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Die Erfindung betrifft eine Pedikelschraube und ein Pedikelschraubensystem wie diese in der klinischen Praxis zur operativen Instrumentierung der Wirbelsäule eingesetzt werden.
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Die Pedikelschraube umfasst einen Gewindeschaft mit einem Schraubenkopf und ein Kopfgehäuse mit einer Schraubenkopfaufnahme, die mit einer unteren Öffnung zum Einführen des Schraubenkopfs in die Schraubenkopfaufnahme versehen ist, und mit einem innenspannenden Spannring zum Verrasten des Schraubenkopfs in der Schraubenkopfaufnahme. Die Schraubenkopfaufnahme ist in einer zur Längsachse des Kopfgehäuses radialen Richtung von einem ersten und einem zweiten Innenwandlängsabschnitt begrenzt, wobei der erste Innenwandlängsabschnitt ein Aufweiten des Spannrings durch den Schraubenkopf zum Verrasten des Schraubenkopfs mit dem Spannring ermöglicht und wobei der zweite Innenwandlängsabschnitt ein Aufweiten des mit dem Schraubenkopf verrasteten Spannrings sperrt. Das Kopfgehäuse umfasst ferner eine Fixierstabaufnahme für einen Fixierstab, wie dieser in der klinischen Praxis zum Verbinden mehrerer Pedikelschrauben bzw. Wirbelkörper eingesetzt wird. Die Fixierstabaufnahme ist von zwei Wandschenkeln des Kopfgehäuses begrenzt, die jeweils mit einem Innengewindesegment versehen sind. In der Fixierstabaufnahme ist ein Inlay anordenbar, das einer Abstützung des Fixierstabs am Schraubenkopf dient. Das Inlay ist mittels einer in die Innengewindesegmente der Wandschenkel einschraubbaren Fixierschraube über den in der Fixierstabaufnahme angeordneten Fixierstab in axialer Richtung unter Ausbildung eines zwischen dem Inlay und dem Spannring angeordneten Spalts allein gegen den Schraubenkopf spannbar, um einerseits den Fixierstab im Kopfgehäuse und andererseits den Schraubenkopf im Kopfgehäuse lagestabil festzusetzen.
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Pedikelschrauben sind am Markt seit geraumer Zeit als sogenannte monoaxiale oder als polyaxiale Pedikelschrauben verfügbar. Im Falle der monoaxialen Pedikelschraube ist das mit dem Schraubenkopf verbundene Kopfgehäuse gegenüber dem Schraubenkopf einachsig verdrehbar, solange der Fixierstab nicht mittels der Fixierschraube im Kopfgehäuse geklemmt gehalten angeordnet ist. Bei den sogenannten polyaxialen Pedikelschrauben kann das Kopfgehäuse gegenüber der Längsachse des Gewindeschafts zusätzlich ein- oder mehrachsig verkippt werden.
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Eine eingangs genannte Pedikelschraube, bei der der Schraubenkopf der Pedikelschraube über einen Spannring mit dem Kopfgehäuse verrastbar ist, ist beispielsweise aus der
EP 1 214 006 B1 bekannt geworden. Bei dieser Pedikelschraube ist der innenspannende Spannring C-förmig ausgebildet, d. h. der Spannring ist mit einem zur Ringmittelachse radial verlaufend angeordneten Spalt (Schlitz) versehen, der das Material des Spannrings vollständig durchgreift. Für das Einklipsen bzw. Verrasten des Schraubenkopfs im Kopfgehäuse ist bauartbedingt ein hoher Krafteinsatz erforderlich. Darüber hinaus kann der Spannring am Schraubenkopf verkanten und den Schraubenkopf ggf. kerben. Dadurch kann es zu einer Hemmung der gewünschten freien Beweglichkeit des Kopfgehäuses relativ zum Schraubenkopf kommen, wodurch intraoperativ die Ausrichtung des Kopfgehäuses relativ zum Fixierstab erschwert wird. Der C-förmig ausgebildete Spannring kann sich darüber hinaus beim Einspannen des Fixierstabs im Kopfgehäuse derart in das Material des Schraubenkopfs eingraben, dass eine ggf. erforderliche Neupositionierung des Kopfgehäuses unmöglich ist. In diesem Fall muss die bereits implantierte Pedikelschraube ggf. insgesamt ersetzt werden.
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Das Risiko einer Kerbwirkung sowie einer ungewollten Hemmung der freien Beweglichkeit des Kopfgehäuses relativ zum Schraubenkopf ist bei der aus
US 7 789 900 B2 bekannten Pedikelschraube verringert. Dort ist der Spannring in Form eines Wellenrings mit bikonischer Umfangskontur ausgeführt. Der Spannring ist fertigungstechnisch allerdings nur aufwändig zu realisieren. Problematisch ist zudem, dass das Inlay, der Schraubenkopf, sowie die Schraubenkopfaufnahme in ihren Bemaßungen äußerst präzis aufeinander abgestimmt sein müssen, um eine zuverlässige Funktion des Spannrings gewährleisten zu können. Dies ist nur mit einem hohen Kostenaufwand möglich.
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US 2011/0213424 A1 offenbart eine weitere Pedikelschraube, bei der das Inlay zur Abstützung des Fixierstabs am Schraubenkopf eine Doppelfunktion aufweist und zugleich als ein Spannring zum Verrasten des Schraubenkopfs in der Schraubenkopfaufnahme fungiert. Auch bei der bekannten Pedikelschraube müssen der Schraubenkopf, das Inlay sowie die Schraubenkopfaufnahme in ihren Bemaßungen äußerst präzis aufeinander abgestimmt sein, um eine zuverlässige Funktion des Spannrings überhaupt gewährleisten zu können.
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Eine weitere Pedikelschraube mit einem Spannring ist aus
US 8 313 516 B2 bekannt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Pedikelschraube sowie ein Pedikelschraubensystem anzugeben, die kostengünstig zu fertigen sind und bei denen der Schraubenkopf und das Kopfgehäuse auf einfachere und zuverlässigere Weise verrastet werden kann und die zugleich eine hohe axiale Belastbarkeit der Rastverbindung ohne die Gefahr einer Beschädigung des Schraubenkopfs durch den Spannring gewährleisten.
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Die die Pedikelschraube betreffende Aufgabe wird durch eine Pedikelschraube mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Das Pedikelschraubensystem weist die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale auf.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
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Der mit der erfindungsgemäßen Pedikelschraube verbundene Vorteil besteht im Wesentlichen darin, dass das Kopfgehäuse auf einfachere und zuverlässigere Weise am Schraubenkopf verrastet werden kann. Dadurch, dass der innenspannende Spannring erfindungsgemäß ringförmig geschlossen ausgebildet ist, weist dieser eine verbesserte Eigenstabilität auf. Ein Verbiegen des Spannrings in Richtung dessen Ringmittelachse und die damit einhergehende Gefahr eines unerwünschten Verkantens des Spannrings am Schraubenkopf bzw. eines nur teilweisen Verrastens des Spannrings mit dem Schraubenkopf kann dadurch zuverlässig entgegengewirkt werden. Der Schraubenkopf kann über seinen Umfang einheitlicher, d. h. homogener, vom Spannring kontaktiert und am Spannring abgestützt werden. Einem am Schraubenkopf angreifenden Kippmoment wird dadurch entgegengewirkt. Im Gegensatz zu dem eingangs genannten C-förmig ausgeführten Spannring können aufgrund dieser gleichmäßigeren Abstützung des Schraubenkopfs an dem erfindungsgemäßen Spannring durch diesen darüber hinaus nochmals größere Axialkräfte aufgenommen werden. Die damit einhergehende Gefahr einer unerwünschten plastischen Deformation des Schraubenkopfs bzw. des Spannrings ist dabei verringert. Insbesondere kann einem unerwünschten Kerben des Schraubenkopfs durch den Spannring zuverlässig entgegengewirkt werden. Eine Reposition bzw. Lagekorrektur des Fixerstabs relativ zum Kopfgehäuse bzw. des Kopfgehäuses relativ zum Schraubenkopf kann dadurch vereinfacht werden. Das Inlay ist mittels einer in die Innengewindesegmente der Wandschenkel einschraubbaren Fixierschraube über den in der Fixierstabaufnahme angeordneten Fixierstab in axialer Richtung unter Ausbildung eines zwischen dem Inlay und dem Spannring angeordneten Spalts allein gegen den Schraubenkopf spannbar, um einerseits den Fixierstab im Kopfgehäuse und andererseits den Schrauben-kopf im Kopfgehäuse lagestabil festzusetzen. Der Spannring wird bei der erfindungsgemäßen Pedikelschraube im fest eingeschraubten Zustand der Fixiermutter sowie einem in der Fixierstabaufnahme angeordneten Fixierstab mithin allein durch den Schraubenkopf an den zweiten Wandlängsabschnitt der Schraubenkopfaufnahme des Kopfgehäuses gepresst. Das Inlay bzw. der Fixierstab sowie auch die Fixierschraube sind mit anderen Worten vom Spannring beabstandet angeordnet und nicht direkt mit diesem gekoppelt. Dadurch wird gewährleistet, dass Fertigungstoleranzen des Inlays sowie des Schraubenkopfs den Spannring in seiner Funktion nicht beeinflussen.
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Der Schraubenkopf ist im Hinblick auf eine relative polyaxiale Beweglichkeit des Kopfgehäuses und des Schraubenschafts bevorzugt zumindest abschnittsweise sphärisch ausgebildet. Der Spannring weist in diesem Fall zumindest in seinem mit dem Schraubenkopf verrasteten Zustand vorteilhaft innenseitig eine zum Schraubenkopf komplementär ausgebildete, d. h. gekrümmte, Schraubenkopfanlagefläche auf. Dadurch kann eine große Abstützfläche für den Schraubenkopf bereitgestellt werden.
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Die Rastzungen weisen nach der Erfindung vorzugsweise eine einheitliche Länge auf. Dadurch kann bei einer polyaxialen Pedikelschraube allseits ein einheitlicher Bewegungsumfang des Kopfgehäuses und des Schraubenkopfs relativ zueinander gewährleistet werden. Darüber hinaus kann eine besonders präzise und sichere Halterung über den Umfang des in den Spannring eingeklipsten Schraubenkopfs gewährleistet werden.
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Ein Verrasten des Schraubenkopfs mit dem Kopfgehäuse kann dadurch nochmals weiter vereinfacht werden, dass die Rastzungen innenseitig jeweils eine schräg verlaufend angeordnete Führungsfläche für den Schraubenkopf aufweisen. Die Rastzungen weisen mithin Einführschrägen oder Einführrampen für den Schraubenkopf auf.
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Es versteht sich, dass der Spannring innenseitig vorteilhaft jeweils gerundete Kanten aufweisen kann, um dem unerwünschten Verkanten des Schraubenkopfs am Spannring entgegenzuwirken.
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Im Hinblick auf das erforderliche hohe Maß an Biokompatibilität kann der Spannring kann erfindungsgemäß insbesondere aus Titan oder aus einer Titanlegierung bestehen.
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Die Pedikelschraube kann nach der Erfindung als eine sogenannte monoaxiale oder aber als eine sogenannte polyaxiale Pedikelschraube ausgebildet sein, um ein besonders breites klinisches Einsatzspektrum abdecken zu können.
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Ein unerwünschtes axiales Entfernen bzw. Herausfallen des Spannrings aus der Schraubenkopfaufnahme des Kopfgehäuses kann erfindungsgemäß dadurch unterbunden werden, dass das Kopfgehäuse zumindest einen axialen Anschlag für den Spannring aufweist. Der Anschlag kann insbesondere durch einen Seitenwandvorsprung, beispielsweise einen Ringbund, eine Nutflanke oder einen radial in die Schraubenkopfaufnahme vorspringenden Stift oder Bolzen, gebildet sein. Im konstruktiv einfachsten Fall bildet erfindungsgemäß das Inlay einen solchen Axialanschlag für den Spannring. Dadurch kann ein für das Einführen und Verrasten des Schraubenkopfs in/mit dem Spannring erforderliche Widerlager für den Spannring auf konstruktiv einfache Weise bereitgestellt und ein Entfernen des Spannrings über die Fixierstabaufnahme des Kopfgehäuses entgegengewirkt werden.
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Der Spannring kann nach der Erfindung außenseitig einen konisch ausgebildeten Oberflächenlängsabschnitt aufweisen. Der zweite Innenwandlängsabschnitt der Schraubenkopfaufnahme des Kopfgehäuses kann dazu komplementär ausgeformt sein. Mit anderen Worten weist die Schraubenkopfaufnahme einen sich in Richtung der Öffnung der Schraubenkopfaufnahme konisch verjüngenden freien Durchgangsquerschnitt auf. Dadurch kann insgesamt eine großflächige und zuverlässige Abstützung des Spannrings am Kopfgehäuse erreicht werden. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Überbeanspruchung bzw. Beschädigung des Spannrings oder auch des Kopfgehäuses bei den im implantierten Zustand der Pedikelschraube auftretenden Belastungen zuverlässig vermieden werden. Das Kopfgehäuse und auch der Spannring können dadurch zudem mit geringeren Wandstärken realisiert werden, was für eine gewünschte kompakte Bauform der Pedikelschraube von Vorteil ist. Darüber hinaus kann dadurch insgesamt ein axiales Entfernen des Spannrings bzw. des damit verrasteten Schraubenkopfs aus der Schraubenkopfaufnahme verhindert werden.
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Das erfindungsgemäße Pedikelschraubensystem weist eine vorstehend erläuterte Pedikelschraube und einen Fixierstab auf, der in der Fixierstabaufnahme des Kopfgehäuses zwischen der Fixierschraube und dem Inlay fest eingespannt, d. h. geklemmmt gehalten, angeordnet ist. Das Inlay liegt am Schraubenkopf direkt an und ist an diesem abgestützt und spannt den Schraubenkopf über den vom Inlay beabstandet angeordneten Spannring gegen den zweiten Innenwandlängsabschnitt der Schraubenkopfaufnahme des Kopfgehäuses, so dass das der Schraubenkopf in der Schraubenkopfaufnahme festgeklemmt gehalten angeordnet, d. h. lagefixiert festgesetzt, ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Pedikelschraubensystem mit einer polyaxialen Pedikelschraube mit einem Kopfgehäuse, in dem ein Fixierstab mittels einer Fixierschraube festgelegt ist, in einer perspektivischen Ansicht;
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2 das Pedikelschraubensystem aus 1 in einem Längsschnitt;
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3 das Pedikelschraubensystem aus 2 in einer ausschnittsweise vergrößerten Schnittdarstellung;
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4 das Pedikelschraubensystem aus 1 mit einer explodierten Darstellung seiner Bauteile;
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5 einen als Wellenring ausgebildeten Spannring des Pedikelschraubensystems aus 1, der zum Verrasten des Schraubenkopfs der Pedikelschraube mit dem Kopfgehäuse dient, in einer Seitenansicht;
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6 den Spannring aus 5 in einer perspektivischen Ansicht;
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7 ein Pedikelschraubensystem mit einer Pedikelschraube, bei der das Kopfgehäuse am Schraubenkopf über einen Spannring mit einer ringförmig geschlossenen Ringbasis und mit mehreren rastzungen axial lagegesichert ist, in einer explodierten Darstellung seiner Bauteile;
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8 das Pedikelschraubensystem gemäß 7 in einem Längsschnitt;
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9 das Pedikelschraubensystem gemäß 8 in einer ausschnittsweisen Detaildarstellung;
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10 den Spannring des Pedikelschraubensystems gemäß 7 in einer freigestellten Seitenansicht; und
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11 den Spannring gemäß 10 in einer freigestellten perspektivischen Ansicht.
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In 1 ist ein Pedikelschraubensystem 10 zur Korrektur und Stabilisierung der Wirbelsäule im montierten Zustand gezeigt. Das Pedikelschraubensystem 10 weist eine Pedikelschraube 12 mit einem im Wirbelknochen verankerbaren Gewindeschaft 14 auf, der einenends mit einem Schraubenkopf versehen ist. Die Pedikelschraube 12 ist als polyaxiale Pedikelschraube 12 ausgebildet, kann aber auch als monoaxiale Pedikelschraube 12 ausgebildet sein. Am Schraubenkopf ist ein Kopfgehäuse 16 angeordnet, das im nicht-montierten Zustand des Pedikelschraubensystems mit seiner Längsachse 18 relativ zur Gewindeschaftlängsachse 20 zweiachsig verkippbar und zusätzlich am Schraubenkopf um seine Längsachse 18 verdrehbar angeordnet ist.
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Das Kopfgehäuse 16 der Pedikelschraube 12 weist eine Fixierstabaufnahme 22 für einen Fixierstab 24 auf, wie dieser beispielsweise zur interpedikulären Instrumentierung der Wirbelsäule (Spondylodese) eingesetzt wird.
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Die Fixierstabaufnahme 22 ist in einer zur Längsachse 18 des Kopfgehäuses 16 radialen Richtung durch zwei Wandschenkel 26 des Kopfgehäuses begrenzt. Die beiden Wandschenkel 26 weisen jeweils beidseitig Seitenwandauskerbungen 28 zum Ankoppeln eines Repositionswerkzeugs (nicht gezeigt) auf. Die beiden Wandschenkel 26 sind innenseitig jeweils mit einem Innengewindesegment 30 versehen, in die eine Fixierschraube 32 mit ihrem Außengewinde 34 eingeschraubt ist. Die Fixierschraube weist ein erstes Antriebsprofil 36 für den Eingriff eines Drehwerkzeugs (nicht gezeigt) auf.
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Wie aus der in 2 gezeigten Schnittdarstellung hervorgeht, erstreckt sich der Schraubenkopf 38 in eine Schraubenkopfaufnahme 40 des Kopfgehäuses 16 hinein. In der Schraubenkopfaufnahme 40 ist ein Spannring 42 angeordnet. Der Spannring 42 ist mit dem Schraubenkopf 38 verrastet und umgreift diesen um den Schraubenkopf 38 im Kopfgehäuse 16 axial lagegesichert zu halten. Zu beachten ist, dass der gezeigte Spannring 42 auch mit entgegengesetzter Ausrichtung im Kopfgehäuse angeordnet werden kann.
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Der Schraubenkopf 38 ist teilweise sphärisch ausgebildet und liegt an einer Schraubenkopfanlagefläche 44 des federelastischen Spannrings 42, die in einer zum Schraubenkopf 38 komplementären Weise sphärisch gekrümmt ist, formschlüssig an. Dadurch kann das Kopfgehäuse mitsamt dem Spannring relativ zum Schraubenkopf polyaxial verschwenkt bzw. verdreht werden, um den Fixierstab interaoperativ in der Fixierstabaufnahme zu positionieren.
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Die Schraubenkopfaufnahme 40 des Kopfgehäuses 16 ist in einer zur Längsachse 18 des Kopfgehäuses radialen Richtung von einem ersten und einem zweiten Innenwandlängsabschnitt 46, 48 begrenzt und weist eine untere Öffnung 50 auf.
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Die Schraubenkopfaufnahme weist im Bereich des ersten Innenwandlängsabschnitts 46 einen freien Durchgangsquerschnitt auf, der das Aufweiten des Spannrings 42 beim Ein- bzw. Durchführen des Schraubenkopfs in/durch den Spannring 42, d. h. beim Verrasten des Schraubenkopfs 38 mit dem Spannring 42, erlaubt.
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Der zweite Innenwandlängsabschnitt 48 grenzt öffnungsseitig an den ersten Innenwandlängsabschnitt 46 an und erstreckt sich in Richtung der Öffnung 50 der Schraubenkopfaufnahme 40. Dieser zweite Innenwandlängsabschnitt 48 ist zur Längsachse des Kopfgehäuses schräg verlaufend angeordnet, so dass sich der Durchgangsquerschnitt der Schraubenkopfaufnahme Richtung der Öffnung 50 konisch verjüngt. Dadurch kann ein erneutes Aufweiten des Spannrings nach dessen Verrasten auf/mit dem Schraubenkopf im Wesentlichen verhindert bzw. gesperrt werden, so das der Schraubenkopf im Spannring dauerhaft gesichert ist.
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Der Spannring 42 ist durch einen mit 52 bezeichneten Seitenwandvorsprung des Kopfgehäuses 16 gegenüber einem öffnungsseitigen axialen Entfernen aus der Schraubenkopfaufnahme 40 des Kopfgehäuses 16 gesichert.
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Der Fixierstab 24 ist über ein hülsenartiges Druckglied oder Inlay 54 am Schraubenkopf 38 der Pedikelschraube 12 abgestützt.
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Der Gewindeschaft 14 der Pedikelschraube 12 kann als Hohlschaft ausgebildet sein und eine oder mehrere seitliche Ausführungsöffnungen 56 aufweisen, die das Einbringen von Fremdmaterial in ein den Gewindeschaft 14 umgebendes Knochengewebe erlauben.
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Am Schraubenkopf ist ein zweites Antriebsprofil 36 für ein Drehwerkzeug ausgebildet, mit dessen Hilfe die Pedikelschraube 12 in den Pedikel oder den Wirbelkörper eines Wirbels (nicht gezeigt) eingedreht bzw. aus diesem wieder herausgedreht werden kann. Das zweite Antriebsprofil 36 kann beispielsweise als Innensechskant ausgeführt sein.
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Wie aus der ausschnittsweisen Schnittdarstellung des Pedikelschraubensystems 10 in 3 hervorgeht, liegt der Spannring 42 in der Montagestellung des Pedikelschraubensystems, d. h. bei fest eingespanntem Fixierstab, mit seinem Oberflächenlängsabschnitt 58 am zweiten Innenwandlängsabschnitt 58 der Schraubenkopfaufnahme 40 des Kopfgehäuses 16 an. Zu beachten ist, dass der Spannring 42 allein durch den Schraubenkopf 38 gegen den konischen zweiten Innenwandlängsabschnitt 48 des Kopfgehäuses 16 gepresst wird.
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Zwischen dem Spannring 42 und dem Inlay 54 ist ein radial verlaufender Spalt 60 ausgebildet, der den Schraubenkopf 38 vollständig umgreift. Durch diesen Spalt 60 ist der Spannring 42 vom Inlay 54 entkoppelt, so dass der Spannring 42 selbsttätig – und dies unabhängig von Maßtoleranzen des Schraubenkopfs 38 bzw. des Inlays 54 – seine jeweils optimale Raststellung auf dem Schraubenkopf 38 finden kann. Das Inlay 54 kann an seiner dem Schraubenkopf 38 zuweisenden Anlagefläche 62 griffelt bzw. gezahnt ausgeführt sein, um sich im Material des Schraubenkopfs 38 ggf. verkrallen zu können, wie dies in 3 gezeigt ist.
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4 zeigt das Pedikelschraubensystem 10 in einer explodierten Darstellung seiner Bauteile. Das Inlay 54 der Pedikelschraube 12 weist eine sattelförmige Aufnahme 64 für den Fixierstab 24 auf.
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Der Spannring 42 ist ringförmig geschlossen und als ein Wellenring ausgeführt, der in einer zur Ringmittelachse 66 radialen Richtung federelastisch aufgeweitet werden kann.
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Der ringförmig geschlossene Wellenring ist in 5 in einer freigestellten Detailansicht gezeigt. Der Wellenring weist (in Umfangsrichtung) erste Ringabschnitte 68 auf, die – bezogen auf die Ringmittelachse 66 – in einer zur Ringmittelachse 66 orthogonal ausgerichteten gemeinsamen Ringebene 70 (= Ringbasis) angeordnet sind. Die ersten Ringabschnitte 68 sind in Umfangsrichtung des Wellenrings voneinander beabstandet angeordnet und über bogen- bzw. schlaufenförmige zweite Ringabschnitte 72 miteinander verbunden. Diese zweiten Ringabschnitte 72 erstrecken sich von der Ringebene 70 bzw. den ersten Ringabschnitten 68 zur selben Seite der Ringebene 70 in axialer Richtung weg. Die ersten und die zweiten Ringabschnitte 68, 72 sind somit in Umfangsrichtung des Spannrings 42 abwechselnd hintereinanderliegend angeordnet.
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An den ersten Ringabschnitten 68 kann, wie dies in 5 gezeigt ist, jeweils eine Rastzunge 74 zum Verrasten des Schraubenkopfs im Spannring 42 angeordnet sein. Die Rastzungen 74 und die bogenförmigen zweiten Ringabschnitte 72 sind zusätzlich zur radialen Aufweitbarkeit des Wellenrings in einer zur Ringmittelachse 66 radialen Richtung gegenüber den ersten Ringabschnitten 68 federelastisch nach außen auslenkbar, um dadurch eine nochmals weiter vereinfachte axiale Passage des Schraubenkopfs mit seiner Äquatorialebene zu ermöglichen.
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Die Rastzungen 74 und die bogenförmigen zweiten Ringabschnitte 72 können eine einheitliche axiale Länge L aufweisen, wie dies in 5 gezeigt ist, oder sich in Ihrer axialen Länge voneinander unterscheiden.
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Wie aus der in 6 gezeigten perspektivischen Ansicht des Wellenrings hervorgeht, sind die Rastzungen 74 sowie die bogenförmigen zweiten Ringabschnitte 72 jeweils mit abgeschrägten Führungsflächen (Einführrampen) 76 zum erleichterten Einführen des Schraubenkopfs 38 in den Spannring 42 versehen. Der wellenförmige Spannring 42 kann entgegen der in 4 gezeigten Darstellung auch andersherum im Kopfgehäuse der Pedikelschraube angeordnet werden. Die abgeschrägten Führungsflächen 76 sind in diesem Fall innenseitig an den ersten Ringabschnitten 68 des Spannrings 42 ausgebildet.
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Der Spannring kann insgesamt aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen.
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Nachstehend wird die Funktionsweise des Pedikelschraubensystems 10 bzw. der Pedikelschraube 12 unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläutert:
Der Gewindeschaft 14 wird in einem ersten Schritt in einen Pedikel eines Wirbelkörpers eingeschraubt. Nachfolgend wird das Kopfgehäuse mit dem Kugelkopf des Gewindeschafts 14 verrastet. Dazu wird der Schraubenkopf 38 über die Öffnung 50 der Schraubenkopfaufnahme 40 in axialer Richtung in die Schraubenkopfaufnahme 50 eingeführt. Sobald der Schraubenkopf 38 den als Wellenring ausgebildeten Spannring 42 kontaktiert, wird dieser unter Führung des Schraubenkopfs 38 an den schrägen Führungsflächen 76 durch den Schraubenkopf elastisch aufgeweitet. Dabei können die Rastzungen 74 und die zweiten Ringabschnitte 72 relativ zu den ersten Ringabschnitten 68 des Spannrings radial nach außen elastisch ausgelenkt werden, bis der Schraubenkopf mit seiner Äquatorialebene die freien Enden der Rastzungen 74 und der zweiten Ringabschnitte 72 passiert hat. Der Spannring 42 verformt sich nach dem axialen Durchtritt der Äquatorialebene des Schraubenkopfs 38 aus dieser aufgeweiteten Stellung selbsttätig in Richtung seiner Ausgangsstellung elastisch zurück und legt sich dabei mit seiner Schraubenkopfanlagefläche 44 formschlüssig am sphärischen Schraubenkopf 38 an. Der Spannring 42 bewegt sich (rutscht) dabei selbsttätig axial in Richtung auf die Öffnung 50 der Schraubenkopfaufnahme 40 in seine Raststellung am Schraubenkopf 38.
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Das über den Spannring 42 mit dem Schraubenkopf 38 verrastete Kopfgehäuse 16 kann nach dem Einschrauben des Gewindeschafts 14 in einen Pedikel eines Wirbelkörpers mit seiner Fixierstabaufnahme 22 auf den darin aufzunehmenden Fixierstab 24 ausgerichtet werfen. Nachfolgend wird der Fixierstab 24, beispielsweise mittels eines am Kopfgehäuse 16 angekoppelten Repositionsinstruments (nicht gezeigt) zwischen die beiden Wandschenkel 26 der Fixierstabaufnahme 22 bewegt. Die Fixierschraube 32 wird in einem nachfolgenden Schritt in die Innengewindesegmente 30 der beiden Wandschenkel 26 eingeschraubt, um den Fixierstab 24 innerhalb der Fixierstabaufnahme 22 in Richtung auf den Schraubenkopf 38 abzusenken.
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Beim Festziehen der Fixierschraube 32 in den Innengewindesegmenten 30 der beiden Wandschenkel des Kopfgehäuses 16 wird der Fixierstab 24 gegen das Inlay 54 und dieses wiederum gegen den Schraubenkopf 38 gespannt. Der Schraubenkopf 38 stützt sich mittels des mit dem Schraubenkopf verrasteten Wellenrings 24 an dem konischen zweiten Innenwandlängsabschnitt 48 der Schraubenkopfaufnahme 40 des Kopfgehäuses 16 ab. Zu beachten ist dabei, dass der Spannring 24 durch den Schraubenkopf 38 ggf. minimal aufgeweitet werden kann, bis dieser außenseitig vollumfänglich am zweiten Innenwandlängsabschnitt 48 des Kopfgehäuses 16 anliegt und abgestützt ist. Der Spannring 42 wird mit anderen Worten zwischen dem Schraubenkopf 38 und dem konischen zweiten Innenwandlängsabschnitt 48 des Kopfgehäuses 16 geklemmt. Dadurch wird einerseits der Fixierstab 24 in der Fixierstabaufnahme 22 des Kopfgehäuses 16 lagestabil festgesetzt und andererseits die polyaxiale Beweglichkeit des Kopfgehäuses 16 und des Schraubenkopfs 38 relativ zueinander vollständig aufgehoben.
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Für eine ggf. erforderliche Lagekorrektur des Fixierstabs 24 innerhalb der Fixierstabaufnahme 22 des Kopfgehäuses 16 bzw. einer Lagekorrektur des Kopfgehäuses 16 relativ zum Schraubenkopf 38 muss die Fixierschraube 32 lediglich erneut gelöst und nach der Lagekorrektur wieder (mit einem ggf. vorgegebenen Soll-Drehmoment) in den Innengewindesegmente 30 der beiden Wandschenkel 26 eingeschraubt werden.
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In den 7 bis 9 ist ein weiteres Pedikelschraubensystem 10 gezeigt, bei dem diejenigen Bauteile, die den Bauteilen des vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 6 gezeigten Pedikelschraubensystems entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Pedikelschraubensystem 10 unterscheidet sich von dem vorstehend erläuterten Pedikelschraubensystem 10 im Wesentlichen in der Ausgestaltung des ringförmig geschlossenen Spannrings 42 Der Spannring 42 ist im Gegensatz zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nicht als ein Wellenring ausgebildet, sondern weist eine ringförmig geschlossene Ringbasis 42a auf, an der mehrere Rastzungen 74 zur verrasteten Aufnahme des Schraubenkopfs 38 angeordnet sind.
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Wie aus 8 hervorgeht, liegt der Spannring 42 im montierten Zustand des Pedikelschraubensystems 10, in dem der Fixierstab 24 in der Fixierstabaufnahme 22 des Kopfgehäuses 16 fest eingespannt ist, mit seinem konischen Oberflächenlängsabschnitt 58 am dazu korrespondierend ausgeformten zweiten Innenwandlängsabschnitt 48 der Schraubenkopfaufnahme 40 vorgespannt an. Der Spannring 42 ist im Montagezustand unter Ausbildung des Spalts 60 von dem Inlay 54 axial beabstandet.
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Gemäß der ausschnittsweisen Detaildarstellung des Pedikelschraubensystems 14 in 9 weist der Spannring 42 zwischen der ringförmig geschlossenen Ringbasis 42a und den Rastzungen 74 eine Ringnut 78 auf. Diese Ringnut 78 bedingt einen materialgeschwächten Ansatz der Rastzungen 74 an der Ringbasis, wodurch diese gegenüber der Ringbasis 42a mit einem geringen Kraftaufwand in einer zur Ringmittelachse 66 radialen Richtung nach außen federelastisch auslenkbar sind. Dadurch kann die Äquatorialebene des Schraubenkopfs die Rastzungen in axialer Richtung vereinfacht passieren. Die Ringnut 78 überdeckt die Äquatorialebene des Schraubenkopfs 38 in radialer Richtung.
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In den 10 und 11 ist der Spannring 42 jeweils in einer freigestellten Ansicht gezeigt. Die Rastzungen 74 sind jeweils mit den vorstehend erläuterten angeschrägten Führungsflächen 76 für den Schraubenkopf 38 versehen, so dass dieser vereinfacht in den Spannring 42 eingeführt werden kann. Die Rastzungen 74 sind an der Ringbasis 42a in Umfangsrichtung des Spannrings 42 voneinander regelmäßig beabstandet hintereinander aufgereiht angeordnet. Die Ringbasis 42a des Spannrings 42 weist eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche 80 auf, die über eine vorzugsweise gerundete Kante 82 mit dem konischen Oberflächenabschnitt 58 des Spannrings 42 verbunden ist.
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Der Spannring 42 kann insgesamt aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen.
