DE102014208012B3

DE102014208012B3 - Osteosynthesevorrichtung

Info

Publication number: DE102014208012B3
Application number: DE102014208012.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Thilo Trautwein; Frank Heuer
Original assignee: Silony Medical International AG
Current assignee: Silony Medical International AG
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-04-30

Abstract

Osteosynthesevorrichtung (12) mit einer Knochenschraube (10) aus einer wenigstens 50 Gew.-% Titan umfassenden Legierung oder aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, insbesondere PEEK, mit einem Schraubenkopf und mit einem ein Außengewinde (26) aufweisenden Schaft (16), mit einem kopfnahen (28), einem mittleren (30) und einem kopffernen Bereich (32), wobei der kopfnahe (28) und der mittlere Bereich (30) des Schafts zylindrisch sind und wobei der kopfferne Bereich (32) des Schafts (16) einen zylindrischen Abschnitt (32a) und einen kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt (32b) aufweist und wobei das Außengewinde (26) in dem mittleren Bereich (30) zweigängig und in dem kopfnahen Bereich (28) zweigängig oder viergängig ist und wobei das Außengewinde (26) in dem mittleren (30) und in dem kopfnahen (28) Bereich einen ersten Nenndurchmesser (60) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (26) des Schafts (16) in dem kopffernen Bereich (32) als viergängiges Gewinde (36) ausgebildet ist, und dass das viergängige Gewinde (36) in dem kopffernen Bereich (32) zusätzlich einen zweiten Nenndurchmesser (64) eines dritten und vierten Gewindegangs (40, 41) aufweist und sich die Nenndurchmesser (60, 64) des viergängigen Gewindes (36) im kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt (32b) des Schafts (16) in Richtung auf das freie Ende (24) des Schafts (16) verkleinern, und dass der zweite Nenndurchmesser (64) des dritten und vierten Gewindegangs (40, 41) in dem kopffernen Bereich (32) maximal so groß ist, wie ein Kerndurchmesser (62) im Bereich des Außengewindes (26) im kopfnahen und mittleren Bereich (28, 30) des Schafts (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Osteosynthesevorrichtung mit einer Knochenschraube aus einer wenigstens 50 Gew.-% Titan umfassenden Legierung oder aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, insbesondere PEEK, mit einem Schraubenkopf und mit einem ein Außengewinde aufweisenden Schaft, mit einem kopfnahen, einem mittleren und einem kopffernen Bereich, wobei der kopfnahe und der mittlere Bereich des Schafts zylindrisch sind und wobei der kopfferne Bereich des Schafts einen zylindrischen Abschnitt und einen kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist und wobei das Außengewinde in dem mittleren Bereich zweigängig und in dem kopfnahen Bereich zweigängig oder viergängig ist und wobei das Außengewinde in dem mittleren und in dem kopfnahen Bereich einen ersten Nenndurchmesser aufweist.
Aus der DE 43 16 542 C1 ist eine Knochenschraube bekannt geworden, mit der ein längsgenuteter Stab verdrehsicher fixiert werden kann. Hierfür weist die Knochenschraube einen Gabelkopf auf, in deren Nut der Stab eingelegt und am Gabelkopf fixiert werden kann. Der Gabelkopf geht in einen Schaft mit einem Außengewinde über, so dass die Knochenschraube in einem Knochen fixiert werden kann.
Aus der EP 0 374 088 A1 ist eine Knochenschraube bekannt geworden, welche einen Gewindekörper aufweist, der korkenzieherartig ausgebildet ist und einen oder mehrere Gewindegänge aufweist. Diese Knochenschraube ist aber nicht dazu geeignet, hohe Kräfte zu übertragen. Die DE 20 2011 100 537 U1 zeigt eine Knochenschraube zum Befestigen einer Knochenplatte, mit einem Schraubenschaft, dessen kopfnaher und kopfferner Bereich mit einem mehrgängigen Gewinde ausgebildet ist. Diese Schraube kann wesentlich höhere Kräfte übertragen, ist jedoch nicht geeignet, einen Stützstab aufzunehmen. DE 10 2011 050 996 A1 zeigt eine Pedikelschraube mit einem zweigängigen Gewinde, das über die gesamte Länge des Schafts erstreckt ist. Aus DE 20 2012 009 023 U1 ist eine Knochenschraube mit einem zweigängigen und einem viergängigen Außengewindeabschnitt bekannt. DE 601 21 175 T2 zeigt eine Knochenschraube mit einem zweigängigen Außengewinde, wobei sie auch drei, vier oder mehr Gewinde aufweisen kann. Bei einer Ausführungsform sind Außengewinde mit verschiedenen Nenndurchmessern gezeigt, die sich in Richtung auf das freie Ende des Schafts verkleinern.
Schließlich ist aus der DE 198 58 889 A1 ein Fixationssystem für Knochen bekannt, bei welchem der Schraubenschaft in seinem kopfnahen Bereich ein zusätzliches Gewinde, insbesondere ein Feingewinde, besitzt, um eine Knochenplatte zu befestigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Osteosynthesevorrichtung bereitzustellen, welche leichter in den Knochen eindrehbar und besser im Knochen verankerbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Osteosynthesevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das viergängige Außengewinde im kopffernen Bereich des Schafts besitzt einen dritten und einen vierten Gewindegang, die sich zwischen dem freien Ende des Schafts und dem mittleren Bereich erstrecken, und zwar jeweils zwischen zwei Gewindegängen des Außengewindes und mit derselben Steigung wie diese. Sie laufen dann vorzugsweise in den Kerndurchmesser des mittleren Bereichs aus. Die Verankerung der Schraube wird dadurch verbessert, dass der erste Nenndurchmesser der Gewindegänge des Außengewindes und der zweite Nenndurchmesser des dritten und vierten Gewindegangs unterschiedlich groß sind. Das Ausreißen, insbesondere beim Einführen der Schraubenspitze, wird stark vermindert. Da der zweite Nenndurchmesser des dritten und vierten Gewindegangs maximal so groß ist wie der Kerndurchmesser des zylindrischen Abschnitts des Schafts, wird wenig Knochenmaterial abgetragen oder verdrängt, und dennoch kann gerade beim Einschrauben ein verbesserter Halt und frühzeitiger Griff realisiert werden. Hierdurch fasst die Knochenschraube beim Ansetzen der Schraubenspitze sofort am Knochen, so dass keine Knochensplitter ausgeschält oder ausgerissen werden. Außerdem muss ein vorzubohrendes Loch im Knochen nicht bis auf den maximalen Kerndurchmesser erweitert sein. Die Aufnahmeöffnung muss lediglich so groß sein, dass die anfänglichen Gewindegänge fassen. An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass die Begriffe ”kegelförmig” und ”kegelstumpfförmig” nicht zwingend im exakt geometrischen Sinn zu verstehen sind, sondern auch eine ballige, sich konisch verjüngende Form erfassen.
Es erweist sich weiter als vorteilhaft, wenn in dem kopffernen Bereich des Schafts ein Längsabschnitt existiert, in dem der erste Nenndurchmesser von Gewindegängen des Außengewindes stärker in Richtung auf das freie Ende des Schafts abfällt als der zweite Nenndurchmesser des dritten und vierten Gewindegangs. Auf diese Weise konvergieren die Nenndurchmesser in Richtung der Spitze. Es kann ein früher Griff und eine gute Führung der Schraube beim Einstecken in ein vorgebohrtes Loch noch besser erreicht werden.
Das viergängige Gewinde in dem kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt des kopffernen Bereichs des Schafts ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sich der Kerndurchmesser im kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt in Richtung auf das freie Ende des Schafts verringert.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der erste und der zweite Nenndurchmesser im kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt zumindest abschnittsweise eine trapezförmige Schneide bilden oder aufweisen. Die trapezförmige Schneide besitzt den Vorteil, dass sie den umgebenden Knochen schont und keine zusätzlichen Mikrorisse beim Einschrauben entstehen. Der Knochen heilt wesentlich schneller an die Knochenschraube an.
Vorzugsweise ist die Schneide der Außenoberfläche des kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitts oder des zylindrischen Schafts folgend abgeflacht. Dabei kann sich die Schneide in Richtung auf das freie Ende in Längsrichtung verkürzen, so dass sie sich beim Eindrehen der Knochenschraube in den Knochen allmählich erweitert.
Weiter erweist es sich als vorteilhaft, wenn das viergängige Gewinde bei dem zweiten Nenndurchmesser des dritten und vierten Gewindegangs eine trapezförmige Schneide aufweist.
Auch im kopfnahen Bereich des Schafts kann ein viergängiges Gewinde vorgesehen sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Knochenschraube;
2 eine perspektivische Ansicht der Knochenschraube nach 1;
3 eine Längsschnittansicht der Knochenschraube nach 1 (radiale Öffnungen sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt); und
4 eine teilweise Darstellung der Knochenschraube, insbesondere im kopfnahen und mittleren Bereich.
In der 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Knochenschraube 10 einer insgesamt mit 12 bezeichneten Osteosynthesevorrichtung erkennbar, wobei die Knochenschraube 10 einen Gabelkopf 14 und einen Schraubenschaft 16 aufweist. Der Gabelkopf 14 besitzt zwei im Wesentlichen parallel zueinander stehende Schenkel 18, die zwischen sich eine Nut 20 bilden, in welche ein Stützstab 22 einlegbar ist. Dieser Stützstab 22 wird über geeignete Mittel, zum Beispiel eine Madenschraube oder dergleichen, im Gabelkopf 14 fixiert. Diese Mittel sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Wie aus der 2 und 3 ersichtlich ist das dem freien Ende 24 gegenüberliegende Ende des Schraubenschafts 16 sphärisch ausgestaltet, so dass die Knochenschraube 10 eine Polyaxialschraube darstellt, bei welcher die Achse des Gabelkopfs 14 und die Achse des Schraubenschafts 16 gegeneinander verstellbar und einstellbar ist. Der Schraubenschaft 16 besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel ein wenigstens zweigängiges Außengewinde 26, welches über drei Bereiche 28, 30 und 32 des Schafts 16 erstreckt ist, wobei die Steigung des Außengewindes 26 über alle drei Bereiche 28 bis 32 gleich ist. Es handelt sich um einen kopfnahen Bereich 28, einen mittleren Bereich 30 und einen kopffernen Bereich 32. Der kopfferne Bereich 32 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 32a und einen kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt 32b, der auch eine leichte Balligkeit einschließen kann.
Im kopfnahen Bereich 28 und im kopffernen Bereich 32 ist das Außengewinde 26 als viergängiges Gewinde 34 bzw. 36 ausgebildet. Dazwischen im mittleren Bereich 30 ist es als zweigängiges Gewinde ausgebildet. Das viergängige Gewinde 34 im kopfnahen Bereich 28 und das zweigängige Außengewinde 26 im mittleren Bereich 30 besitzen einen einheitlichen ersten Nenndurchmesser 60 (Außenumfang) und vorzugsweise auch denselben Kerndurchmesser 62 (innen am Nutgrund der Gewindegänge gemessen).
Im kopffernen Bereich 32 läuft das viergängige Gewinde 36 im kegeligen Bereich zum freien Ende 24 des Schafts 16 aus.
Das viergängige Gewinde 36 im kopffernen Bereich 32 ist gebildet, indem jeweils zwischen zwei in Längsrichtung des Schafts benachbarten Gewindegängen 38 des zweigängigen Gewindes 26 ein dritter bzw. vierter Gewindegang 40 bzw. 41 zwischengeordnet ist. Die Zusammengehörigkeit der in 4 im Schnitt dargestellten Wendeln des Außengewindes 36, 26 ist durch jeweils unterschiedliche zur Steigung parallele Linien angedeutet. Des Weiteren sind in 4 der erste Nenndurchmesser 60 und der Kerndurchmesser 62 des Außengewindes 26 im mittleren Bereich 30 oder kopfnahen Bereich 28 dargestellt. Weiter dargestellt ist der zweite Nenndurchmesser 64 des dritten und vierten Gewindegangs 40, 41 im Bereich des viergängigen Gewindes 36. Man sieht, dass dieser zweite Nenndurchmesser 64 höchstens so groß wie der Kerndurchmesser 62 im mittleren Bereich 30 ist. In Richtung auf den mittleren Bereich 30 des Schafts 16 laufen der dritte und vierte Gewindegang 40, 41 in den Kerndurchmesser 62 aus. In Richtung auf das freie Ende 24 des Schafts 16 reduzieren sich in dem kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt 32b des kopffernen Bereichs 32 sowohl der erste Nenndurchmesser 60 des zweigängigen Gewindes 26 als auch der zweite Nenndurchmesser 64 des dritten und vierten Gewindegangs 40, 41 im Bereich des viergängigen Gewindes 36. Auch der Kerndurchmesser 62 reduziert sich in Richtung auf das freie Ende 24. Aus 4 ist ersichtlich, dass ein Längsabschnitt 68 des Schafts 16 existiert, in dem der erste Nenndurchmesser 60 des zweigängigen Gewindes 26 stärker in Richtung auf das freie Ende 24 des Schafts 16 abfällt als der zweite Nenndurchmesser 64 des dritten und vierten Gewindegangs 40, 41. Beide Nenndurchmesser konvergieren daher.
Der Schraubenschaft 16 ist hohl ausgebildet und über radiale Öffnungen 44, 46 im Schraubenschaft kann in den Schraubenschaft 16 eingespritzter Knochenzement aus der jeweiligen Öffnung 44, 46 austreten und entlang des Gewindegangs den Schraubenschaft 16 umfließen.
Schließlich ist aus den Figuren noch erkennbar, dass die Spitze oder das freie Ende 24 des Schraubenschafts 16 als Öffnung ausgebildet ist, so dass auch dort Knochenzement austreten kann.
Der dritte und vierte Gewindegang 40, 41 können im Bereich des kegelförmigen Abschnitts trapezförmige Schneiden aufweisen; nahe dem freien Ende 24 des Schafts 16 münden sie in den Kern ein.

Claims

Osteosynthesevorrichtung (12) mit einer Knochenschraube (10) aus einer wenigstens 50 Gew.-% Titan umfassenden Legierung oder aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, insbesondere PEEK, mit einem Schraubenkopf und mit einem ein Außengewinde (26) aufweisenden Schaft (16), mit einem kopfnahen (28), einem mittleren (30) und einem kopffernen Bereich (32), wobei der kopfnahe (28) und der mittlere Bereich (30) des Schafts zylindrisch sind und wobei der kopfferne Bereich (32) des Schafts (16) einen zylindrischen Abschnitt (32a) und einen kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt (32b) aufweist und wobei das Außengewinde (26) in dem mittleren Bereich (30) zweigängig und in dem kopfnahen Bereich (28) zweigängig oder viergängig ist und wobei das Außengewinde (26) in dem mittleren (30) und in dem kopfnahen (28) Bereich einen ersten Nenndurchmesser (60) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (26) des Schafts (16) in dem kopffernen Bereich (32) als viergängiges Gewinde (36) ausgebildet ist, und dass das viergängige Gewinde (36) in dem kopffernen Bereich (32) zusätzlich einen zweiten Nenndurchmesser (64) eines dritten und vierten Gewindegangs (40, 41) aufweist und sich die Nenndurchmesser (60, 64) des viergängigen Gewindes (36) im kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt (32b) des Schafts (16) in Richtung auf das freie Ende (24) des Schafts (16) verkleinern, und dass der zweite Nenndurchmesser (64) des dritten und vierten Gewindegangs (40, 41) in dem kopffernen Bereich (32) maximal so groß ist, wie ein Kerndurchmesser (62) im Bereich des Außengewindes (26) im kopfnahen und mittleren Bereich (28, 30) des Schafts (16).
Osteosynthesevorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem kopffernen Bereich (32) des Schafts (16) ein Längsabschnitt (68) existiert, in dem der erste Nenndurchmesser (60) von Gewindegängen (38) des Außengewindes (26) stärker in Richtung auf das freie Ende des Schafts (16) abfällt als der zweite Nenndurchmesser (64) des dritten und vierten Gewindegangs (40, 41).
Osteosynthesevorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das viergängige Gewinde (36) in dem kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt (32b) des kopffernen Bereichs (32) des Schafts (16) so ausgebildet ist, dass sich der Kerndurchmesser in Richtung auf das freie Ende (24) des Schafts (16) verringert.
Osteosynthesevorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Nenndurchmesser (60, 64) im kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitt (32b) zumindest abschnittsweise eine trapezförmige Schneide bilden.
Osteosynthesevorrichtung (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneide der Außenoberfläche des kegel- oder kegelstumpfförmigen Abschnitts (32b) folgend abgeflacht ist.
Osteosynthesevorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das viergängige Gewinde (36) bei dem zweiten Nenndurchmesser (64) des dritten und vierten Gewindegangs eine trapezförmige Schneide aufweist.