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Die Erfindung betrifft ein Knochenschraubensystem.
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Im menschlichen Kieferknochen kann durch Zahnverlust, Parodontitis oder durch den Auflagedruck von Zahnprothesen ein Knochenabbau erfolgen. Dabei geben Osteoklasten proteolytische Enzyme ab, die die kollagene Knochenmatrix auflösen. Der Knochenabbau kann dabei soweit gehen, dass der Knochen keinen Halt mehr für eine Prothese bietet. Daher ist es häufig erforderlich, vor dem Einsetzen eines Implantats abgebauten Alveolarknochen in zahnlosen Anteilen des Oberkiefers oder Unterkiefers wieder aufzubauen.
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Der Knochenaufbau erfolgt durch Einbringen von Knochen oder Knochenersatzmaterial, wobei sich nach der Herkunft vier Arten von Knochenmaterial unterscheiden lassen: Autogene Knochentransplantate, die sowohl intraoral als auch extraoral vom selben Individuum gewonnen werden; allogene Knochenersatzmaterialien, welche durch verschiedene Verfahren aufbereiteter Knochen derselben Spezies, d.h. von einem anderen Menschen, gewonnen werden; xenogene Knochenersatzmaterialien, welche tierischen Ursprungs sind; und künstlich hergestellte alloplastische Materialien, die rein synthetischer Provenienz sind.
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Beim Kieferaufbau wird weiterhin häufig das Verfahren der Guided Bone Regeneration (GBR) – Gesteuerte Geweberegeneration – angewandt. Beim Verfahren der GBR wird der Raum, der mit Knochen oder Knochenersatzmaterial aufgefüllt werden soll, zusätzlich mit einer Membran umgeben. Diese hat die Aufgabe, ein zu schnelles Wachstum der Zellen des umliegenden Weichgewebes in den Hohlraum zu verhindern, da sich dieses schneller bildet, als Knochen. Es können resorbierbare und nicht-resorbierbare Membranen verwendet werden. Überwiegend werden resorbierbare Membranen verwendet, da damit ein zweiter Eingriff zum Entfernen der Membran vermieden wird und seltener Wundheilungsstörungen auftreten, insbesondere bei einer Dehiszenz des Mukoperiostlappens, der als Wundverschluss dient. Nichtresorbierbare Membranen bestehen aus titanverstärktem Polytetrafluorethylen (PTFE). Resorbierbare Membranen bestehen aus behandelndem Kollagen.
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Gerade bei fortgeschrittenem Knochenabbau ist es dabei erforderlich, die Membran zur Bildung des Hohlraumes abzustützen, ähnlich dem Gerüst eines Zeltes. Als Gerüst für die Membran dienen hierbei Knochenschrauben, die in den verbleibenden Knochen geschraubt werden und die in Ihrer Höhe und Anzahl so gewählt sind, dass sie den gewünschten Hohlraum unter der Membran freihalten. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass die Membran auf der jeweiligen Knochenschraube in der gewünschten Position gehalten werden muss, da sie nicht abrutschen oder sich verschieben soll.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Knochenschraubensystem zur Verwendung im Verfahren der Guided Bone Regeneration anzugeben, welches eine besonders einfache und stabile Fixierung einer Membran zur Bildung eines mit Knochen oder Knochenersatzmaterial zu verfüllenden Hohlraums erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Knochenschraubensystem eine Knochenschraube und einen mit der Knochenschraube verbindbaren Haltestift umfasst, wobei die Knochenschraube einen Schaft und einen Schraubenkopf aufweist, wobei der Schraubenkopf in seiner axialen Oberfläche eine vieleckige erste Vertiefung aufweist, die sich zum Inneren der Knochenschraube hin verjüngt, und wobei der Haltestift einen Fortsatz umfasst, dessen Außennennmaße den jeweiligen Innennennmaßen der ersten Vertiefung im Anschluss an die Oberfläche entsprechen.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders einfache und sichere Fixierung einer Membran an einer als Gerüst wirkenden Knochenschraube durch einen gesonderten Haltestift erfolgen könnte, der am Kopf der Knochenschraube befestigt wird. Der Haltestift sollte dabei einen Fortsatz in der Art einer Nadel oder Reißzwecke aufweisen, der in eine entsprechend geformte Vertiefung in der Art eines kleinen Kanals im Kopf der Schraube eingefügt wird. Dadurch wird die Membran zwischen Haltestift und Schraubenkopf eingeklemmt und so fixiert. Die vieleckige Form der Vertiefung ermöglicht es hierbei, die Vertiefung als Ansetzpunkt für einen Schraubendreher zu nutzen, der bei der Einbringung der Knochenschraube in den Kiefer verwendet wird.
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Vorteilhafterweise sind Haltestift und erste Vertiefung für eine Übermaßpassung ausgelegt und zwei gegenüberliegende Seitenflächen der Vertiefung bilden einen spitzen Winkel zueinander. Hierdurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Haltestift und Knochenschraube geschaffen. Durch die Übermaßpassung, d.h. eine Angabe der Toleranzen bei der Fertigung derart, dass tatsächliche Außenmaß des Fortsatzes etwas größer ist als das Innenmaß der Vertiefung, in Kombination mit dem spitzen Winkel zweier Seitenflächen wird der Fortsatz bei entsprechendem Kraftaufwand durch eindrücken oder einklopfen zwischen den Seitenflächen kraftschlüssig eingeklemmt und verbleibt somit in seiner Position.
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Vorteilhafterweise ist das Knochenschraubensystem zum Einsatz im menschlichen Kiefer ausgebildet. Dies gilt insbesondere für die verwendeten Materialien, die entsprechend verträglich sein müssen, als auch die geometrischen Dimensionen. Durchmesser und Länge der Knochenschraube sind variabel, abhängig von der Tiefe der Knochenläsion, jedoch in jedem Fall so beschränkt, dass ein Einsatz im Kiefer möglich ist. Dem Fachmann sind entsprechende Kriterien hierbei wohlbekannt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist die axiale Oberfläche des Schraubenkopfes eine größere radiale Ausdehnung auf als der Schaft auf. Der Schraubenkopf bzw. dessen axiale Oberfläche bildet damit eine ausgedehnte, tellerförmige Fläche aus, auf die die Membran gelegt wird. Dadurch wird die Positionierung der Membran erleichtert und ihr Halt verbessert.
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Der Haltestift weist in vorteilhafter Ausgestaltung eine Halteplatte auf, wobei der Fortsatz im Wesentlichen in einer Normalen zur Halteplatte erstreckt ist. Der Haltestift hat dadurch in etwa die Form einer Reißzwecke, mit der Halteplatte und dem darauf angebrachten Fortsatz. Die Halteplatte bietet eine Fläche zum Eindrücken oder Einklopfen des Fortsatzes in den Schraubenkopf.
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Vorteilhafterweise ist die Dimensionierung des Fortsatzes dabei so gewählt und auf die der Knochenschraube abgestimmt, dass die Halteplatte auf der Oberfläche angeordnet ist, wenn Haltestift und Knochenschraube verbunden sind. D.h. im eingedrückten oder eingeklopften Zustand wird die Membran zwischen Halteplatte und axialer Oberfläche des Schraubenkopfes eingeklemmt und damit fixiert. Hierdurch ergibt sich ein besonders guter Halt der Membran.
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In noch weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weisen die erste Vertiefung im Schraubenkopf und der Fortsatz im Haltestift die Form einer Pyramide auf. Mit anderen Worten: Der Fortsatz weist eine Spitze auf, an der sich die seitlichen Kanten treffen, und die Vertiefung verjüngt sich bis in eine entsprechende Spitze. Durch die spitze Form des Fortsatzes, insbesondere in Verbindung mit einem sehr spitzen Winkel, so dass sich eine nadelartige Form des Fortsatzes ergibt, perforiert der Haltestift beim Eindrücken oder Einklopfen die Membran und befestigt sie so auch formschlüssig am Schraubenkopf.
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Weiterhin sind Knochenschraube und/oder Haltestift vorteilhafterweise zur Verhinderung einer Osseointegration ausgebildet sind. Dem Fachmann werden entsprechende Materialien und Oberflächeneigenschaften bekannt sein, die er für eine solche Verhinderung zu wählen hat. Beispielsweise sollte die Oberfläche hinreichend glatt sein, um eine Verbindung der Knochenschraube mit dem nachwachsenden Knochen zu verhindern. Dadurch kann die Knochenschraube mit dem Haltestift nach Regeneration des Knochens einfach wieder entfernt werden.
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Hierzu weist der Haltestift in der dem Fortsatz abgewandten Oberfläche der Halteplatte vorteilhafterweise eine zweite Vertiefung auf, die zum Ansetzen eines Schraubendrehers ausgebildet ist. Dem Fachmann werden hierfür geeignete Formen der Vertiefung bekannt sein. Hierdurch kann die Knochenschraube nach der Regeneration des Knochens und der Resorbierung der Membran wieder entfernt werden, ohne dass der Haltestift vorher wieder aus dem Schraubenkopf entfernt werden muss. Die vieleckige Form der Vertiefung und des Fortsatzes des Haltestifts verhindert hierbei ein Verdrehen des Haltestifts, so dass tatsächlich durch den Ansatz des Schraubendrehers am Haltestift die gesamte Knochenschraube gedreht wird.
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Die zweite Vertiefung im Haltestift kann dabei in der Art eines innengetriebenen Schraubenkopfes ausgebildet sein, wobei sich die Vertiefung in den Fortsatz hinein erstreckt. Dadurch wird eine besonders flache Form des Haltestifts, insbesondere der Halteplatte möglich, da die für den Antrieb der Schraube benötigte Tiefe im Fortsatz bereitgestellt wird.
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Vorteilhafterweise stimmen dabei die Innennennmaße der ersten und der zweiten Vertiefung überein. Dadurch kann das Eindrehen der Knochenschraube ohne Haltestift mit demselben Schraubenwerkzeug erfolgen, wie das nach Bildung des Knochens folgende Ausdrehen der Knochenschraube mit Haltestift. Es werden weniger unterschiedliche Werkzeuge benötigt.
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Ein System mit einem beschriebenen Knochenschraubensystem umfasst vorteilhafterweise weiterhin einen Schraubendreher, dessen Außennennmaße den Innennennmaßen der ersten oder der zweiten Vertiefung entsprechen.
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Ein derartiges System umfasst weiterhin vorteilhafterweise eine Membran. Diese ist vorteilhafterweise resorbierbar und für die Nutzung im GBR-Verfahren geeignet.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Nutzung einer Knochenschraube mit einem spitzen Haltestift zur Einbringung in den Schraubenkopf das Aufspannen eines von einer Membran begrenzten Raumes zur Verfüllung mit Knochenmaterial bedeutend vereinfacht wird. Der Haltestift fixiert die Membran am Schraubenkopf in einfacher Weise kraftschlüssig und muss nicht mehr entfernt werden, da er mit der Knochenschraube ausgedreht werden kann.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ein Knochenschraubensystem mit einer Knochenschraube und einem Haltestift im Längsschnitt,
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2 das Knochenschraubensystem in axialer Aufsicht,
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3 einen Querschnitt durch einen menschlichen Kiefer mit mittels des Knochenschraubensystems aufgespanntem Hohlraum, und
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4 einen Querschnitt durch einen menschlichen Kiefer mit einem anderen mittels des Knochenschraubensystems aufgespannten Hohlraum.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Knochenschraubensystem 1, hier bestehend aus einer Knochenschraube 2 und einem Haltestift 4 in radialer Ansicht. Sofern im folgenden oder vorangehenden Beschreibungsteil die Begriffe axial, radial oder vergleichbare Begriffe verwendet werden, ist dies stets bezogen auf die Achse der Knochenschraube 2. Das Knochenschraubensystem 1 wird zur Knochenregeneration im Rahmen des Verfahrens der GBR verwendet. Oberfläche und Material von Knochenschraube 2 und Haltestift 4 sind so beschaffen, dass eine Osseointegration verhindert wird.
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Die Knochenschraube 2 ist in ihrer Größe und Form für den Einsatz im menschlichen Kiefer ausgestaltet. Ihre Länge kann je nach genauem Einsatzzweck, nach der Tiefe der Knochenläsion variieren. Die gezeigte Knochenschraube 2 weist einen vergleichsweise langen, glatten zylindrischen Schaft 6 auf, dessen erstes axiales Ende als vergleichsweise kurzes und aggressives, glattes Gewinde 8 formiert ist.
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Der Schraubenkopf 10 am anderen axialen Ende des Schafts 6 ist tellerförmig ausgestaltet. Seine Ausdehnung in radialer Richtung ist größer als die des Schafts 6. Er ist vergleichsweise flach gehalten, so dass der Schraubenkopf 10 tellerartig geformt ist. In die axiale Oberfläche 12 des Schraubenkopfes ist eine erste Vertiefung 14 in radialer Richtung mittig, d.h. in der Achse eingebracht. Die Vertiefung 14 ist im Längsschnitt dreieckig, hat also eine Pyramidenform mit einer Spitze 16, in der die Seitenflächen 18 in spitzem Winkel (hier weniger als 20°) zulaufen. Die Spitze 16 liegt in der Achse des Schafts 8.
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Der Haltestift 4 weist eine dem Schraubenkopf 10 gleich geformte, tellerartige Halteplatte 20 auf. An die Halteplatte 20 schließt sich mittig ein Fortsatz 22 an, dessen Außennennmaße den Innennennmaßen der Vertiefung 14 in der Knochenschraube 2 entsprechen. Der Haltestift 4 kann somit mit dem Fortsatz 22 in die Vertiefung 14 eingeführt werden, so dass anschließend die Halteplatte 20 bündig auf dem Schraubenkopf 10 liegt. In alternativer Ausgestaltung kann der Fortsatz 22 auch eine geringe größere radiale Länge als die Vertiefung 14 aufweisen. Dadurch verbleibt ein geringer Abstand zwischen Halteplatte 20 und Schraubenkopf 10.
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Vertiefung 14 und Fortsatz 22 sind hinsichtlich der Toleranzen für eine Presspassung ausgelegt. Der Fortsatz 22 muss also in die Vertiefung 14 geklopft oder gedrückt werden und verklemmt sich dort kraftschlüssig.
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In die dem Fortsatz 22 abgewandte Oberfläche 24 der Halteplatte 20 ist eine weitere Vertiefung 26 eingebracht. Diese ist exakt der Vertiefung 14 in der Knochenschraube 2 nachgeformt und erstreckt sich in den Fortsatz 22 hinein. Der Fortsatz 22 ist somit gewissermaßen hohl und nicht massiv ausgebildet, da die Vertiefung 14 nur noch gleichmäßig dicke Seitenflächen 28 übrig lässt.
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2 zeigt die Knochenschraube 2 in einer axialen Aufsicht und den Haltestift 4 in einer axial leicht schrägen Aufsicht. Von der Knochenschraube 2 ist lediglich der Schraubenkopf 10 mit der Oberfläche 12 zu sehen, in die die Vertiefung 14 eingebracht ist. Die Seitenflächen 18 der Vertiefung 14 auf der Oberfläche 12 bilden ein gleichseitiges Dreieck. Die Vertiefung 14 hat also die Form einer Pyramide mit gleichseitig dreieckiger Grundfläche. Die Vertiefung 14 ist mittig eingebracht, d.h. der Schwerpunkt des Dreiecks liegt in der Achse der Knochenschraube 2, so dass sich ein radiärsymmetrisches Bild ergibt.
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Ebenfalls radiärsymmetrisch ist der rechts daneben gezeigte Haltestift 4 ausgebildet. Die Oberfläche 24 der Halteplatte 20 mit der Vertiefung 26 ist wegen deren identischer Form zu Oberfläche 12 des Schraubenkopfes 10 und Vertiefung 14 gleich ausgebildet. Hinter der Halteplatte 20 ist wegen der schrägen Aufsicht der Fortsatz 22 mit seinen Seitenflächen 28 und dessen ebenfalls pyramidaler Form erkennbar. Wie bereits beschrieben entspricht die Außenform des Fortsatzes 22 der Innenform der Vertiefungen 14, 26.
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Durch das gezeigte Knochenschraubensystem 2 wird der Knochenaufbau nach dem Verfahren der GBR erheblich vereinfacht. Dies wird anhand der 3 und 4 erläutert.
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3 zeigt einen Querschnitt eines menschlichen Kieferknochens 30, der eine Stufe 32 aufweist, oberhalb der nur eine dünne Wand 34 verblieben ist. Hier soll der Kieferknochen 30 wieder aufgebaut werden. Dazu werden als Gerüst zunächst Knochenschrauben 2 in entsprechender Länge gewählt, die so in den Kieferknochen 30 eingeschraubt werden, dass die Oberflächen 12 der Schraubenköpfe 10 in einer Ebene mit der gewünschten zu bildenden Oberfläche des Kieferknochens 30 liegen.
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In der 3 ist eine Knochenschraube 2 in die Stufe 32 geschraubt, eine weitere, kürzere Knochenschraube 2 senkrecht dazu in die Wand 34. Über das so entstandene Gerüst wird eine Membran 36 aus Kollagen gespannt. Die Haltestifte 4 werden in die Knochenschrauben 2 in beschriebener Weise eingeklopft oder eingedrückt. Dabei perforiert die Spitze des jeweiligen Haltestifts 4 die Membran 36. Die Membran 36 wird so fixiert. Der entstandene Raum wird mit Knochen oder Knochenersatzmaterial 38, z.B. alloplastischem Material verfüllt.
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Nachdem sich der Knochen gebildet hat und die Membran 36 resorbiert ist, können die Knochenschrauben 2 wieder entfernt werden. Dazu ist keine Entfernung des Haltestifts 4 aus der Knochenschraube 2 nötig, durch Antrieb des Haltestifts 4 wird die Knochenschraube 2 mitgedreht. Das dazu benötigte Werkzeug, ein nicht näher gezeigter Schraubendreher, weist eine Klinge auf, deren Spitze wie der Fortsatz des Haltestifts 4 geformt ist. Durch die identische Ausbildung der Vertiefungen 14, 26 kann dieser Schraubendreher sowohl zum Einschrauben der Knochenschraube 2, als auch zum Ausschrauben der Knochenschraube 2 mit Haltestift 4 verwendet werden.
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4 zeigt eine alternative Möglichkeit zum Knochenaufbau: Hier bildet der Kieferknochen 30 eine Mulde 40, die aufgebaut werden soll. Hierzu werden zwei parallele Knochenschrauben 2 in den Boden der Mulde 40 geschraubt. Ansonsten wird analog zu 3 verfahren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Knochenschraubensystem
- 2
- Knochenschraube
- 4
- Haltestift
- 6
- Schaft
- 8
- Gewinde
- 10
- Schraubenkopf
- 12
- Oberfläche
- 14
- Vertiefung
- 16
- Spitze
- 18
- Seitenfläche
- 20
- Halteplatte
- 22
- Fortsatz
- 24
- Oberfläche
- 26
- Vertiefung
- 28
- Seitenfläche
- 30
- Kieferknochen
- 32
- Stufe
- 34
- Wand
- 36
- Membran
- 38
- Knochenersatzmaterial
- 40
- Mulde
