gewindesterns festgelegt ist.
6 zeigt eine koaxial zur Lochachse des Plattenlochs 10 in den Gewindestern 20 eingeschraubte Gewindekopfschraube 80. Der Gewindekopf 85 greift in die Gewindezähne 30 des Gewindesterns 20 ein und ist in dieser Stellung winkelstabil fixiert, sobald der Konus des sich verjüngenden Gewinde vom Gewindekopf 85 ausgefüllt ist. Wie aus 7 zu entnehmen ist, ist ein um einen Winkel α verkipptes und in einem beliebigen azimutalen Winkel orientiertes Einschrauben der Gewindekopfschraube 80 ebenfalls möglich. Dabei wird die Gewindekopfschraube 80 schräg angesetzt und in der erforderlichen Stellung in das Gewinde des Gewindesterns getrieben, bis der Gewindekopf 80 den Konus des Gewindes im Gewindestern ausfüllt und dabei in dieser Stellung fixiert wird.

5: Knochenplatte
10: Plattenloch
20: Gewindestern
30: Gewindezahn
40: Lochausbuchtung
50: Schraubenkopfpfanne
60: Rundkopf
70: Rundkopfschraube
71: Rundkopfunterseite
72: Kehlung
75: Knochengewinde
80: Gewindekopfschraube
85: Gewindekopf
87: Knochengewinde
RP: Schraubenkopfpfannen-Radius
RK: Rundkopfunterseiten-Radius
RB: Radius der Lochausbuchtung
α: Kippwinkel

Claims

Winkelstabil variable Verschraubung für eine Knochenplatte zur Osteosynthese und dergleichen Implantat, gekennzeichnet durch mindestens ein Plattenloch (10) mit einem um dessen Umfang verteilten Gewindestern (20) aus radial zur Lochachse zeigenden Gewindeabschnitten mit Gewindezähnen (30) und einer zwischen je zwei benachbarten Gewindezähnen befindlichen Lochausbuchtung (40) mit einem sich in Einschraubrichtung verjüngenden Gewindekerndurchmesser und einer in Einschraubrichtung oben liegenden Schraubenkopfpfanne (50) zur wahlweisen Aufnahme einer – durch eine der Lochausbuchtungen hindurchführbaren und mit ihrem Schraubenkopf (60) in der Schraubenkopfpfanne lagernden, mit der Schraubenlängsachse variabel bezüglich der Lochachse einstellbaren Rundkopfschraube (70) oder – einer in den Gewindestern einschraubbaren, mit der Schraubenlängsachse variabel bezüglich der Lochachse einstellbaren Gewindekopfschraube (80).
Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenkopfpfanne (50) eine Kalottenform aufweist und der Schraubenkopf (60) der Rundkopfschraube (70) abschnittsweise einen der Kalottenform angepassten Krümmungsradius (RK ) aufweist.
Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekerndurchmesser des Gewindesterns (20) eine konische Verjüngung aufweist.
Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekerndurchmesser des Gewindesterns (20) eine kalottenförmige Verjüngung aufweist.
Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindekopfschraube (80) einen kugelförmigen der kalottenförmigen Verjüngung des Gewindekerndurchmessers des Gewindesterns (20) entsprechenden Gewindekopf (85) aufweist.
Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindekopfschraube (80) einen konischen, der konischen Verjüngung des Gewindekerndurchmessers des Gewindesterns (20) entsprechenden Gewindekopf (85) aufweist.