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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind verschiedene Osteosynthesevorrichtungen zur Versorgung der Wirbelsäule, wie beispielsweise Pedikelschrauben, bekannt. Solche Osteosynthesevorrichtungen werden dafür verwendet Wirbelsäulenfehlstellungen zu korrigieren oder Frakturen zu stabilisieren, indem die Osteosynthesevorrichtungen in den Wirbelknochen eingebracht und befestigt werden und dann über Längsstäbe, oder sogenannten Verbindungsstäbe, miteinander verbunden werden, um die Wirbel in einer gewünschten Stellung zu fixieren. Dabei werden die Längsstäbe mit Hilfe von Madenschrauben an den Osteosynthesevorrichtungen montiert und rutschfest fixiert. Als Osteosynthesevorrichtungen kommen vorzugsweise Pedikelschrauben zum Einsatz, die einen Knochenanker besitzen, welcher polyaxial mit einem Gabelkopf verschwenkbar gelagert ist und bei fixierter Madenschraube winkelstabil ist. Als Knochenanker kommen vorzugsweise Knochenschrauben mit einem Kugelkopf zum Einsatz. Regulär werden Osteosynthesevorrichtungen mit Knochenanker und Gabelkopf so montiert, dass der Knochenanker von proximal kommend in den Gabelkopf und der Knochenankerschaft durch die distale Öffnung des Gabelkopfes geführt wird. Das funktioniert nur, wenn der äußere Durchmesser des Knochenankerschafts kleiner ist als der Kugelkopfdurchmesser des Knochenankers und der äußere Durchmesser des Knochenankerschafts kleiner ist als der Durchmesser der distalen Öffnung des Gabelkopfes. Problematisch ist die Montage, wenn der äußere Durchmesser des Knochenankerschafts größer ist als der Öffnungsdurchmessers der Gabelkopfes und/oder des Kugelkopfdurchmesser des Knochenankers.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der
US20060200128A1 oder
US2020121367A1 ein Aufbau einer Pedikelschraube bekannt, bei der der Gabelkopf von distal kommend mit einem Knochenanker montiert werden kann. Hierbei ist der Gabelkopf mehrteilig aufgebaut und besitzt eine Art Spannkäfig oder Spannzange am distalen GabelkopfBereich. Oft sind drei oder mehr Bauteile notwendig. Ein mehrteiliger Aufbau eines Knochenankers wirkt sich nachteilig bezüglich der mechanischen Stabilität und maximalen Belastbarkeit aus. Eine Überlastung kann zur Demontage und damit zum frühzeitigem Implantatversagen führen. Aus Fertigungssicht müssen die engen Toleranzen aller Bauteile eingehalten und stets kontrolliert werden. Dies macht die Herstellung aufwendig und kostenintensiv. Ein einteiliger Aufbau des Gabelkopfs ist deshalb erstrebenswert. Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Pedikelanker (
DE102018102173B3 ) bekannt, die temporär verriegelbar sind und somit ein erweitertes Anwendungssprektrum bei der Versorgung von Wirbelsäuleninstabilitäten erlauben. Eine solche Anordnung ist technologisch und aus Sicht der Herstellung aufwendig und kostenintensiv. Erstrebenswert ist es deshalb, so wenig wie möglich Bauteile vorzusehen, eine temporäre Klemmbarkeit zu implementieren, die Montageschritte zu reduzieren und gleichzeitig die Herstellkosten zu optimieren.
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Darstellung der Erfindung
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Dies wird durch die erfindungsgemäße Osteosynthesevorrichtung gelöst. Die Osteosynthesevorrichtung besteht aus einem in der Seitenansicht u-förmigen Gabelkopf, der in proximaler Richtung zwei Gabelschenkel mit einem innenliegenden Gewinde aufweist, und darin ein Verbindungsstab aufgenommen werden kann, und in dem innenliegenden Gewinde eine Madenschraube geführt ist, und der Gabelkopf lösbar mit einem Knochenanker verbunden ist, und der Knochenanker schwenkbar im Kugelsitz des Gabelkopfs gelagert ist, wobei der Gabelkopf am Kugelsitzbereich nach distal offene Schlitze aufweist und dadurch wenigstens ein auslenkbarer Schenkel ausgebildet ist. Der oder die Schenkel sind im Kontakt mit einer Außenfläche des Knochenankerkopfes, wobei der wenigstens eine Schenkel eine Außenwandung und eine Innenwandung aufweist, die an wenigstens einer Stelle so miteinander verbunden sind, dass beim Anziehen der Madenschraube, ein Gegeneinanderdrücken von Außenwandung und Innenwandung von proximaler nach distaler Richtung erzeugt wird, so dass eine Druckspannung in der Außenwandung und eine Zugspannung in der Innenwandung entsteht, wodurch der wenigstens eine auslenkbare Schenkel gegen den Außenumfang des Kugelkopfs gezwungen wird und dadurch der Kugelkopf des Knochenankers winkelstabil im Gabelkopf durch die resultierende Kompressionskraft klemmt.
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Des Weiteren ist der Gabelkopf dazu auch geeignet unterschiedlichen Stabdurchmesser aufzunehmen.
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Als Knochenanker kommen vorzugsweise Knochenschrauben zum Einsatz, die mit einem Knochen verschraubbar sind. Es sind aber auch Haken, Klemmen, Nägel und andersartig gestaltete Knochenanker anwendbar. Die wesentlichen Merkmale des Knochenankers sind ein kugelähnlicher Kopf, ein Halsbereich und ein Bereich, welcher im oder am Knochen verankert oder befestigt werden kann.
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Durch eine entsprechende Anordnung der Außen- und Innenwandung der auslenkbaren Schenkel, sind die Knochenanker durch Aufsetzen bzw. Aufpressen relativ einfach mit dem Gabelkopf montierbar. Durch ein Hilfsmittel, wie beispielsweise einem Löse-Instrument, ist der Knochenanker auch wieder entfernbar. Damit kann die erfindungsgemäße Osteosynthesevorrichtung modular vom Anwender konfiguriert und im Operationssaal zu einem späteren Zeitpunkt, als der der Fertigung, zusammengesetzt werden. Vorteil ist, dass einerseits größere Knochenanker, d.h. Knochenanker mit einem größeren Außendurchmesser, als der distale Innendurchmesser des Gabelkopfes montiert werden können. Andererseits kann das Knochenanker-Portfolio minimalisiert werden, da der Anwender Gabelkopf und Knochenanker während der Operation mit einander kombinieren kann, anstatt auf ein vorgefertigtes übergroßes Portfolio zurückzugreifen. Ein solches Portfolio muss beim Anwender vorrätig sein und somit ist deutlich mehr Kapital gebunden, als es die erfindungsgemäße modulare Version erfordern würde.
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Wie bereits geschildert, kann die Osteosynthesevorrichtung relativ einfach montiert werden, indem der Knochenanker in den Gabelkopf von distal kommend eingeklickt wird. Wird nun ein Verbindungsstab eingelegt, welcher dann im Anschluss mit der Madenschraube fixiert und mit Kraft beaufschlagt wird, entsteht ein Klemmeffekt im Gabelkopf, so dass der Knochenanker im Gabelkopf insbesondere Kugelsitz fixiert beziehungsweise geklemmt wird. Die Klemmung wird dadurch initialisiert, das der Verbindungsstab auf wenigstens ein äußeres Stabauflager drückt und somit die Außenwandung mit einer Druckkraft beaufschlagt und Druckspannungen entlang der Außenwandung abgeleitet werden, die wiederum in Zugspannungen der Innenwandung resultieren und dadurch ein Gegeneinanderziehen erzeugt wird und dieses Gegeneinanderziehen eine nach radial innen gerichtete Bewegung des auslenkbaren Schenkels generiert. Die nach radial innen gerichtete Bewegung des auslenkbaren Schenkels wird durch den Kugelkopf begrenzt, wodurch keine Bewegung entsteht sondern eine Klemmkraft entsteht.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform ist es möglich den Klemmeffekt über einen Vorsprung beziehungsweise Kontaktstelle an der Außenwandung einzuleiten ohne dass der Verbindungsstab oder die Madenschraube vorhanden sind. Da es sich nicht um eine finale Klemmung mit eingelegtem Verbindungsstab handelt, nennt sich diese Art der Klemmung, temporäre Klemmung. Mit der temporären Klemmung ist es für den Anwender möglich, während der Operation eine polyaxiale Schraube in einer gewünschten Winkelstellung in eine monoaxiale Schraube zu konvertieren. Das heißt, es sind alle rotatorischen Freiheitsgrade einer polyaxialen Schraube temporär gesperrt. Die Schraube verhält sich monoaxial. Damit kann der Anwender nun den zu behandelten Wirbel translatorisch als auch rotatorisch solange manipulieren, bis er in der gewünschten Endstellung einen Verbindungsstabe einlegt und mit der Madenschraube fixiert. Mit einer polyaxialen Schraube sind solche Korrektionsmanöver nicht möglich, da eine von Patienten-seitig außen initiierte Korrektionsmanöver in einer freien Bewegung des polyaxial- Kugel-Gelenks resultiert und somit nicht an den Wirbel weitergeleitet wird. Dies funktioniert nur mit deaktivierten rotatorischen Freiheitsgraden im Kugelgelenk, also temporär geklemmt ist.
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Bei der Verspannung der Außenwandung gegen die Innenwandung entsteht eine hohe elastische Verformung der Wandungen, wobei diese Spannung feder-ähnlich aufrechterhalten bleibt. Dies hat den großen Vorteil, dass wenn sich bei einer Überbeanspruchung der geklemmte Knochenanker bewegen sollte, sich die Verklemmung nicht lockert, sondern in der erzwungenen Neustellung denselben Widerstand der Verklemmung wiederherstellt. Herkömmliche Pedikelschrauben erfahren bei einer Überbeanspruchung einen Mikro-Versatz zwischen den Komponenten, was zu einem sofortigen Spannungsabbau führt und die polyaxiale Verbindung sich dadurch lockert, denn sie besitzen keine federelastischen Komponenten.
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Weiterer Vorteil dieser Anordnung aus Innenwandung und Außenwandung sowie der Verbindungsstelle ist, dass dieses Krafteinleitungsmanöver auch umgekehrt anwendbar ist. Das heißt, mit dem umgekehrten Krafteinleitungsmanöver ist ein Öffnen des Kugelsitz-Bereichs des Gabelkopfes möglich. Dadurch ist es möglich den Knochenanker aus dem Gabelkopf wieder zu entfernen. Hierfür ist allerdings ein Hilfsmittel wie beispielsweise ein chirurgisches Instrument notwendig. Das umgekehrte Krafteinleitungsmanöver zum Öffnen des Gabelkopfes funktioniert nur ohne Verbindungsstab. Hierfür müssen an anderen Kanten beziehungsweise Vorsprünge Kräfte eingeleitet werden, um das entgegengesetzte Krafteinleitungsmanöver durchführen zu können. Eine genaue Verortung dieser Kanten beziehungsweise Vorsprünge befindet sich in den Abbildungen.
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Im unbelasteten Zustand und beim Klemmen des Gabelkopfes ist der Durchmesser der distalen Gabelkopföffnung kleiner als der Durchmesser des Kugelkopfes des Knochenankers. Wird das Manöver zum Öffnen des Gabelkopfes eingeleitet ist der Durchmesser der distalen Gabelkopföffnung gleich oder größer als der Durchmesser des Kugelkopfes. Dadurch kann der Knochenanker aus dem Gabelkopf entfernt werden.
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In Umfangsrichtung sind mindestens zwei schlitze notwendig, um einen auslenkbaren Schenkel zu formen. Wobei es natürlich sinnvoll ist am Gabelkopf mehr als einen auslenkbaren Schenkel vorzusehen. Die Schlitze gehen von radial innen nach radial außen durch die Innenwandung und durch die Außenwandung und durchtrennen ebenfalls die Verbindungsstelle. Dabei kann die Schlitzhöhe der Innenwandung und die Schlitzhöhe der Außenwandung eine unterschiedliche sein. Optimalerweise sind die Schlitze in proximaler Richtung abgerundet. Nach distal hin sind die Schlitze offen. Durch die Schlitzbreite ist das Maximum einer nach radial inwärts gerichtete Bewegung der auslenkbaren Schenkel zu begrenzen. Denn durch die Schlitzbreite werden indirekt Kontaktstellen zwischen den auslenkbaren Schenkeln definiert, welche wiederum eine Bewegungseinschränkung und damit das Maximum der Inwärts-Bewegung bestimmen. Es kann vorteilhaft sein, dass die Schlitze in Umfangsrichtung unsymmetrisch angeordnet sind. Eine unsymmetrische Anordnung der Schlitze begünstigt den Kraftfluss von den äußeren Stabauflagern zu den abgewandten Bereichen der proximalen Außenwandung.
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Am proximalen Gabelkopfbereich ist eine umlaufene Nut mit einem hakenähnlichen Profil vorgesehen, die einen Hintergriff für ein Instrument bereitstellt. Stellvertretend sind andersartig gestaltete Nutprofile oder auch andere Haltemerkmale wie z.B. Öffnungen denkbar, die einen Hintergriff für ein Instrument bereitstellen.
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Am proximalen Ende des Gabelkopfs können sich weitere und lösbare Abschnitte mit einem Gewindebereich befinden, die eine Reposition des Verbindungsstabs erlauben. Es ist auch denkbar, dass eine durch zwei längere Schenkel ausgebildeter hülsenähnlicher Zugang vorgesehen ist, wie es für den minimal-invasiven Zugang zum Einsatz kommt. Dabei können die lösbaren Schenkelverlängerungen optional am proximalen Ende miteinander verbunden sein. Mit lösbarer Verbindung sind beispielsweise Sollbruchstellen gemeint, die dazu geeignet sind die Verlängerungen nach final fixiertem Verbindungsstab zu entfernen.
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Als Material eignen sich alle metallischen Legierungen, die als orthopädischer Implantatwerkstoff bekannt und akzeptiert sind. Dazu gehören beispielsweise Titan-, Cobalt-Chrom und Edelstahllegierungen. Die herkömmliche Herstellung des Gabelkopfes mit der miteinanderverbundenen Außenwandung und Innenwandung, damit die Schenkel ausgebildet werden, ist derzeit nicht oder nur unter höchsten technologischen Aufwand möglich. Deshalb stellt die additive Fertigung das Mittel der Wahl dar. Somit kann der Gabelkopf insgesamt einstückig aufgebaut werden. Additive Fertigungen von metallischen Legierungen, oder auch 3D-Druck genannt, greifen auf das Laser- oder Elektronenstrahl-Schmelzverfahren zurück.
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Der Langzeit-Erfolg eines 3d-gedruckten Implantats ist stark von seiner Nachbehandlung abhängig. Eine gezielte Wärmebehandlung und Oberflächenbehandlung sind enorm wichtig. Hierzu ist einschlägige Literatur verfügbar, die die Zusammenhänge der Nachbehandlungen darlegen. Aufgrund des schlecht zugänglichen Spalts zwischen der Außen- und Innenwandung ist ein Schleif- und Strahlverfahren nicht zielführend. Hier kann mit Hilfe des chemischen Ätzens, welches optional durch eine galvanische Spannung und/oder durch mechanische Stimulation unterstützt werden kann, eine entsprechende Reduktion der Oberflächenrauigkeit erzielt werden. Ziel ist es den Spalt zwischen Außenwandung und Innenwandung von den unvollständig verschweißten Partikeln zu befreien, da hier Zugspannungen auftreten und Mikro-Kerben, die durch die unvollständig-verschweißten Partikel entstehen, eine Schwächung der Dauerfestigkeit bedeuten können.
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Bei der Herstellung mit einem 3d-Druck-Verfahren sind einige Design-Parameter zu berücksichtigen. Einerseits muss eine Mindestwandstärke aller Strukturen von mindestens 0,1mm oder besser von noch mindestens 0,3mm eingehalten werden und andererseits müssen Spalte oder Schlitze mit einer Spaltdicke von mindestens 0,1mm, oder besser von mindestens 0,3mm aufweisen, damit beim additiven Herstellen, der Spalt auch offenbleibt und sich nicht unbeabsichtigt verschließt.
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Figurenliste
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- 1 eine Schrägansicht zweier erfindungsgemäßer Osteosynthesevorrichtungen, die mit einem Verbindungsstab verbunden sind,
- 2 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Osteosynthesevorrichtung,
- 3a eine Schrägdarstellung von distal eines Gabelkopfes,
- 3b eine Seitenansicht des Gabelkopfes,
- 3c eine Schnittdarstellung von 3b,
- 3d eine Seitenansicht des Gabelkopfes, die orthogonal zur Seitenansicht 3b erstellt wurde,
- 3e eine Schnittdarstellung, die aus 3d generiert wurde,
- 3f eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform mit zusätzlichen Verbindungsstegen,
- 3g eine alternative Ausgestaltungsform des Gabelkopfes, wobei die beiden Gabelschenkel proximal miteinander verbunden sind,
- 4 Schnittdarstellung der Osteosynthesevorrichtung, im durch die Madenschraube erzwungenen belasteten Zustand. Dargestellt ist der resultierende Kraft-Fluss,
- 5 Schnittdarstellung im umgekehrt belasteten Fall, wenn der Gabelkopf distal geöffnet wird,
- 6a Schrägansicht einer alternativen Ausführungsform der Osteosynthesevorrichtung,
- 6b Schnittdarstellung von 6a.
- 7a zeigt die alternative Ausführungsform aus 6a in Verbindung mit einem Instrument für die temporäre Verklemmung.
- 7b zeigt 7a, allerdings mit ausgeblendeter äußerer Hülse des Instruments, damit die innere Instrumentenhülse einsehbar ist.
- 7c illustriert eine Schnittansicht von 7b.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Beschrieben wird eine Osteosynthesevorrichtung (1), zur Behandlung der Wirbelsäule, wobei mehr als eine Osteosynthesevorrichtung (1) eingesetzt wird, um ein oder mehr Wirbel mit Hilfe von Verbindungsstäben (30) miteinander zu verbinden und somit die Wirbelsäule zu stabilisieren (1).
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Für die Osteosynthesevorrichtung (1), insbesondere für den Gabelkopf (10) sind raumzuweisende Koordinatenreferenzen definiert, wie zum Beispiel die proximale Richtung (101), die distale Richtung (102), die sich entlang einer Zentralachse (103) ausdehnen. Von der Zentralachse (103) nach außen abgehend definiert die radiale Ausbreitung (104) und die umfängliche Ausbreitung (105) ist durch einen konstanten Radius und einen variablen Umfangswinkel definiert (2).
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Die Osteosynthesevorrichtung (1) besitzt dabei einen in der Seitenansicht u-förmigen Gabelkopf (10), der in proximaler Richtung (101) zwei Gabelschenkel (111, 112) mit einem innenliegenden Gewinde (113) aufweist, und darin ein Verbindungsstab (30) aufgenommen werden kann, und in dem innenliegenden Gewinde (113) eine Madenschraube (20) geführt ist, und der Gabelkopf (10) lösbar mit einem Knochenanker (40) verbunden ist (1 und 2), und der Knochenanker (40) schwenkbar im Kugelsitz (13) Gabelkopf gelagert (10) ist, wobei der Gabelkopf (10) am Kugelsitzbereich (13) nach distal offene Schlitze (12, 121, 122, 123) aufweist und dadurch wenigstens ein auslenkbarer Schenkel (14) ausgebildet ist (3a). Wobei der Knochenanker (40), einen Kopf (41), eine Werkzeugansatzstelle (42), einen Halsbereich (43) sowie ein optionales Knochengewinde (44) besitzt. Der Kopf (41) ist durch eine kugelähnliche Außenfläche (411) charakterisiert, welche durch einen Durchmesser (412) beschreibbar ist. Die Madenschraube (20) besitzt eine Werkzeugansatzstelle (21), ein Außengewinde (23) und eine distale Kontaktfläche (22), welche im montierten Zustand in Kontakt zum Verbindungsstab (30) steht. Vorzugsweise besitzt das Außengewinde (23) der Madenschraube (20) einen Hinterschnitt, so dass beim Anziehen der Madenschrauben die beiden Gabelkopfschenkel (111 und 112) sich nicht nach außen verformen.
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Der oder die auslenkbaren Schenkel (14) weisen jeweils eine Außenwandung (141) und eine Innenwandung (142) auf, die an wenigstens einer Stelle (143) miteinander verbunden sind (3b, 3c, 3d und 3e). Vorzugsweise ist diese Verbindung (143) einstückig ausgebildet. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn diese Verbindungstelle (143) am freien Endbereich (1431) des auslenkbaren Schenkels (14) liegt, um die Auslenkbarkeit des Schenkels zu maximieren. Zwischen der Innenwandung (142) und der Außenwandung (141) befindet sich ein Spalt (149) welcher sich umfänglich (105) ausbildet. Das distale Ende des Spalts (149) mündet in mindestens einem Radius (1432) an der Innenwandung (142). Diese Stelle wird größeren Zugspannungen ausgesetzt, wobei ein Radius (1432) vorteilhaft für die bessere Verteilung der Belastungen innerhalb der Wandungen ist. Die Innenseite der Innenwandung (142) ist so geformt, dass sie den Kugelkopf (41) des Knochenankers (40) abschnittsweise umgibt und an der Kugelkopfaußenfläche (411) anliegt. Des Weiteren ist der eine auslenkbare Schenkel (14) durch Schlitze (12) wenigstens abschnittsweise getrennt, und die Schlitze (12) trennen dabei Teile der Außenwandung (121, 141), Teile der Innenwandung (122, 142) und Teile der Verbindungsstelle (123, 143). Die Schlitze (12) verlaufen dabei von radial innen (122) nach radial außen (121), so dass die Innenwandung (142) und Außenwandung (141) und die Verbindungsstelle (143) Schlitze (121, 122, 123) besitzen. Für die Umverteilung von Druck- und Zugspannungen kann es vorteilhaft sein, dass die Schlitze (121) der Außenwandung (141) eine andere Höhe aufweisen als die Schlitze (122) der Innenwandung (142).
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Für die Festlegung der mechanischen Eigenschaften des Gabelkopfs und des Klemmvermögens kann es vorteilhaft sein, wenn die Wandstärke der Außenwandung (141) dicker als die der Innenwandung (142) ist. Dabei soll die Innenwandung (142) mindestens eine geringste Wandstärke von 0,3mm und einen maximale Wandstärke von 1,5mm, insbesondere von 0,4mm bis maximal 1,0mm, aufweisen. Des Weiteren hat es einen mechanischen Vorteil, wenn die Außenwandung (141) des auslenkbaren Schenkels (14) sich von proximal (101) nach distal (102) zumindest abschnittsweise verjüngt. Dies kann auch dadurch begünstigt werden, wenn die Innenwandung (142) des auslenkbaren Schenkels (14) sich von proximal (101) nach distal (102) zumindest abschnittsweise verjüngt. Des Weiteren ist der proximale Bereich (146) der Außenwandung (142) den Gabelkopf (10) voll umschließend ausgeformt und endet unterhalb des proximalen Endes des Gabelkopfs (11). Ferner besitzt der erfindungsgemäße Gabelkopf (10) eine zentrale Öffnung (15), durch die Einschraubinstrument durchgeführt werden kann, mit welchem der Knochenanker (40) und die Werkzeugansatzstelle (42) mit einem Drehmoment beaufschlagt werden kann. Der Gabelkopf besitzt mindestens zwei Stabauflager, mindestens ein inneres (151) als auch mindestens ein äußeres Stabauflager (17).
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3e zeigt ferner, dass die Innenwandungen (142) der auslenkbaren Schenkel (14) von distal kommend über dem Kugelsitz (13) sich vereinen und den proximalen Bereich (147) und die Gabelschenkel (11, 111, 112) ausbilden.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform kann es vorteilhaft sein, wenn die Außenwandung (141) und Innenwandung (142) des auslenkbaren Schenkels (14) durch weitere Streben oder Stützen (144) mit einander verbunden sind (3f). Damit kann der Kraft-Umleitungs-Effekt, d.h. die Auslenkbewegung des Schenkels (14) verstärkt werden. Vorteilhaft ist, wenn diese Streben biegeweich und hauptsächlich in Zugrichtung aktiv sind.
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3g zeigt eine weitere Ausgestaltungsform bei der die Gabelschenkel (111, 112) am proximalen Bereich (101) miteinander verbunden (114) sind und im Verbund das innenliegende Gewinde (113) enthalten. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Risikos eines Verlusts des Verbindungsstabs minimiert werden soll. Dies kann beispielsweise bei hochbelasteten Pedikelankern sehr von Vorteil sein einen nach proximal hin geschlossenen Gabelkopf (10) zu verwenden.
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Im unbelasteten Zustand liegt der Verbindungsstab (30) auf mindestens einem äußeren Stabauflager (17) auf, wobei der Verbindungsstab (30) von mindestens einem inneren Stabauflager (151) beabstandet (152) ist, und im belasteten Zustand mit angezogener Madenschraube (20) dieser Abstand (152) reduziert ist (4). Beim Anziehen der Madenschraube (20), entsteht eine Kompressionskraft (51), die auf den Verbindungsstab (30) drückt. Die Kompressionskraft (51) wird dabei auf die äußeren Stabauflager (17) übertragen (52) und auf die Außenwandung (141) übermittelt. Durch diese Krafteinleitung der Madenschraube (20) wird ein Gegeneinanderdrücken von Außenwandung (141) und Innenwandung (142) von proximaler (101) nachdistaler (102) Richtung erzeugt wird, so dass eine Druckspannung (53) in der Außenwandung (141) und eine Zugspannung (54) in der Innenwandung (142) entsteht, wodurch der wenigstens eine auslenkbare Schenkel (14) gegen den Außenumfang (411) des Kugelkopfs (41) gezwungen wird und dadurch der Kugelkopf (41) des Knochenankers (40) winkelstabil im Gabelkopf (10) durch die resultierende Kompressionskraft (57) klemmt. Als Gegenspieler der Druckkraft (51), die durch die Madenschraube (20) auf den Verbindungsstab (30) übertragen wird, entsteht eine Reaktionskraft im Gewinde (56), die aus dem Gegeneinanderdrücken zwischen Außen- und Innenwandung (141, 142) aus der Zugspannung (55) resultiert.
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Bei der Anordnung von Außen- und Innenwandung (141, 142) ist auch der umgekehrte Lastfall möglich, nämlich das Öffnen des distalen Kugelsitzes (13) und damit die Durchmessererweiterung (148). Dies funktioniert folgender Massen. Der Gabelkopf (10) am Bereich der vollumschließenden Außenwandung (146) besitzt mindestens eine nach distal gerichtete Kante oder Vorsprung (145) (5). Des Weiteren besitzt der Gabelkopf (10) mindestens eine nach proximal gerichtete Kante oder Vorsprung (161), welche als Gegenlager verwendet werden kann, um hieran angreifend eine gegenläufige Kraft einzuleiten. Dabei können die Kanten oder Vorsprünge beliebig gewählt werden. Wichtig ist nur, dass zwischen Außenwandung (141) und Innenwandung (142) eine gegenläufige Relativbewegung erzeugt wird. Wird ein Gegeneinanderziehen von Außenwandung (141) und Innenwandung (142) gemäß 5 erzeugt, entsteht eine Druckspannung in der Innenwandung (142) und eine Zugspannung in der Außenwandung (141), die dazu führen, dass der wenigstens eine auslenkbare Schenkel (14) sich von der Außenfläche (411) des Knochenankerkopfes (41) entfernt.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform wird durch wenigstens einen zusätzlichen Vorsprung oder Kontaktstelle (18), die mittelbar oder unmittelbar Element der Außenwandung (141) ist und hierüber eine Kompressionskraft eingeleitet werden kann, eine Möglichkeit bereitgestellt, die Klemmung des Knochenankerkopfes (41) auch ohne eingelegtem Verbindungsstab (30) und/oder Madenschraube (20) zu erwirken (6a und 6b). Hierfür ist wie bereits geschildert, an der Außenwandung (141) mindestens eine Kontaktstelle oder Vorsprung (18), und am proximalen Gabelkopf zusätzlich mindestens ein Haltemerkmal (16) für die Befestigung eines Instruments (60, 61) vorgesehen. Optional ist am Gabelkopf eine Aussparung (19) vorgesehen, damit die Kontaktstelle (18) für ein Instrument von proximal (101) zugänglich ist. Mit Hilfe eines dafür geeigneten Instruments (60, 61) kann auf die Kontaktstelle (18) eine Druckkraft (58) eingeleitet werden, wobei das Haltemerkmal (16) als Gegenlager für die Reaktions-Zugkraft (59) dient (7a, 7b und 7c). Zur Einleitung einer Relativbewegung muss das Instrument aus mindestens zwei und gegeneinander verschieblich angeordneten Hülsen (60, 61) bestehen. Hierfür eignet sich eine äußere Hülse (60), die an dem Haltemerkmal (16) des Gabelkopfs (10) durch ein geeignetes Eingriffsmerkmal (64) befestigt werden kann, sowie eine innere Hülse (61), die entsprechende Zapfen oder Vorsprünge besitzt (62), die mit der Kontaktstelle (18) direkt kommuniziert und eine Druckkraft applizieren kann. Optimalerweise besitzt ein solches Instrument einen seitlichen ovalen Ausschnitt (64) in welcher ein Verbindungsstab eingelegt und geführt werden kann. Bei Einleitung einer Druckkraft (58) zur Kontaktstelle (18) wird eine winkelstabile Klemmung des Knochenankers (40) im Gabelkopf (10, 13) erzeugt, ohne dass ein Verbindungsstab (30) und/oder Madenschraube (20) vorhanden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20060200128 A1 [0002]
- US 2020121367 A1 [0002]
- DE 102018102173 B3 [0002]
