DE102022106581A1

DE102022106581A1 - System zur Osteosynthese mit Knochenplatte und Knochenanker aus Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE102022106581A1
Application number: DE102022106581.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kopp; Kilian Reuß
Original assignee: Medical Magnesium GmbH
Current assignee: Medical Magnesium GmbH
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2023-09-21
Also published as: WO2023180076A1

Abstract

Ein System zur Osteosynthese umfasst zumindest eine Knochenplatte (2), die mindestens eine Aufnahmeöffnung (8) aufweist, und einen Knochenanker (3), der einen Ankerkopf aufweist, wobei der Ankerkopf zur Fixierung in der Aufnahmeöffnung eingerichtet ist, indem eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung mit der Knochenplatte (2) ausgebildet wird. Die Knochenplatte (2) zumindest in einem die Aufnahmeöffnung umfassenden Abschnitt und der Knochenanker (3) zumindest in einem den Ankerkopf umfassenden Abschnitt sind jeweils aus einer Magnesiumlegierung ausgebildet, wobei die Magnesiumlegierung des Knochenankers (3) einerseits und die Magnesiumlegierung der Knochenplatte (2) andererseits unterschiedliche Härten aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Osteosynthese mit einer Knochenplatte, die mindestens eine Aufnahmeöffnung aufweist, und mit einem Knochenanker, der einen Ankerkopf mit einer Verbindungsstruktur umfasst, wobei der Ankerkopf zur Fixierung in der Aufnahmeöffnung eingerichtet ist, indem mittels der Verbindungsstruktur des Ankerkopfs eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung mit der Knochenplatte ausgebildet wird.
Ein solches System ist aus der WO 00/66012 A1 bekannt. Die Fixierung kann dabei durch ein Zusammenwirken von Gewinden des Ankerkopfs und der Knochenplatte (als Innengewinde der Aufnahmeöffnung) bewirkt werden. Dabei sind diese Gewinde nicht komplementär, so dass beim Ausbilden der Gewindeverbindung das Material des einen Verbindungspartners deformiert wird. Dies resultiert in einem hohen Lösemoment für die Gewindeverbindung, wodurch ein ungewolltes Lösen vermieden werden kann.
Um ein gezieltes Deformieren des Materials eines Verbindungspartners bei einem solchen System zur Osteosynthese zu realisieren, werden die Knochenplatte einerseits und der Knochenanker andererseits üblicherweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, die sich insbesondere hinsichtlich der Härte unterscheiden. Ein aus härterem Material ausgebildetes Gewinde kann dadurch definiert in weicheres Material des anderen Verbindungspartners einschneiden. Diesbezüglich ist bekannt, unterschiedliche Titanlegierungen, beispielsweise Grade 4 einerseits und Grade 5 andererseits, für die Verbindungspartner zu nutzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches System zur Osteosynthese zu verbessern.
Diese Aufgabe ist bei einem System gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen davon sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist bei einem System zur Osteosynthese, das zumindest eine Knochenplatte, die mindestens eine Aufnahmeöffnung aufweist, und mindestens einen Knochenanker, der einen Ankerkopf aufweist, umfasst, wobei der Ankerkopf zur Fixierung in der Aufnahmeöffnung eingerichtet ist, indem eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung mit der Knochenplatte ausgebildet wird, vorgesehen, dass die Knochenplatte zumindest in einem die Aufnahmeöffnung umfassenden Abschnitt und der Knochenanker zumindest in einem den Ankerkopf umfassenden Abschnitt jeweils aus einer Magnesiumlegierung ausgebildet sind, wobei die Magnesiumlegierung des Knochenankers einerseits und die Magnesiumlegierung der Knochenplatte andererseits unterschiedliche Härten aufweisen. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Magnesiumlegierung des Knochenankers eine größere Härte als die Magnesiumlegierung der Knochenplatte aufweist.
Als „Knochenplatte“ wird dabei ein Bauteil verstanden, dass zur Anlage an einem Knochen vorgesehen und ausgelegt ist. Das Bauteil kann dabei insbesondere (eben oder gekrümmt) flächig ausgestaltet sein, so dass eine Länge und eine Breite des Bauteils jeweils größer, insbesondere mindestens zwei oder fünf oder zehn Mal größer als eine Höhe des Bauteils ist.
Als „Knochenanker“ wird ein Bauteil verstanden, dass zur Fixierung innerhalb eines Knochens vorgesehen und ausgelegt ist.
Die Härten der Magnesiummaterialien können insbesondere als Vickers-Härten (HV) gemäß DIN EN ISO 6507-1:2018 bis -4:2018 bestimmt sein.
Magnesium beziehungsweise Magnesiumlegierungen, insbesondere Magnesium-Seltenerdlegierungen, Magnesium-Calcium-Zink-Legierungen und Magnesium-AluminiumLegierungen mit oder ohne Beigabe von Yttrium, weisen eine vorteilhafte Biokompatibilität auf, so dass diese vorteilhaft für ein System zur Osteosynthese genutzt werden können. Gleichzeitig weisen Magnesiumlegierungen ausreichende mechanische Kennwerte (insbesondere hinsichtlich der Festigkeit) auf, um die üblicherweise auf die Komponenten eines solchen Systems im Rahmen der Nutzung ausgeübten Kräfte in ausreichendem Maße abzustützen. Ein weiterer, besonders relevanter Vorteil von Magnesiumlegierungen liegt daran, dass diese resorbierbar sind, so dass sich zumindest der Magnesiumbestandteil durch Wechselwirkung mit körpereigenen Substanzen definiert über einen längeren Zeitraum auflöst. Dadurch kann erreicht werden, dass ein implantiertes System zur Osteosynthese nach einem Ausheilen der Knochenfraktur nicht wieder entfernt werden muss. Dementsprechend kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Magnesiumlegierung der Knochenplatte und/oder die Magnesiumlegierung des Knochenankers resorbierbar ist/sind.
Sofern ein erfindungsgemäßes System mehrere Knochenplatten und/oder Knochenanker umfasst, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass sämtliche dieser Komponenten teilweise oder vollständig aus Magnesiumlegierungen ausgebildet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen System kann vorgesehen sein, dass die Härte der Magnesiumlegierung mit der kleineren Härte zwischen 40 und 80 HV oder zwischen 30 und 50 HV oder zwischen 35 und 45 HV und/oder die Härte der Magnesiumlegierung mit der größeren Härte mindestens 85 HV beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, dass die Magnesiumlegierung mit der größeren Härte ein durch ein Kaltumformen erzieltes Materialgefüge aufweist. Ein Kaltumformen stellt eine vorteilhafte Möglichkeit zur Steigerung der Härte einer Magnesiumlegierung dar. Zur Erzielung des erfindungsgemäßen Härteunterschieds der Magnesiumlegierungen kann dann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die Magnesiumlegierung mit der kleineren Härte nicht ein durch ein Kaltumformen erzieltes Materialgefüge aufweist. Grundsätzlich können durch unterschiedliche Kaltumformprozesse jedoch unterschiedliche Härten bei Magnesiumlegierungen erzielt werden, so dass die Magnesiumlegierung mit der kleineren Härte ebenfalls ein durch ein Kaltumformen erzieltes Materialgefüge aufweisen kann.
Eine besonders ausgeprägte Erhöhung der Härte einer Magnesiumlegierung kann durch Hämmern realisiert werden, so dass vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass die Magnesiumlegierung mit der größeren Härte ein durch Hämmern erzieltes Materialgefüge aufweist. Die Magnesiumlegierung mit der kleineren Härte kann dagegen vorzugsweise nicht ein durch Hämmern erzieltes Materialgefüge aufweisen.
Hämmern, das auch als Rundgesenkschmieden oder Rundkneten bekannt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Werkzeuge (A), die umfangsseitig eines Werkstücks (B) angeordnet sind, radial in Richtung eines Werkstückzentrums gerichtete Umformhübe ausüben, während sich das Werkstück (B) relativ zu den Werkzeugen (A) um das Werkstückzentrum dreht, wie dies schematisch in der 1 gezeigt ist. Eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (B) und den Werkzeugen (A) entlang einer Längsachse (C) des Werkstücks (B) ermöglicht dabei eine kontinuierlich oder diskontinuierlich umformende Bearbeitung auch von Werkstücken (B), deren Abmessungen entlang der Längsachse (C) größer als die entsprechenden Abmessungen der Werkzeuge (A) sind. Die Relativbewegung zwischen dem Werkstück (B) und den Werkzeugen (A) entlang der Längsachse (C) des Werkstücks (B) kann vorzugsweise dadurch realisiert werden, dass (nur) das Werkstück (B) längsaxial bewegt wird. Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine entsprechende Bewegung der Werkzeuge (A) vorgesehen sein. Die von den Werkzeugen (A) ausgeführten Hübe können insbesondere relativ kurz (z.B. zwischen 0,25 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,3 und 1,5 mm) und relativ hochfrequent (z.B. 1000 pro Minute und mehr) ausgeführt werden. Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Werkzeuge (A) das Werkstück (B) nahezu vollständig, d.h. mit nur minimalen Abständen zwischen den Werkzeugen (A), umfangsseitig umgeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, dass die Magnesiumlegierung der Knochenplatte einerseits und die Magnesiumlegierung des Knochenankers andererseits dieselbe chemische Komposition aufweisen, d.h. die chemischen Elemente, aus denen sich die Magnesiumlegierungen hauptsächlich (d.h. jeweils mit einem Anteil von mindestens 0,1 Gew.%; da Elemente, deren jeweiliger Anteil 0,1 Gew.% unterschreitet erfindungsgemäß als Verunreinigung angesehen werden) zusammensetzen, sind einerseits die gleichen und liegen zudem jeweils in gleichen Anteilen vor („gleich“ bedeutet erfindungsgemäß hinsichtlich der Legierungsanteile mit einer maximalen relativen Abweichung von 10% bezogen auf den absolut gesehen größeren der verglichenen Anteile. Unterschiedliche Härten der Magnesiumlegierungen für einerseits die Knochenplatte und andererseits den Knochenanker können dabei durch unterschiedliche Bearbeitungen und/oder Behandlungen der Magnesiumlegierungen realisiert werden.
Die Verwendung von Magnesiumlegierungen derselben chemischen Komposition für einerseits die Knochenplatte und andererseits den Knochenanker, vorzugsweise für das gesamte System, ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung. Besonders vorteilhaft kann dabei sein, dass, sofern erforderlich, lediglich für eine (durch die chemische Komposition in gewissen Bereichen definierte) Magnesiumlegierung der Nachweis einer chemischen, toxikologischen, und biologischen Sicherheit bzw. der geforderten Biokompatibilität nach DIN EN ISO 10993:2016 geführt werden muss und nicht auf die Wechselwirkung unterschiedlicher Materialien im Hinblick auf die Zertifizierung als Medizinprodukt eingegangen werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann die Magnesiumlegierung der Knochenplatte und/oder die Magnesiumlegierung des Knochenankers eine Mg-Y-RE-Zr-Legierung und besonders bevorzugt eine Mg-Y-Nd-Zr-Legierung, die auch als WE43-Legierung bekannt ist, sein. Insbesondere die Seltenerdelemente (RE) Dy, Y, Nd und Gd haben im Einsatz als Legierungselement von Magnesiumlegierungen eine geringe Toxizität und weisen beim klinischen Einsatz in entsprechenden Legierungen als Implantatmaterial vorteilhafte mechanische Eigenschaften und Korrosionseigenschaften auf.
Die Magnesiumlegierung der Knochenplatte und/oder die Magnesiumlegierung des Knochenankers kann vorteilhafterweise auch eine Mg-Y-Nd-Legierung mit oder ohne Zugabe von Zr sein. Dabei weist eine solche Magnesiumlegierung in einer bevorzugten Ausführungsform einen Yttrium-Gehalt zwischen 3 Gew.-% und 5 Gew.-% und einen Nd-Gehalt zwischen 2 Gew.-% und 4 Gew.-% auf.
Die Magnesiumlegierung der Knochenplatte und/oder die Magnesiumlegierung des Knochenankers kann vorteilhafterweise auch Calcium und Zink umfassen, vorzugsweise als Mg-Ca-Zn-Legierung oder als Mg-Zn-Ca-Legierung, jeweils mit oder ohne Zusatz von Zr. Die Ca- und Zn-Gehalte können dabei vorzugsweise jeweils weniger als 1 Gew.-% oder weniger als 2 Gew.-% oder weniger als 5 Gew.-%. sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmeöffnung der Knochenplatte in einem Ausgangszustand (d.h. vor einer erstmaligen Verbindung mit dem Knochenanker) keine Verbindungsstruktur aufweist, die zu einer Verbindungsstruktur des Ankerkopfs komplementär ausgestaltet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Ankerkopf in einem Ausgangszustand keine Verbindungsstruktur aufweist, die zu einer Verbindungsstruktur der Aufnahmeöffnung komplementär ausgestaltet ist. Ein Verbinden der Knochenplatte und des Knochenankers bedingt dadurch jeweils eine plastische Verformung.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsstruktur des Ankerkopfs, sofern vorgesehen, ein Gewinde, insbesondere ein Außengewinde, umfasst oder ist. Weist die Aufnahmeöffnung der Knochenplatte bei einem solchen erfindungsgemäßen System keine zu der Verbindungsstruktur beziehungsweise dem Gewinde des Ankerkopfs komplementäre Verbindungsstruktur auf, kann vorzugsweise vorgesehen sein dass diese in dem Ausgangszustand gewindefrei oder mit einem zu dem Gewinde des Ankerkopfs aufgrund unterschiedlicher Gewindeparameter inkomplementären Gewinde, insbesondere Innengewinde, versehen ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsstruktur der Aufnahmeöffnung, sofern vorgesehen, ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde, umfasst oder ist. Weist der Ankerkopf bei einem solchen erfindungsgemäßen System keine zu der Verbindungsstruktur beziehungsweise dem Gewinde der Aufnahmeöffnung komplementäre Verbindungsstruktur auf, kann vorzugsweise vorgesehen sein dass dieser in dem Ausgangszustand gewindefrei oder mit einem zu dem Gewinde der Aufnahmeöffnung aufgrund unterschiedlicher Gewindeparameter inkomplementären Gewinde, insbesondere Außengewinde, versehen ist.
Der Knochenanker eines erfindungsgemäßen Systems kann vorzugsweise als Knochenschraube ausgestaltet sein und dazu einen Ankerschaft mit einem Schaftgewinde aufweisen, das dafür vorgesehen ist, bei einer (gegebenenfalls nur teilweisen) Positionierung des Ankerschaft innerhalb einer Öffnung eines Knochens in Knochenmaterial einzugreifen beziehungsweise einzuschneiden. Dadurch kann eine Verbindung des Knochenankers beziehungsweise der Knochenschraube mit dem Knochen realisiert werden, die einfach zu bewirken und gleichzeitig sicher haltbar ist. Weiterhin bevorzugt kann dann noch vorgesehen sein, dass das Gewinde des Ankerkopfs und das Schaftgewinde zumindest abschnittsweise unterschiedliche Gewindeparameter (insbesondere unterschiedliche Gewindesteigungen und/oder Gewindeteilungen und/oder Flankenwinkel und/oder Kern- bzw. Außendurchmesser) aufweisen, wodurch die Stabilität der Fixation im Knochenmaterial bzw. das notwendige Drehmoment beim Einschrauben in das Knochenmaterial gesenkt bzw. gesteuert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, dass die Knochenplatte zumindest in einem die Aufnahmeöffnung umfassenden Abschnitt und/oder der Knochenanker zumindest in einem den Ankerkopf umfassenden Abschnitt eine Beschichtung auf einem Grundkörper aus der (jeweiligen) Magnesiumlegierung aufweist. Eine solche Beschichtung kann insbesondere dazu genutzt werden, das Korrosions- und damit gegebenenfalls auch das Resorptionsverhalten der Magnesiumlegierung des dazugehörigen Grundkörpers zu beeinflussen und insbesondere zu verlangsamen. Durch eine Beschichtung des jeweiligen Grundkörpers zumindest in einem die Aufnahmeöffnung umfassenden Abschnitt der Knochenplatte und/oder den Ankerkopf umfassenden Abschnitt des Knochenankers können dadurch insbesondere die Bereiche der Verbindung zwischen der Knochenplatte und dem Ankerkopf, über die üblicherweise relativ hohe Kräfte und Momente übertragen werden, möglichst lange stabil gehalten werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung eine Oxidschicht, insbesondere eine Magnesiumoxidschicht umfasst oder ist. Eine solche Oxidschicht kann besonders bevorzugt mittels plasmaelektrolytischer Oxidation (PEO) erzeugt werden beziehungsweise erzeugt worden sein. Hierbei handelt es sich um ein kombiniertes Verfahren aus den Bereichen Plasmatechnik und Elektrochemie, durch das Oberflächen von Bauteilen, die aus sogenannten Ventilmetallen ausgebildet sind, mit einer Oberflächenschicht aus einer Oxidkeramik versehen werden können (vgl. WO 2015/090267 A1 ). Als Ventilmetalle kommen dabei insbesondere native Sperrschichtbildner wie es auch Magnesium ist, in die Auswahl. Die Erzeugung der Oberflächenschicht kann dabei insbesondere in wässrigen Elektrolyten erfolgen. Das oder die zu oxidierenden Bauteile können dabei als Elektrode zusammen mit einer oder mehreren anderen Bauteilen, die als Gegenelektrode fungieren, in den Elektrolyten eingetaucht werden. Bei einer Verwendung von Gleichstrom werden das oder die zu beschichtenden Bauteile anodisch gepolt. Bei Wechselstrom oder bipolaren Pulsströmen sind das oder die zu beschichtenden Bauteile lediglich „Elektroden“, wobei sich die Oberflächenschicht immer nur in denjenigen Stromsegmenten ausbildet, in welchen das oder die Bauteile Anode sind. Bei symmetrischen Puls- oder Wechselströmen (d.h. gleicher Anteil an Strom in beide Richtungen) können daher sowohl die als „Elektrode“ als auch die als „Gegenelektrode“ genutzten Bauteile abwechselnd anodisch geschaltet und somit mit einer Oberflächenschicht versehen werden. Das oder die zu beschichtenden Bauteile bilden im Rahmen der PEO zunächst eine rein chemisch induzierte Passivschicht aus. Das Wachstum dieser Passivschicht lässt sich durch Anlegen eines Potentials zwischen dem anodisch gepolten Bauteil und der Kathode erreichen. Dabei wird die Passivschicht des zu beschichtenden Bauteils lokal durchschlagen, wobei plasmachemische Festkörperreaktionen, die Funkenentladungen, ausgelöst werden. Die PEO wird daher auch als „anodische Oxidation unter Funkenentladung“ (ANOF) bezeichnet. Die Funkenentladungen werden nicht großflächig sondern lediglich lokal an denjenigen Stellen erzeugt, an denen die Dicke der Oxidschicht und somit der lokale elektrische Widerstand am geringsten ist. Da die Plasmareaktionen somit stets an denjenigen Stellen der Passivschicht, die lokal die geringste Schichtdicke aufweisen, stattfinden und dort für ein Schichtdickenwachstum sorgen, wird die Oberfläche mit einer sehr gleichmäßigen Oberflächenschicht überzogen. Um die sich erhöhende dielektrische Eigenschaft der wachsenden Oxidschicht dauerhaft mit einer Durchschlagsspannung zu durchbrechen, wird das dazu angelegte elektrische Potential so lange erhöht, bis die gewünschte Schichtdicke der Oberflächenschicht erreicht ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmeöffnung und/oder der Ankerkopf eine konische bzw. kegel- oder kegelstumpfförmige Grundform aufweist/aufweisen, wodurch vorteilhafte Übertragungen von Kräften und Momenten zwischen der Knochenplatte und dem Knochenanker realisierbar sind, dies gilt insbesondere auch bei einer nicht-parallelen und insbesondere auch nichtkoaxialen Ausrichtung des Knochenankers innerhalb der Aufnahmeöffnung der Knochenplatte, d.h. wenn eine Mittellängsachse des Knochenankers im Bereich des Ankerkopfs nicht-parallel beziehungsweise nicht-koaxial und damit in einem Winkel bezüglich einer Mittellängsachse der Aufnahmeöffnung ausgerichtet ist, wie dies bei einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems regelmäßig der Fall sein kann.
Sofern sowohl die Aufnahmeöffnung als auch der Ankerkopf konische bzw. kegel- oder kegelstumpfförmige Grundformen aufweisen, kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass diese Grundformen unterschiedliche Konizitäten aufweisen, d.h. die Veränderungen der Durchmesser bei den verschiedenen konischen Grundformen ist unterschiedlich.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Osteosynthese unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems, bei dem die Knochenplatte im Bereich einer Knochenfraktur an einen Knochen angelegt und zumindest einer, vorzugsweise beide der zwei durch die Knochenfraktur separierten Knochenabschnitte mittels des oder jeweils eines Knochenankers an die Knochenplatte angebunden und dadurch die Knochenfraktur über die Knochenplatte abgestützt wird. Das Anbinden eines Knochenabschnitts an einen Knochenanker erfolgt dabei durch ein Einbringen und Fixieren des Knochenankers in dem Knochenabschnitt sowie, vorzugsweise zumindest zeitweise gleichzeitig, durch die Ausbildung der formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Ankerkopf des Knochenankers und der Knochenplatte.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, teilweise in vereinfachter Darstellung:

1: eine Bearbeitung eines Werkstücks mittels Hämmerns;
2: ein erfindungsgemäßes System zur Osteosynthese im Einsatz;
3: einen zulässigen Winkelbereich bezüglich der Ausrichtung einer Knochenplatte und eines Knochenankers bei dem System;
4: die Knochenplatte des Systems in einer Aufsicht;
5: der Knochenanker des Systems in einer Seitenansicht;
6: der Knochenanker des Systems in einer Aufsicht;
7: die Gewindeformen eines Innengewindes einer Aufnahmeöffnung der Knochenplatte und eines Außengewindes des Knochenankers des Systems;
8: Alternative Gewindeformen eines Innengewindes einer Aufnahmeöffnung einer Knochenplatte und eines Außengewindes eines Knochenankers eines erfindungsgemäßen Systems zur Osteosynthese;
9 das Innengewinde der Knochenplatte gemäß der 8 im Detail; und
10: das Außengewinde des Knochenankers gemäß der 8 im Detail.

Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System zur Osteosynthese in Verwendung, d.h. bei der Stabilisierung von zwei durch eine Knochenfraktur 1a separierten Knochenabschnitten 1b eines Knochens 1 bis zu einem Verheilen der Knochenfraktur 1a. Dabei sollen über das System sowohl Kräfte F_A in Längsrichtung des Knochens 1, als auch Kräfte F_B in Querrichtung des Knochens 1, die eine Biegung bewirken, als auch Torsionsmomente M_T um die Längsrichtung des Knochens 1 abgestützt werden. Hierzu liegt eine Knochenplatte 2 des Systems an den beiden Knochenabschnitten 1b an und überspannt dabei die Knochenfraktur 1a. Über jeweils mindestens einen Knochenanker 3 ist die Knochenplatte 2 mit jedem der beiden Knochenabschnitte 1b fest verbunden. Dabei werden die Knochenanker 3 einerseits fest in dem jeweiligen Knochenabschnitt 1b verankert, was vorzugsweise dadurch realisiert sein kann, dass jeweils ein Schaftgewinde 5, das im Bereich eines Ankerschaft 4 jedes Knochenankers 3 ausgebildet ist (vgl. 5), in eine vorab eingebrachte Bohrung des jeweiligen Knochenabschnitts 1b eingeschraubt wird, wobei das Schaftgewinde 5 in das Knochenmaterial des jeweiligen Knochenabschnitts 1b einschneidet.
Die Knochenanker 3 sind weiterhin jeweils über eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung mit der Knochenplatte 2 fest verbunden. Diese Verbindung wird durch ein Zusammenwirken eines als Verbindungsstruktur jedes Knochenankers 3 wirkenden Außengewindes 7, das im Bereich eines Ankerkopfs 6 jedes Knochenankers 3 ausgebildet ist, mit einem als Verbindungsstruktur der Knochenplatte 2 wirkenden Innengewinde 9, das im Bereich jeder einer Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 8 der Knochenplatte 2 ausgebildet ist bewirkt. Dabei ist jedoch vorgesehen, dass die Außengewinde 7 der Knochenanker 3 aufgrund unterschiedlicher Gewindeparameter nicht komplementär zu den Innengewinden 9 der Knochenplatte 2 im jeweiligen Ausgangszustand ausgebildet sind, so dass ein Einschrauben des Außengewindes 7 eines Knochenankers 3 in ein Innengewinde 9 der Knochenplatte 2 eine definierte plastische Deformation (im Wesentlichen ausschließlich) des Materials der Knochenplatte 2 bewirkt. Dadurch kann eine besonders sichere Verbindung zwischen den Knochenankern 3 und der Knochenplatte 2 realisiert werden, wobei insbesondere das Lösemoment, das für ein Herausschrauben des Außengewindes 7 des Ankerkopfs 6 eines Knochenankers 3 aus dem dazugehörigen Innengewinde 9 der Knochenplatte 2 vergleichsweise hoch ist, so dass ein ungewolltes Lösen wirksam verhindert ist.
Sowohl die Knochenplatte 2 als auch sämtliche der Knochenanker 3 bestehen vollständig aus resorbierbaren Magnesiumlegierungen gleicher chemischer Komposition (z.B. Magnesium WE43). Um zu gewährleisten, dass sich bei einem Einschrauben der Außengewinde 7 der Ankerköpfe 6 der Knochenanker 3 in die jeweils dazugehörigen Innengewinde 9 der Knochenplatte 2 gezielt im Wesentlichen ausschließlich die Magnesiumlegierung der Knochenplatte 2 deformiert, ist vorgesehen, dass die Magnesiumlegierung der Knochenanker 3 eine größere Härte (z.B. um ca. 20% größer) als die Magnesiumlegierung der Knochenplatte 2 aufweist. Dies wird trotz der Verwendung der gleichen Magnesiumlegierung für die Knochenplatte 2 einerseits und die Knochenanker 3 andererseits dadurch erreicht, dass Rohlinge der Magnesiumlegierung, die für die Herstellung der Knochenanker 3 verwendet wurden, mittels Hämmerns bearbeitet wurden, wodurch eine entsprechende Vergrößerung der Härte realisiert werden kann, während der Rohling der Magnesiumlegierung, aus dem die Knochenplatte 2 hergestellt wurde, nicht durch Hämmern bearbeitet wurde.
Im Rahmen der Implementierung eines erfindungsgemäßen Systems kann üblicherweise nicht gewährleistet werden, dass die Knochenanker 3 mit exakt koaxialer Ausrichtung ihrer Mittellängsachse 10 bezüglich der Mittellängsachse 11 der dazugehörigen Aufnahmeöffnungen 8 der Knochenplatte 2 eingeschraubt werden. Um dennoch eine ausreichende Belastbarkeit der Gewindeverbindungen, die zwischen den Knochenankern 3 und der Knochenplatte 2 ausgebildet sind, zu gewährleisten, weisen die Aufnahmeöffnungen (einschließlich der Innengewinde 9) der Knochenplatte 2 und die Ankerköpfe 6 (einschließlich der Außengewinde 7) der Knochenanker 3 spezifische, aufeinander angepasste Grundformen auf, die eine ausreichende Belastbarkeit zumindest bis zu einem Abweichen von maximal 15° von der koaxialen Ausrichtung (vgl. 3) gewährleisten. Gemäß der 7 kann hierzu eine teilsphärische Grundform der Ankerköpfe der Knochenanker mit einer konischen Grundform der Aufnahmeöffnungen der Knochenplatte kombiniert sein. Bei der alternativen Ausgestaltungsform gemäß der 8 ist dagegen sowohl die Grundform der Ankerköpfe der Knochenanker einerseits als auch die Grundform der Aufnahmeöffnungen der Knochenplatte andererseits jeweils konisch, diese sind jedoch mit unterschiedlichen Konizitäten ausgestaltet.
Um insbesondere das Degradationsverhalten der Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems gezielt zu beeinflussen, können diese zumindest abschnittsweise mit einer Beschichtung, beispielsweise einer mittels PEO erzeugten Oxidschicht versehen sein (vgl. 5).
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Knochen
1a: Knochenfraktur
1b: Knochenabschnitt
2: Knochenplatte
3: Knochenanker
4: Ankerschaft des Knochenankers
5: Schaftgewinde
6: Ankerkopf des Knochenankers
7: Außengewindes des Ankerkopfs
8: Aufnahmeöffnung der Knochenplatte
9: Innengewinde der Aufnahmeöffnung
10: Mittellängsachse des Knochenankers
11: Mittellängsachse der Aufnahmeöffnung
12: Beschichtung
A: Werkzeug
B: Werkstück
C: Werkstücklängsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 0066012 A1 [0002]
WO 2015/090267 A1 [0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 6507-1:2018 [0009]
DIN EN ISO 10993:2016 [0017]

Claims

System zur Osteosynthese mit einer Knochenplatte (2), die mindestens eine Aufnahmeöffnung (8) aufweist, und mit einem Knochenanker (3), der einen Ankerkopf (6) umfasst, wobei der Ankerkopf (6) zur Fixierung in der Aufnahmeöffnung (8) eingerichtet ist, indem eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung mit der Knochenplatte (2) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenplatte (2) zumindest in einem die Aufnahmeöffnung (8) umfassenden Abschnitt und der Knochenanker (3) zumindest in einem den Ankerkopf (6) umfassenden Abschnitt jeweils aus einer Magnesiumlegierung ausgebildet sind, wobei die Magnesiumlegierung des Knochenankers (3) einerseits und die Magnesiumlegierung der Knochenplatte (2) andererseits unterschiedliche Härten aufweisen.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumlegierung des Knochenankers (3) eine größere Härte als die Magnesiumlegierung der Knochenplatte (2) aufweist.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumlegierung mit größerer Härte ein zumindest in einem Schritt durch ein Kaltumformen erzieltes Materialgefüge aufweist.
System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumlegierung mit der größeren Härte ein durch Hämmern erzieltes Materialgefüge aufweist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumlegierungen der Knochenplatte (2) einerseits und des Knochenankers (3) andererseits dieselbe chemische Komposition aufweisen.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumlegierung der Knochenplatte (2) und/oder die Magnesiumlegierung des Knochenankers (3) resorbierbar ist/sind.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (8) in einem Ausgangszustand keine Verbindungsstruktur aufweist, die zu einer Verbindungsstruktur des Ankerkopfs (6) komplementär ausgestaltet ist oder der Ankerkopf (6) in einem Ausgangszustand keine Verbindungsstruktur aufweist, die zu einer Verbindungsstruktur der Aufnahmeöffnung (8) komplementär ausgestaltet ist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur des Ankerkopfs (6) und/oder die Verbindungsstruktur der Aufnahmeöffnung ein Gewinde (7) umfasst oder ist.
System gemäß Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (8) in dem Ausgangszustand gewindefrei oder mit einem zu dem Gewinde (7) des Ankerkopfs (6) inkomplementären Gewinde (9) versehen ist oder der Ankerkopf (6) in dem Ausgangszustand gewindefrei oder mit einem zu dem Gewinde (9) der Aufnahmeöffnung (8) inkomplementären Gewinde (7) versehen ist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knochenanker (3) einen Ankerschaft (4) mit einem Schaftgewinde (5) aufweist.
System gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein/das Gewinde (7) des Ankerkopfs (6) und das Schaftgewinde (5) unterschiedliche Gewindeparameter aufweisen.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenplatte (2) zumindest in einem die Aufnahmeöffnung (8) umfassenden Abschnitt und/oder der Knochenanker (3) zumindest in einem den Ankerkopf (6) umfassenden Abschnitt eine Beschichtung (12) auf einem Grundkörper aus der jeweiligen Magnesiumlegierung aufweist.
System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (12) eine Oxidschicht und oder eine Phosphatschicht umfasst oder ist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (8) und/oder der Ankerkopf (6) eine konische Grundform aufweist/aufweisen.
System gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (8) und der Ankerkopf (6) konische Grundformen mit unterschiedlichen Konizitäten aufweisen.