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Die Erfindung betrifft eine Knochenplatte zur Verbindung von mindestens zwei Knochenteilen. Die Knochenplatte weist einen plattenförmigen Anlagebereich mit einer Kontaktfläche für die Knochenteile, mindestens eine Durchgangsöffnung für ein Befestigungselement und mehrere von der Kontaktfläche in eine Richtung abstehende, voneinander beabstandete, in jedes der Knochenteile eindrückbare Vorsprünge, insbesondere in Form von Dornen oder Zähnen, auf.
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Bei der Applikation der Knochenplatte dringen die Vorsprünge in den Knochen ein und verhindern eine unbeabsichtigte Verlagerung oder Verschiebung gegenüber den Knochenteilen. Die Festigkeit des Knochens unter der Knochenplatte wird hauptsächlich durch den kortikalen Anteil zwischen den Vorsprüngen bestimmt und weniger durch die Spongiosa, in die die Vorsprünge regelmäßig ebenfalls eintauchen. Knochenplatten dieser Art sind z. B. aus der
DE 103 26 690 A1 bekannt.
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Bei fortgeschrittener Osteoporose kann es vorkommen, dass die Kortikalis sehr dünn ist und eventuell keine Spongiosa in nennenswertem Umfang mehr vorhanden ist.
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In einer solchen Situation kann es vorkommen, dass zwischen den Vorsprüngen vorhandenes Knochenmaterial nicht ausreicht, um die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Das Knochenmaterial kann ausbrechen und die Knochenplatte reißt aus. Dies führt zu einer instabilen Fusion, und der Patient muss reoperiert werden.
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Knochenplatten, die als Sternumverschluss eingesetzt im Falle der Notwendigkeit einer erneuten Operation leicht durchtrennbar sind, wurden in der
DE 10 2006 046 428 A1 vorgeschlagen. Sie weisen zu diesem Zweck einen Teilbereich auf, der aus körperverträglichem Kunststoff ausgebildet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Knochenplatte vorzuschlagen, bei der auch bei dünner Kortikalis eine größere Sicherheit bei der Verbindung der Knochenteile möglich ist.
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Die Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Knochenplatte erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorsprünge, die jeweils in ein Knochenteil eindringen, in mindestens zwei voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind.
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Aufgrund der Anordnung der Vorsprünge in zwei oder mehr Reihen erhält man den Vorteil erhöhter Auszugskräfte, da größere Abstände zwischen den Vorsprüngen bei gleicher Anzahl an Vorsprüngen pro Knochenteil größere Knochenbereiche zwischen den Vorsprüngen unbeeinträchtigt lassen. Die erfindungsgemäße Knochenplatte benötigt dabei kein größeres Außenmaß. Gleichwohl erhält man eine erhöhte Festigkeit der Verbindung der Knochenteile.
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Ein typisches Einsatzgebiet für die erfindungsgemäßen Knochenplatten ist das Sternum. Die erfindungsgemäßen Knochenplatten sind jedoch nicht nur am Sternum einsetzbar, sondern auch bei Rippenbrüchen, bei der Kiefer- und Gesichtschirurgie, insbesondere der maxillofacialen Chirurgie, und im Bereich des Craniums.
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Die Vorsprünge werden bevorzugt an einem oder mehreren Randbereichen der Knochenplatte angeordnet.
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Häufig werden die Vorsprünge in parallelen Reihen angeordnet.
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Typischerweise werden die Vorsprünge als Dorne oder vorzugsweise als Zähne ausgebildet. Die Vorsprünge können gegebenenfalls auch mit Widerhaken ausgebildet werden.
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Bevorzugt stehen die Vorsprünge im Wesentlichen rechtwinklig von der Kontaktfläche ab.
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Bei vielen Applikationen empfiehlt sich die Auswahl von im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Knochenplatten. Hier werden bevorzugt an den Eckbereichen weitere Vorsprünge vorgesehen, die vorzugsweise zu den Vorsprungsreihen in einem spitzen Winkel angeordnet sind.
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Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf solche Plattengeometrien beschränkt, sondern lässt sich auch bei anderen Mehreckformen, runden oder ovalen Plattengeometrien verwirklichen.
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Die erfindungsgemäßen Knochenplatten werden typischerweise aus Plattenmaterialien mit Dicken von beispielsweise ca. 0,5 mm gefertigt.
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Als Plattenmaterialien eignen sich insbesondere Titan oder Titanlegierungen oder auch implantatgeeignete Kunststoffe, wie z. B. PEEK.
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Wie erwähnt, sind vielfach Knochenplatten günstig, bei denen die Vorsprünge im Randbereich der Platte ausgebildet sind. Für bestimmte Anwendungen kann es sich jedoch als günstig erweisen, dass zumindest ein Teil der Vorsprünge auch vom Rand beabstandet angeordnet ist.
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Bei der Verwendung der Zahngeometrie für die Vorsprünge werden die Zähne vorzugsweise überwiegend parallel zueinander in Zahnreihen ausgerichtet angeordnet. In Eckbereichen kann es sich dabei als günstig erweisen, die dort angeordneten Zähne in einem spitzen Winkel zu den Zahnreihen anzuordnen.
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Vorzugsweise werden die Knochenplatten aus einem einstückigen, plattenförmigen Ausgangsmaterial gefertigt, wobei die Vorsprünge, insbesondere die Zähne, aus dem plattenförmigen Material gewonnen werden und insbesondere aus diesem ausgestanzt, mittels Laser geschnitten oder erodiert und anschließend abgekröpft werden.
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Alternativ ist es möglich, die erfindungsgemäße Knochenplatte mehrteilig auszubilden, wie dies aus der
DE 10 2006 046 428 A1 bekannt ist, so dass ein mittlerer Bereich, der gegebenenfalls die mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisen kann, aus einem implantatgeeigneten Kunststoff hergestellt ist, wie insbesondere PEEK, und die Randbereiche, die bevorzugt die Vorsprünge umfassen, aus einem metallischen Material, insbesondere Titan oder einer Titanlegierung.
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Typischerweise werden die Knochenplatten paarweise verwendet, wobei dabei vorgesehen werden kann, dass die Anordnung der Vorsprünge im montierten Zustand aufeinander ausgerichtet ist.
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Bei bestimmten Anwendungen kann es auch günstig sein, wenn die Vorsprünge der einen Knochenplatte zu den Vorsprüngen der anderen im montierten Zustand auf Lücke angeordnet sind.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der oder die Randbereiche der Knochenplatte mit einer ersten Reihe an Vorsprüngen versehen, welche randständig angeordnet sind, während eine zweite Reihe an Vorsprüngen vom Rand beabstandet, innerhalb eines ansonsten geschlossenen Flächenabschnitts des oder der Randbereiche angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft insbesondere auch ein Set aus Knochenplatten und einem oder mehreren Befestigungselementen zur Verankerung der Knochenplatten an den Knochenteilen.
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Als Befestigungselemente bieten sich insbesondere Schrauben an, die jede der beiden Platten gesondert an den Knochenteilen halten, oder aber Befestigungselemente, insbesondere in Form von Raststiften, die den beiden Knochenplatten gemeinsam sind und die beiden Knochenplatten aneinander halten. Hier entfällt typischerweise eine Verankerung der Befestigungselemente im Knochenmaterial.
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Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Knochenplatten und der erfindungsgemäßen Sets werden im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
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1A und B: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Knochenplatte;
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2: die Knochenplatte der 1 in Schnittansicht;
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3A und B: zwei weitere Varianten der erfindungsgemäßen Knochenplatte;
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4: ein erfindungsgemäßes Knochenplattenset;
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5: eine Schnittansicht eines applizierten Knochenplattensets aus der 4; und
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6: eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Knochenplattensets.
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1A zeigt eine erfindungsgemäße Knochenplatte 10 als solche, 1B zeigt dieselbe im applizierten Zustand, bei dem zwei Knochenteile 12, 14 eines schematisch dargestellten Sternum über die Knochenplatte 10 miteinander verbunden sind.
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Die Knochenplatte 10 umfasst einen plattenförmigen Anlagebereich 16 mit einer Kontaktfläche für die Knochenteile 12 und 14 sowie mehrere Durchgangsöffnungen 18 für Befestigungselemente, im vorliegenden Fall Knochenschrauben 20. Die Knochenplatte 10 weist eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf, wobei an zwei parallel zueinander verlaufenden Randbereichen 22, 24 Vorsprünge in Form von Zähnen 26, 28, 30 angeordnet sind. Die Vorsprünge 26 und 28 sind in zwei parallelen Zahnreihen angeordnet und weisen in einer Richtung parallel zum Rand 22 bzw. 24 und benachbart zur Anlagefläche 16 einen Abstand ZA voneinander auf. Die in Eckbereichen der Knochenplatte 10 angeordneten Zähne 30 sind um den spitzen Winkel α gegenüber der Ausrichtung der parallelen Zahnreihen der Zähne 26, 28 gedreht angeordnet. Damit können die Zähne 30 Scherkräfte aufnehmen, die insbesondere bei geradem Trennschnitt der beiden zu verbindenden Knochenteile 12, 14 zu erwarten sind.
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Bevorzugt ist die Zahngeometrie der Zähne 26, 28 und 30 so gestaltet, dass der in das Knochenmaterial eintretende Teil eine Zahnbreite ZB aufweist, die geringer ist als die Zahnbreite benachbart zur Anlagefläche 16. Die Vorsprünge verlaufen zunächst im Wesentlichen coplanar mit der Anlegeplatte 16 und weisen bevorzugt an ihren außen liegenden, verjüngten Enden eine nach unten abgewinkelte Spitze auf. Aufgrund der Verjüngung ergibt sich an dem Teil der Vorsprünge, die in das Knochenmaterial eindringen, ein gegenüber dem Zahnabstand ZA vergrößerter Abstand ZAK. Die Zähne 26, 28 und 30 können auch an ihren Spitzen mit Widerhaken versehen sein (nicht gezeigt).
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Weiter sind die Zähne 26, 28 in zwei voneinander in einer Richtung senkrecht zum Rand 22 bzw. 24 beabstandeten Reihen randständig angeordnet und halten in Richtung senkrecht zum Rand 22 bzw. 24 einen Abstand ZR voneinander ein.
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Der Abstand eines Eintrittspunktes eines Zahns 26 in das Knochenmaterial zu dem nächstkommenden Punkt des benachbarten Zahns 28 ergibt sich als vK = (ZAK2 + ZR2)1/2, d. h. vK > ZAK.
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2 zeigt die Knochenplatte 10 im montierten Zustand an einem Sternum in Schnittdarstellung, dessen Knochenteile 12 und 14 über die Knochenplatte 10 miteinander verbunden werden.
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Veranschaulicht ist hier die Eintauchtiefe der Zähne 26, 28 und 30 sowie die bereits montierten Schrauben 20. Hier wird auch nochmals der Vorteil der im spitzen Winkel zu den Zahnreihen der Zähne 26, 28 angeordneten Zähne 30 in den Eckbereichen deutlich: Die Zähne 30 weisen eine deutlich größere Projektionsfläche auf als die Zähne 26 und 28.
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Die Zähne 26, 28, 30 müssen nicht notwendigerweise am Rand der Auflageplatte 16 ausgebildet sein, sondern können auch innerhalb der Platte angeordnet werden, wobei dann optional die Durchgangsöffnungen 18 für die Verschraubung auch zwischen den Zähnen und dem Randbereich angeordnet sein können.
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Solche Varianten der erfindungsgemäßen Knochenplatte 10' und 10'' sind in den 3A und 3B dargestellt.
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Wie bei der Variante der 1 und 2 weisen die Knochenplatten 10' und 10'' randständig Zähne 26 auf, die parallel zueinander ausgerichtet und einstückig mit der Anlegeplatte 16 ausgebildet sind. In den vier Eckbereichen der Knochenplatte 10' und 10'' sind wiederum Zähne 30 in einem spitzen Winkel zu den Zähnen 26 angeordnet.
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Anstelle einer zweiten randständigen Reihe an Zähnen 28, wie dies bei der Knochenplatte 10 der 1 und 2 der Fall ist, weisen die Knochenplatten 10' und 10'' innerhalb eines ansonsten geschlossenen Flächenabschnitts der Randbereiche jeweils eine zweite Zahnreihe 32 bzw. 33 auf, wobei deren Zähne 34 bzw. 35 vorzugsweise so gebildet werden, dass in den sie umfassenden Flächenabschnitten die Knochenplatte, beispielsweise mittels Laserschneiden oder Erodieren, ein Trennschritt durchgeführt wird, der im Fall der in den 3A und 3B gezeigten Varianten bogenförmig ist. Die die Zähne 34 bzw. 35 bildende Teilfläche kann danach aus der Plattenebene herausgebogen werden und die gewünschte Zahngeometrie hergestellt werden. Die Verankerung der Zähne 34 ist proximal zur Anlegefläche 16, die der Zähne 35 proximal zu den randständigen Zähnen 26.
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Im Bereich der Anlegeplatte 16 verbleibt ausreichend Raum für die Durchgangsöffnungen 18.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Knochenplatten als Set konfektioniert, wie dies in 4 zu sehen ist. Das dort dargestellte Knochenplattenset 40 umfasst eine erste Knochenplatte 42 und eine zweite Knochenplatte 44, die im vorliegenden Beispiel ähnlich ausgestaltet sind wie die Knochenplatte 10 der 1 und 2.
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Die Knochenplatten 42, 44 weisen dabei Zähne 46, 48, 50 bzw. 46', 48', 50' auf, die im Set aufeinander ausgerichtet sind und gegeneinander weisen.
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Als Befestigungselemente sind Raststifte 52, 54 vorgesehen, die an einem Ende über einen Bügel 55 miteinander verbunden sind.
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Die freien Enden sind durch Öffnungen 58 in der Knochenplatte 44 geführt und liegen mit einem Flansch, der für beide Raststifte auch gemeinsam sein kann, an der der Anlagefläche der Knochenplatte 44 gegenüber liegenden Oberfläche an und sind so fixiert.
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Die Knochenplatte 42 weist Öffnungen 60 auf, die mit Rastelementen 62 versehen sind.
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4 zeigt das Set aus Knochenplatten 42, 44 in einer Ausgangslage, während 5 dasselbe Set an Knochenplatten 42, 44 an einem Sternum appliziert zeigt. Hier sind die beiden Knochenplatten 42 und 44 gegeneinander gedrückt, die Zähne 46, 48, 50 bzw. 46', 48', 50' dringen durch die Kortikalis der beiden Knochenteile 70, 72 des Sternum ein und halten so diese beiden Teile in ihrer Position. Die beiden Knochenplatten 42 und 44 werden gegeneinander gefahren, wobei die Rastelemente 62 in Hinterschnitten an den Raststiften 52, 54 eingreifen und so das Set 40 in dem zusammengefahrenen Zustand, wie in 5 gezeigt, fixieren.
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Nach dem Applizieren des Knochenplattensets 40 werden die Raststifte 52, 54 abgelängt, und die über den Bügel 55 verbundenen, überstehenden Enden der beiden Raststifte werden somit entfernt.
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Für die in den 4 und 5 gezeigte Ausführungsform gilt wie für die in den 1 und 2 gezeigte, dass die Zähne 46, 48, 50 bzw. 46', 48', 50' nicht zwingend am Randbereich der Knochenplatten 42, 44 ausgebildet sein müssen, sondern ein Teil oder alle der Zähne können auch innerhalb der Knochenplatten angeordnet sein, wobei die Raststifte vorzugsweise mittig zu den Knochenplatten 42, 44 angeordnet sind und im Spaltbereich zwischen den beiden Knochenteilen 70, 72 verbleiben.
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Dies ist in 6 an einem Knochenplattenset 80 gezeigt, bei dem Knochenplatten 82, 84 zum Einsatz kommen, die ähnlich ausgebildet sind wie die in 3A gezeigten, so dass wegen der Einzelheiten auf die dazu gegebene Figurenbeschreibung verwiesen werden kann.
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Es versteht sich, dass in gleicher Weise ein Knochenplattenset unter Einbeziehung von Knochenplatten ähnlich denen der 3B gebildet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10326690 A1 [0002]
- DE 102006046428 A1 [0005, 0021]
