DE10351978A1 - Bone fixing unit e.g. bone screw, for stabilizing device, has shaft provided with elastic sections, and head formed to connect rod with unit that receives axial force due to elastic sections toward shaft axis and bending and torsion forces - Google Patents

Bone fixing unit e.g. bone screw, for stabilizing device, has shaft provided with elastic sections, and head formed to connect rod with unit that receives axial force due to elastic sections toward shaft axis and bending and torsion forces Download PDF

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Abstract

The unit (1) has a shaft (2) that is fixed in a bone and is provided with two elastic sections (3, 4), where the section (4) is embodied as a helical spring. A head is formed in the unit for connecting a rod with the unit. The section (4) includes a hole (6) coaxial to a shaft axis. The unit receives axial force due to the elastic sections toward the shaft axis, a bending force and a torsion force. An independent claim is also included for a stabilizing device with a bone fixing unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Knochenverankerungselement und eine Stabilisierungseinrichtung für Knochen bzw. für Wirbel mit einem derartigen Knochenverankerungselement.The The invention relates to a bone anchoring element and a stabilizing device for bones or for Vertebrae with such a bone anchoring element.

Zur Fixierung von Knochenfrakturen oder zur Stabilisierung der Wirbelsäule sind Fixations- und Stabilisierungseinrichtungen bekannt, die aus wenigstens zwei im Knochen bzw. Wirbel verankerten und über eine Platte oder einen Stab verbundenen Knochenschrauben bestehen. Derartige starre Systeme erlauben keine Bewegung der relativ zueinander fixierten Knochenteile oder Wirbel.to Fixation of bone fractures or for stabilization of the spine are Fixation and stabilization devices known from at least two anchored in the bone or vertebra and a plate or a Rod connected bone screws exist. Such rigid systems do not allow movement of the relatively fixed bone parts or vortex.

Für bestimmte Indikationen ist jedoch eine dynamische Stabilisierung wünschenswert, bei der die zu stabilisierenden Knochenteile oder Wirbel eine kontrollierte begrenzte Bewegung zueinander ausführen können. Eine Realisierungsmöglichkeit für eine dynamische Stabilisierungseinrichtung besteht in der Verwendung eines beweglichen Elements anstelle eines die Knochenverankerungselemente verbindenden starren Stabes, wie es bei spielsweise in der EP 0 669 109 B1 oder in der US 2003/0109880 A1 beschrieben ist.For certain indications, however, dynamic stabilization is desirable in which the bone parts or vertebrae to be stabilized can perform a controlled limited movement relative to one another. One possible realization of a dynamic stabilizing device is the use of a movable element instead of a rigid rod connecting the bone anchoring elements, as in example in the EP 0 669 109 B1 or described in US 2003/0109880 A1.

Aus der US 5,474,555 ist ein Knochenverankerungselement in Form einer Polyaxial-Knochenschraube mit einem Schraubenelement und einem Aufnahmeteil zur Verbindung mit einem Stab bekannt, bei der das im Knochen zu verankernde Schraubenelement mit dem Aufnahmeteil derart verbunden ist, daß Schwenkbewegungen zwischen dem Schraubenelement und dem Aufnahmeteil möglich sind. Die beschriebene Lösung erlaubt jedoch keine Stabilisierung der Knochenteile untereinander mit einer kontrollierten Teilbewegung.From the US 5,474,555 a bone anchoring element in the form of a polyaxial bone screw with a screw member and a receiving part for connection to a rod is known in which the screw to be anchored in the bone screw member is connected to the receiving part such that pivotal movements between the screw member and the receiving part are possible. However, the described solution does not allow stabilization of the bone parts with each other with a controlled partial movement.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Knochenverankerungselement und eine Stabilisierungseinrichtung für Knochen bzw. Wirbel mit einem solchen Knochenverankerungselement bereitzustellen, das bzw. die eine Stabilisierung von Knochen bzw. von Wirbeln mit einer kontrollierten Teilbewegung der zu stabilisierenden Knochenteile oder Wirbel erlaubt.It Object of the invention is a bone anchoring element and a Stabilization device for Bones or vertebrae with such bone anchoring element to provide stabilization of bone or of vertebrae with a controlled partial movement of the to be stabilized Bone parts or vertebra allowed.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Knochenverankerungselement nach Patentanspruch 1 bzw. eine Stabilisierungseinrichtung nach Patentanspruch 11.The Task is solved by a bone anchoring element according to claim 1 or a Stabilizing device according to claim 11.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.further developments The invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß das Knochenverankerungselement aufgrund eines elastischen Abschnitts axiale Kräfte in Richtung seiner Schaftachse, Biegekräfte und Torsionskräfte aufnimmt. Damit wird eine durch die rücktreibende Kraft begrenzte Bewegung des Knochenteils oder Wirbels, in dem es verankert ist, erlaubt. Die elastischen Eigenschaften des Knochenverankerungselements können bei der Herstellung auf einfache Art durch Ändern der Dimensionen des elastischen Abschnitts verwirklicht werden. Das Knochenverankerungselement ist mit den bekannten Verbindungselementen wie Platten und Stäben verbindbar. Somit kann eine dynamische Stabilisierungseinrichtung mit einer gewünschten Bewegungsbegrenzung durch Auswahl von Knochenverankerungselementen mit geeigneten elastischen Eigenschaften unter Verwendung von herkömmlichen Platten oder Stäben bereitgestellt werden.The Invention has the advantage that the bone anchoring element due to an elastic portion axial forces in the direction of its shaft axis, bending forces and torsional forces receives. This is a limited by the restoring force Movement of the bone part or vertebra in which it is anchored allowed. The elastic properties of the bone anchoring element can at the production in a simple way by changing the dimensions of the elastic Section be realized. The bone anchoring element is connectable with the known connecting elements such as plates and rods. Thus, a dynamic stabilizer with a desired Motion limitation by selection of bone anchoring elements with suitable elastic properties using conventional Plates or bars to be provided.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.Further Features and Practices of Invention will become apparent from the description of embodiments based on the figures.

Von den Figuren zeigen:From show the figures:

1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Knochenverankerungselements; 1 a sectional view of a first embodiment of the bone anchoring element;

2 eine schematische Darstellung einer Stabilisierungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform, die das Knochenverankerungselement nach 1 aufweist; 2 a schematic representation of a stabilizing device according to a first embodiment, the bone anchoring element according to 1 having;

3a ein Seitenansicht des Knochenverankerungselements nach einer zweiten Ausführungsform mit einem eingelegten Stab; 3a a side view of the bone anchoring element according to a second embodiment with an inserted rod;

3b eine teilgeschnittene Ansicht des Knochenverankerungselements gemäß der Linie I-I von 3a; 3b a partial sectional view of the bone anchoring element according to the line II of 3a ;

3c eine perspektivische Ansicht des Knochenverankerungselements von 3a ohne eingelegten Stab; 3c a perspective view of the bone anchoring element of 3a without inserted rod;

4 eine teilgeschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsform des Knochenverankerungselements; 4 a partially sectioned view of a third embodiment of the bone anchoring element;

5 eine schematische Ansicht einer Stabilisierungseinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, die das Knochenverankerungselement nach der dritten Ausführungsform verwendet; 5 a schematic view of a stabilizing device according to a second embodiment, which uses the bone anchoring element according to the third embodiment;

6 eine Explosionsdarstellung einer vierten Ausführungsform des Knochenverankerungselements; 6 an exploded view of a fourth embodiment of the Knochenverankerungsele ments;

7a eine Seitenansicht des Knochenverankerungselements nach einer fünften Ausführungsform; 7a a side view of the bone anchoring element according to a fifth embodiment;

7b eine Schnittansicht des Knochenverankerungselements nach 7a; und 7b a sectional view of the bone anchoring element according to 7a ; and

8 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Stabilisierungseinrichtung. 8th a schematic representation of a third embodiment of the stabilization device.

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Knochenverankerungselement 1 in einer ersten Ausführungsform als einstückige Knochenschraube ausgebildet, die einen Schaft 2 mit einem ersten im Knochen zu verankernden Abschnitt 3 mit einem Knochengewinde und einen an den ersten Abschnitt 3 angrenzenden zweiten knochengewindefreien Abschnitt 4, sowie einen an den zweiten Abschnitt angrenzenden Kopf 5 aufweist. Ausgehend von dem freien Ende des Kopfs 5 erstreckt sich koaxial zu der Schraubenachse A eine Sackbohrung 6 mit vorbestimmten Durchmesser durch den Kopf 5 und den zweiten Abschnitt 4 hindurch. Im Bereich des zweiten Abschnitts 4 weist der Schaft 2 eine in Richtung der Schraubenachse spiralförmig mit einer vorbestimmten Steigung und über eine vorbestimmte Länge verlaufende, in radialer Richtung in die Bohrung 6 mündende Ausnehmung 7 auf. Dadurch ist der zweite Abschnitt 4 als elastisch in Form einer Schraubenfeder ausgebildet. Die Länge L des elastischen Abschnitts in Richtung der Schraubenachse, die Höhe H der Ausnehmung 7 in Richtung der Schraubenachse, die Steigung der Spirale und der Durchmesser der koaxialen Bohrung 6 sind so gewählt, daß eine gewünschte Steifigkeit der Schraubenfeder gegenüber axialen Kräften, Biegekräften und Torsionskräften, die auf die Knochenschraube wirken, gegeben ist.Like from the 1 and 2 is apparent, is the bone anchoring element 1 formed in a first embodiment as a one-piece bone screw having a shaft 2 with a first section to be anchored in the bone 3 with a bone thread and one at the first section 3 adjacent second bony thread free section 4 , as well as a head adjacent to the second section 5 having. Starting from the free end of the head 5 Coaxially to the screw axis A extends a blind bore 6 with a predetermined diameter through the head 5 and the second section 4 therethrough. In the area of the second section 4 has the shaft 2 one in the direction of the screw axis spirally with a predetermined pitch and over a predetermined length extending, in the radial direction in the bore 6 opening recess 7 on. This is the second section 4 designed as elastic in the form of a coil spring. The length L of the elastic portion in the direction of the screw axis, the height H of the recess 7 in the direction of the screw axis, the pitch of the spiral and the diameter of the coaxial bore 6 are chosen so that a desired stiffness of the coil spring against axial forces, bending forces and torsional forces acting on the bone screw is given.

Der Kopf 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel linsenförmig ausgebildet und weist an seinem freien Ende eine sechskantförmige Ausnehmung 8 für einen Inbusschlüssel auf. Es ist jedoch auch eine andere Kopfform und/oder eine andere Ausnehmung, wie z.B. ein Kreuzschlitz, zum Eingreifen mit einem Einschraubwerkzeug möglich.The head 5 is formed lens-shaped in the embodiment shown and has at its free end a hexagonal recess 8th for an Allen key. However, it is also another head shape and / or another recess, such as a Phillips, for engaging with a screw-in possible.

Eine Stabilisierungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform beinhaltet, wie in 2 gezeigt ist, ein erstes Knochenverankerungselement 1 in Form der Knochenschraube von 1 und ein zweites Knochenverankerungselement 11, das als her kömmliche Knochenschraube ohne elastischen Abschnitt ausgebildet sein kann, sowie eine Platte 12 mit Ausnehmungen 12, 13 zum Hindurchführen des Schafts der Knochenschrauben.A stabilizing device according to a first embodiment includes, as in 2 is shown, a first bone anchoring element 1 in the form of the bone screw of 1 and a second bone anchoring element 11 , which can be formed as her conventional bone screw without elastic portion, and a plate 12 with recesses 12 . 13 for passing the shaft of the bone screws.

In dem in 2 dargestellten Anwendungsbeispiel ist die Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren zweier Wirbel 15, 16, die nach Entfernung der Bandscheibe oder nach Entfernung eines dazwischenliegenden Wirbels über ein Fusionselement 17, z.B. einen Titanzylinder, miteinander steif verbunden werden sollen, vorgesehen.In the in 2 shown application example is the stabilizing device for stabilizing two vortices 15 . 16 after removal of the intervertebral disc or removal of an intervening vertebra via a fusion element 17 , For example, a titanium cylinder to be rigidly connected to each other, provided.

Im Betrieb werden zuerst die Schäfte der Knochenschrauben 1, 11 durch die Ausnehmungen 12, 13 der Platte hindurchgeführt, und anschließend in den jeweiligen Wirbel 15, 16 eingeschraubt, bis die Platte 12 am Wirbel anliegt. Der elastische Abschnitt 4 der Knochenschraube 1 ist dabei im Wirbel versenkt. In diesem Fall ist eine limitierte Bewegung des Wirbels nur in Richtung der Schraubenachse ermöglicht. Wenn beim Einwachsen des Fusionselements ein Einsinken desselben in den Knochen stattfindet, gibt die Knochenschraube aufgrund des elastischen Abschnitts etwas nach. Damit wird verhindert, daß ungünstige Spannungen auftreten.In operation, the shanks of the bone screws are first 1 . 11 through the recesses 12 . 13 passed through the plate, and then into the respective vertebra 15 . 16 screwed in until the plate 12 resting on the vortex. The elastic section 4 the bone screw 1 is sunk in the vortex. In this case, a limited movement of the vortex is only possible in the direction of the screw axis. If, as the fusion element infiltrates, it sinks into the bone, the bone screw gives way somewhat due to the elastic portion. This prevents unfavorable voltages from occurring.

Bei der beschriebenen Stabilisierungseinrichtung können auch zwei oder mehr Knochenschrauben mit elastischem Abschnitt 4 verwendet werden. Bei mehr als zwei Schrauben weist die Platte eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen auf. Die Stabilisierungseinrichtung ist nicht nur für die Verwendung an der Wirbelsäule geeignet, sondern auch in anderen Fällen, in denen eine Plattenosteosynthese vorgenommen wird, anwendbar.In the described stabilization device can also be two or more bone screws with elastic portion 4 be used. With more than two screws, the plate has a corresponding number of recesses. The stabilizer is not only suitable for use on the spine, but is also applicable in other cases where plate osteosynthesis is performed.

Ein Knochenverankerungselement 21 nach der in den 3a bis 3c gezeigten zweiten Ausführungsform ist als Monoaxial-Knochenschraube zum Verbinden mit einem Stab 100 ausgebildet.A bone anchoring element 21 after in the 3a to 3c shown second embodiment is as monoaxial bone screw for connection to a rod 100 educated.

Die Monoaxial-Knochenschraube weist einen Schaft 22 mit einem ersten, im Knochen zu verankernden Abschnitt 23 mit einem Knochengewinde und einen an den ersten Abschnitt 23 angrenzenden knochengewindefreien Abschnitt 24 sowie ein mit dem Schaft 21 einstückig verbundenes Aufnahmeteil 25 zur Aufnahme des Stabes 100 auf. Das Aufnahmeteil 25 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist ausgehend von seinem freien Ende eine Ausnehmung 26 mit einem U-förmigen Querschnitt auf, die gerade so groß bemessen ist, daß der Stab 100 einlegbar ist und in den Grund der Ausnehmung 26 paßt. Durch die U-förmige Ausnehmung 26 sind zwei freie Schenkel 27, 28 gebildet, die angrenzend an ihr freies Ende ein Innengewinde 29 aufweisen, welches mit einem entsprechenden Außengewinde 30 einer zwischen die Schenkel einzuschraubenden Innenschraube 31 zum Fixieren des Stabs 100 zusammenwirkt.The monoaxial bone screw has a shaft 22 with a first section to be anchored in the bone 23 with a bone thread and one at the first section 23 adjacent bone thread free section 24 as well as one with the shaft 21 integrally connected receiving part 25 for receiving the rod 100 on. The recording part 25 is formed substantially cylindrical and has, starting from its free end a recess 26 with a U-shaped cross section, which is just sized so that the rod 100 is insertable and in the bottom of the recess 26 fits. Through the U-shaped recess 26 are two free thighs 27 . 28 formed, which is adjacent to its free end an internal thread 29 having, which with a corresponding external thread 30 a screwed between the legs internal screw 31 for fixing the rod 100 interacts.

Wie insbesondere aus 3b ersichtlich ist, erstreckt sich vom Grund der U-förmigen Ausnehmung 26 in Richtung zu dem Knochengewindeabschnitt 23 eine koaxiale Bohrung 32 mit einer vorbestimmten Tiefe durch den knochengewindefreien Abschnitt 24. Wie auch bei der ersten Ausführungsform weist der Schaft im Bereich des zweiten Abschnitts 24 eine spiralförmig in Richtung der Schraubenachse verlaufende Ausnehmung 33 auf, die in radialer Richtung in die Bohrung 32 mündet. Dadurch ist der zweite Abschnitt 24 elastisch und wirkt als Schraubenfeder.As in particular from 3b it can be seen extends from the bottom of the U-shaped recess 26 towards the bone thread cut 23 a coaxial hole 32 at a predetermined depth through the bone thread free portion 24 , As in the first embodiment, the shaft in the region of the second portion 24 a spiral running in the direction of the screw axis recess 33 on, in the radial direction in the hole 32 empties. This is the second section 24 elastic and acts as a helical spring.

Eine Stabilisierungseinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform beinhaltet wenigstens ein Knochenverankerungselement, das als Monoaxialschraube mit dem elastischen Abschnitt 24 ausgebildet ist, ein zweites Knochenverankerungselement, das als herkömmliche Monoaxial- oder Polyaxial-Knochenschraube ohne einen elastischen Abschnitt ausgebildet ist, sowie einen Stab. Anstelle einer herkömmlichen Monoaxial- oder einer Polyaxial-Knochenschraube als zweites Verankerungselement kann die Stabilisierungseinrichtung auch zwei Monoaxial-Knochenschrauben gemäß 3a–3c aufweisen.A stabilizing device according to a second embodiment includes at least one bone anchoring element acting as a monoaxial screw with the elastic portion 24 is formed, a second bone anchoring element, which is designed as a conventional monoaxial or polyaxial bone screw without an elastic portion, and a rod. Instead of a conventional monoaxial or a polyaxial bone screw as the second anchoring element, the stabilizing device can also according to two monoaxial bone screws 3a - 3c exhibit.

Im Betrieb werden die Knochenverankerungselemente in den jeweiligen Knochen bzw. bei Anwendung an der Wirbelsäule in die jeweiligen Wirbel eingeschraubt, anschließend wird der Stab 100 in die Aufnahmeteile eingelegt und dann über die Innenschraube fixiert. Die Monoaxial-Knochenschraube 21 wird dabei soweit eingeschraubt, daß der elastische Abschnitt 24 über die Oberfläche des Knochens bzw. Wirbels wenigstens teilweise heraussteht. Bei einer Bewegung des Knochens bzw. Wirbels aus der zu stabilisierenden Ruhelage heraus wird über den elastischen Abschnitt 24 eine rücktreibende Kraft auf den Knochen bzw. Wirbel ausgeübt, die ihn wieder in die Ruhelage bringt und somit die Bewegung limitiert.During operation, the bone anchoring elements are screwed into the respective vertebrae in the respective bones or, when used on the spine, into the respective vertebrae, and then the rod is inserted 100 inserted into the receiving parts and then fixed over the inner screw. The monoaxial bone screw 21 is screwed in so far that the elastic portion 24 protrudes at least partially beyond the surface of the bone or vertebra. Upon movement of the bone or vertebra out of the rest position to be stabilized, the elastic portion is removed 24 a restoring force exerted on the bone or vertebra, which brings him back into the rest position and thus limits the movement.

Alternativ kann die Knochenschraube soweit eingeschraubt werden, daß der elastische Abschnitt 24 nicht oder nur geringfügig über die Oberfläche des Knochens hervorsteht. In diesem Fall kann aufgrund der Federwirkung des elastischen Abschnitts ein Nachgeben nach der Justierung erfolgen.Alternatively, the bone screw can be screwed in so far that the elastic portion 24 not or only slightly protrudes over the surface of the bone. In this case, due to the spring action of the elastic portion, yielding occurs after the adjustment.

In einer vierten in 4 dargestellten Ausführungsform ist das Knochenverankerungselement 41 als Polyaxial-Knochenschraube ausgebildet. Diese weist ein einstückig ausgebildetes Schraubenelement mit einem Schaft 42 mit einem im Knochen zu verankernden ersten Abschnitt 43 und einem daran angrenzenden zweiten knochengewindefreien Abschnitt 44, sowie einem an den zweiten Abschnitt 44 angrenzenden kugelsegmentförmigen Kopf 45 auf. Der Kopf 45 ist in einem Aufnahmeteil 46 gehalten. Der zweite Abschnitt 44 ist wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen als Schraubenfeder ausgebildet und weist eine koaxiale Bohrung 47, die sich vom freien Ende des Kopfs durch den zweiten Abschnitt hindurch erstreckt, und eine spiralförmig in der Wandung verlaufende Ausnehmung 48 auf.In a fourth in 4 illustrated embodiment, the bone anchoring element 41 designed as a polyaxial bone screw. This has an integrally formed screw element with a shaft 42 with a first section to be anchored in the bone 43 and a second bone thread free portion adjacent thereto 44 , as well as one to the second section 44 adjacent spherical segment-shaped head 45 on. The head 45 is in a recording part 46 held. The second section 44 is formed as in the previous embodiments as a helical spring and has a coaxial bore 47 extending from the free end of the head through the second section, and a recess extending spirally in the wall 48 on.

Das Aufnahmeteil 46 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist an seinem einen Ende eine axialsymmetrisch ausgerichtete erste Bohrung 49 auf, deren Durchmesser größer als der des Schafts 42 und kleiner als der des Kopfs 45 ist. Ferner weist das Aufnahmeteil 46 eine koaxiale zweite Bohrung 50 auf, die auf dem der ersten 49 Bohrung gegenüberliegenden Ende offen ist und deren Durchmesser so groß ist, daß das Schraubenelement durch das offene Ende mit dem Schaft durch die erste Bohrung 45 hindurchführbar ist, bis der Kopf 45 am Rand der ersten Bohrung 49 anliegt. Das Aufnahmeteil 46 weist ebenso wie das Aufnahmeteil 25 der vorhergehenden Ausführungsform eine sich vom freien Ende in Richtung der ersten Bohrung 49 erstreckende U-förmige Ausnehmung auf, durch die zwei freie Schenkel 52, 53 gebildet sind. In einem Bereich angrenzend an ihr freies Ende weisen die Schenkel 52, 53 ein Innengewinde auf, welches mit einem entsprechenden Außengewinde einer Innenschraube 54 zum Fixieren des Stabs 100 zusammenwirkt.The recording part 46 is formed substantially cylindrical and has at its one end an axially symmetrical aligned first bore 49 on, whose diameter is greater than that of the shaft 42 and smaller than that of the head 45 is. Furthermore, the receiving part 46 a coaxial second bore 50 on that on the first 49 Bore opposite end is open and whose diameter is so large that the screw member through the open end with the shaft through the first bore 45 is feasible until the head 45 at the edge of the first hole 49 is applied. The recording part 46 points as well as the receiving part 25 the previous embodiment, a from the free end in the direction of the first bore 49 extending U-shaped recess, through the two free legs 52 . 53 are formed. In a region adjacent to their free end, the legs 52 . 53 an internal thread, which with a corresponding external thread of an internal screw 54 for fixing the rod 100 interacts.

Es ist ferner ein Druckelement 55 zum Fixieren des Kopfs in dem Aufnahmeteil vorgesehen, das so ausgebildet ist, daß es an seiner dem Kopf 45 zugewandten Seite eine sphärische Ausnehmung 56 aufweist, deren Radius im wesentlichen gleich dem Radius des kugelsegmentförmigen Abschnitts des Kopfes 45 ist. Der Außendurchmesser des Druckelements 55 ist so gewählt, daß das Druckelement in dem Aufnahmeteil 46 zu dem Kopf 45 hin verschiebbar ist. Das Druckelement weist ferner eine koaxiale Bohrung 57 für den Zugriff auf eine nicht dargestellte Ausnehmung in dem Schraubenkopf 45 zum Ineingriffbringen mit einem Einschraubwerkzeug auf.There is further provided a pressure member 55 for fixing the head in the receiving part, which is formed so that it at its the head 45 facing side a spherical recess 56 whose radius is substantially equal to the radius of the spherical segment portion of the head 45 is. The outer diameter of the pressure element 55 is chosen so that the pressure element in the receiving part 46 to the head 45 is displaceable. The pressure element also has a coaxial bore 57 for accessing a not shown recess in the screw head 45 for engaging with a screwing on.

Eine Stabilisierungseinrichtung nach einer dritten Ausführungsform umfaßt wenigstens zwei Knochenverankerungselemente und einen Stab, wobei wenigstens eines der Knochenverankerungselemente als Polyaxial-Knochenschraube mit einem Schaft mit einem elastischen Abschnitt 44 ausgebildet ist. Das zweite Knochenverankerungselement kann als herkömmliche Monoaxial- oder Polyaxial-Knochenschraube ohne den elastischen Abschnitt ausgebildet sein oder es kann als eine Monoaxial-Knochenschraube oder eine Polyaxial-Knochenschraube mit einem elastischen Abschnitt, wie beschrieben, ausgebildet sein.A stabilizing device according to a third embodiment comprises at least two bone anchoring elements and a rod, wherein at least one of the bone anchoring elements as a polyaxial bone screw with a shaft having an elastic portion 44 is trained. The second bone anchoring member may be formed as a conventional monoaxial or polyaxial bone screw without the elastic portion, or may be formed as a monoaxial bone screw or a polyaxial bone screw having an elastic portion as described.

Im Betrieb wird das Schraubenelement zuerst in das Aufnahmeteil eingeführt, bis der Kopf 45 am Rand der ersten Bohrung 49 anliegt. Dann wird das Schraubenelement in den Knochen bzw. Wirbel eingeschraubt, wobei der elastische Abschnitt 44 wenigstens teilweise über die Knochenoberfläche hervorsteht. Anschließend wird der Stab eingelegt, die Winkelstellung des Aufnahmeteils relativ zu dem Schraubenelement justiert und anschließend durch Festziehen der Innenschraube fixiert. Durch den elastischen Abschnitt werden wie bei der vorhergehenden Ausführungsform Bewegungen um die Ruhelage in begrenzter Weise ermöglicht.In operation, the screw member is first inserted into the receiving part until the head 45 at the edge of the first hole 49 is applied. Then, the screw member is screwed into the bone or vertebra, wherein the elastic portion 44 at least partially over the bone surface protrudes. Subsequently, the rod is inserted, adjusted the angular position of the receiving part relative to the screw member and then fixed by tightening the inner screw. By the elastic portion, as in the previous embodiment, movements around the rest position are made possible in a limited manner.

Alternativ kann auch der Schaft soweit in den Knochen eingeschraubt werden, daß der elastische Abschnitt nicht oder nur geringfügig über die Knochenoberfläche hervorsteht.alternative Can the shaft be screwed into the bone as far as possible? that the elastic portion does not or only slightly protrudes over the bone surface.

5 ist ein Anwendungsbeispiel der Stabilisierungseinrichtung nach der dritten Ausführungsform zum Stabilisieren zweier Wirbel 58, 59 die über ein Fusionselement 60, das eine entfernte Bandscheibe ersetzen soll, miteinander verbunden sind. Der Betrieb erfolgt wie zuvor beschrieben. Die begrenzte Bewegungsmöglichkeit der Wirbel 58, 59 zueinander führt zu einer erhöhten zyklischen Teilbelastung, wodurch das Knochenwachstum angeregt wird und die Verknöcherung schneller voranschreitet. 5 is an example of application of the stabilization device according to the third embodiment for stabilizing two vortices 58 . 59 the via a fusion element 60 , which is intended to replace a distant disc, are connected together. Operation is as described above. The limited range of movement of the vertebrae 58 . 59 to each other leads to an increased cyclical partial load, whereby the bone growth is stimulated and the ossification progresses faster.

Die in 6 gezeigte vierte Ausführungsform des Knochenverankerungselements 61 unterscheidet sich von der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform durch die Ausbildung des Schraubenelements. Alle anderen Bestandteile sind gleich zu der dritten Ausführungsform.In the 6 shown fourth embodiment of the bone anchoring element 61 is different from the one in 4 shown third embodiment by the formation of the screw member. All other components are the same as the third embodiment.

Bei dem Schraubenelement gemäß der vierten Ausführungsform sind der Knochengewindeabschnitt 63, der elastische Abschnitt 64 und der Kopf 65 als separate Teile ausgebildet. Der elastische Abschnitt 64 besteht aus einem zylindrischen Rohr mit einer durchgehenden koaxialen Bohrung 66 und einer spiralförmig in Richtung der Zylinderachse verlaufenden Ausnehmung 67 in der Wandung, die in radialer Richtung in die Bohrung 66 mündet. Dadurch ist eine Schraubenfeder wie bei den vorherigen Ausführungsformen gebildet. Angrenzend an sein jeweiliges freie Ende weist der elastische Abschnitt 64 ein sich über eine vorbestimmte Länge erstreckendes Innengewinde 68 an beiden Enden auf. Der Knochengewindeabschnitt 63 weist an seinem der einzuschraubenden Spitze gegenüberliegenden Ende einen zylindrischen Ansatz 69 mit einem Außengewinde auf, welches mit dem Innengewinde 68 des elastischen Abschnitts 64 zusammenwirkt. Der Kopf 65 weist an seiner dem abgeflachten Ende gegenüberliegenden Seite einen zylindrischen Ansatz 70 mit einem Außengewinde, welches mit dem Innengewinde 68 des elastischen Abschnitts zusammenwirkt, auf.In the screw member according to the fourth embodiment, the bone thread portion is 63 , the elastic section 64 and the head 65 formed as separate parts. The elastic section 64 consists of a cylindrical tube with a continuous coaxial bore 66 and a recess extending spirally in the direction of the cylinder axis 67 in the wall, in the radial direction in the hole 66 empties. Thereby, a coil spring is formed as in the previous embodiments. Adjacent to its respective free end, the elastic portion 64 an inner thread extending over a predetermined length 68 at both ends. The bone thread section 63 has at its end to be screwed the opposite end a cylindrical approach 69 with an external thread, which with the internal thread 68 the elastic section 64 interacts. The head 65 has at its side opposite the flattened end a cylindrical approach 70 with an external thread, which with the internal thread 68 the elastic portion cooperates on.

Im Betrieb wird im Unterschied zur vorhergehenden Ausführungsform zuerst das Schraubenelement durch Zusammenschrauben des Knochengewindeabschnitts 63, des elastischen Abschnitts 64 und des Kopfs 65 zusammengesetzt und dann in das Aufnahmeteil eingeführt. Der weitere Betrieb erfolgt wie bei der vorhergehen den Ausführungsform.In operation, unlike the previous embodiment, the screw member is first screwed together by screwing the bone thread portion 63 , the elastic section 64 and the head 65 assembled and then introduced into the receiving part. The further operation takes place as in the previous embodiment.

Das Knochenverankerungselement nach dieser Ausführungsform hat den Vorteil, daß seine Herstellung vereinfacht ist. Ferner weist es den Vorteil auf, daß elastische Abschnitte 64 verschiedener Länge und verschiedener Steifigkeit bereitgehalten werden können und je nach Anwendung vor dem Einsatz ausgewählt werden und mit Köpfen einer Größe und Gewindeschäften vorbestimmter Länge zu einem Schraubenelement zusammengesetzt werden können.The bone anchoring element according to this embodiment has the advantage that its manufacture is simplified. Furthermore, it has the advantage that elastic portions 64 different length and different stiffness can be kept and selected depending on the application before use and can be assembled with heads of a size and threaded shafts of predetermined length to a screw element.

In einer weiteren, in den 7a und 7b gezeigten Ausführungsform ist das Knochenverankerungselement als Schanzschraube 81 ausgebildet. Die Schanzschraube 81 weist einen ersten Gewindeabschnitt 82 und einen sich daran anschließenden zylindrischen gewindefreien Schaftabschnitt 83 ohne Kopf auf, durch den sich eine vom freien Ende bis zum Gewindeabschnitt verlaufende koaxiale Sackbohrung 84 erstreckt. In einem vorbestimmten Bereich 85 des zylindrischen Abschnitts 83 ist eine spiralförmig sich in Richtung der Schraubenachse über eine vorbestimmte Länge erstreckende Ausnehmung 86 in der Wandung vorgesehen, durch wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine elastischer Abschnitt in Form einer Schraubenfeder gebildet ist. Ferner weist der zylindrische Schaftabschnitt 83 umfangsseitig in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnete kreisförmige Einkerbungen 87 auf. Angrenzend an sein freies Ende weist der zylindrische Schaftabschnitt eine sechskantförmige Ausnehmung 88 oder eine beliebige andere Ausnehmung zum Eingreifen mit einem Einschraubwerkzeug auf.In another, in the 7a and 7b In the embodiment shown, the bone anchoring element is a Schanz screw 81 educated. The Schanz screw 81 has a first threaded portion 82 and an adjoining cylindrical unthreaded shaft portion 83 without head on, through which a from the free end to the threaded portion extending coaxial blind bore 84 extends. In a predetermined area 85 of the cylindrical section 83 is a spiral extending in the direction of the screw axis over a predetermined length recess 86 provided in the wall, by as in the embodiments described above, an elastic portion is formed in the form of a coil spring. Furthermore, the cylindrical shaft portion 83 circumferentially arranged at a predetermined distance from each other circular notches 87 on. Adjacent to its free end, the cylindrical shaft portion has a hexagonal recess 88 or any other recess for engagement with a screwing on.

Im Betrieb wird die Schanzschraube 81 insbesondere bei einem Fixateur externe zusammen mit herkömmlichen Schanzschrauben und herkömmlichen Verbindungselementen und Fixationsstäbe verwendet. Die Schanzschraube 81 wird in das zu fixierende Kno chenfragment so eingeschraubt, daß der elastische Abschnitt 85 über die Knochenoberfläche wahlweise auch über die Hautoberfläche heraussteht. Je nach Steifigkeit des elastischen Abschnitts wird eine begrenzte Bewegung an vorbestimmter Stelle ermöglicht.In operation, the Schanz screw 81 used in particular in a fixator external together with conventional Schanz screws and conventional fasteners and fixation rods. The Schanz screw 81 is screwed into the bone bone fragment to be fixed so that the elastic portion 85 optionally also protrudes beyond the surface of the skin over the bone surface. Depending on the stiffness of the elastic portion a limited movement is made possible at a predetermined location.

8 zeigt eine Weiterbildung der Schanzschraube nach 7a und 7b in der Anwendung in einem Fixateur externe zur Stabilisierung von Röhrenknochenteilen 90, 91 eines gebrochenen Röhrenknochens. Die Schanzschraube 92 weist hierzu wie die Polyaxialschraube 41 der dritten Ausführungsform einen (nicht dargestellten) kugelsegmentförmigen Kopf auf, der in einem Aufnahmeteil 93 gehalten ist. Die Knochenteile 90, 91 werden über die Schanzschraube 92 und herkömmliche Polyaxial-Knochenschrauben 94, die über ein Verbindungselement 95 mit Stäben 100, 101 verbunden sind, stabilisiert. 8th shows a further development of the Schanz screw 7a and 7b when used in a fixator external for the stabilization of tubular bone parts 90 . 91 a broken tubular bone. The Schanz screw 92 points to this like the polyaxial screw 41 the third embodiment, a (not shown) spherical segment-shaped head, which in a receiving part 93 is held. The bone parts 90 . 91 be over the Schanz screw 92 and conventional polyaxi al-bone screws 94 that have a connector 95 with bars 100 . 101 are connected, stabilized.

Abwandlungen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Insbesondere können Elemente einer Ausführungsform mit den Elementen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden. Die mehrteilige Ausbildung des Schraubenelements gemäß der Ausführungsform nach 6 ist auch bei der Monoaxial-Knochenschraube nach den 3a bis 3c möglich, wobei dann das Aufnahmeteil in den elastischen Abschnitt einschraubbar ist. Ferner kann auch die Schanzschraube nach den 7a und 7b mehrteilig ausgebildet sein. In einer weiteren Abwandlung sind der Knochengewindeabschnitt und der elastische Abschnitt einstückig verbunden und nur der Kopf bzw. das Aufnahmeteil einschraubbar.Modifications of the previously described embodiments are possible. In particular, elements of one embodiment may be combined with elements of another embodiment. The multi-part design of the screw element according to the embodiment according to 6 is synonymous with the monoaxial bone screw after the 3a to 3c possible, in which case the receiving part can be screwed into the elastic section. Furthermore, the Schanz screw after the 7a and 7b be formed in several parts. In a further modification of the bone threaded portion and the elastic portion are integrally connected and only the head or the receiving part can be screwed.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein separater zylindrischer Kern vorgesehen, der in die Bohrung, die durch den elastischen Abschnitt hindurchgeht, eingeschoben wird. Dadurch läßt sich die Steifigkeit des elastischen Abschnitts zusätz lich einstellen. In einer weiteren Ausführungsform weist der elastische Abschnitt einen anderen Durchmesser auf als der Knochengewindeabschnitt. Bei einem größeren Durchmesser läßt sich so eine erhöhte Steifigkeit erzielen.In a further embodiment a separate cylindrical core is provided in the bore, which passes through the elastic portion is inserted. This can be done adjust the rigidity of the elastic section additional Lich. In a another embodiment the elastic portion has a different diameter than the bone thread section. With a larger diameter can be such an increased Achieve rigidity.

Die Erfindung ist nicht auf die konkret beschriebenen Beispiele der monoaxialen und der polyaxialen Knochenschraube beschränkt. Es können auch andere Ausbildungen derselben, insbesondere der Aufnahmeteile und der Fixiereinrichtungen möglich sein. Entscheidend ist, daß der Schaft einen elastischen Abschnitt aufweist. Ferner ist die Erfindung auch auf Haken anwendbar.The The invention is not limited to the concrete examples of the monoaxial and the polyaxial bone screw limited. It can also other embodiments thereof, in particular the receiving parts and Fixing devices possible be. It is crucial that the Shank has an elastic portion. Furthermore, the invention is also applicable to hooks.

In einer weiteren Ausführungsform ist der elastische Abschnitt mit einem schlauchartigen Überzug versehen, der das Einwachsen von Gewebematerial oder Gefäßen verhindert.In a further embodiment the elastic portion is provided with a tubular coating, which prevents the ingrowth of tissue material or vessels.

Bei allen vorgenannten Ausführungsformen besteht der Vorteil, daß die begrenzte Bewegungsmöglichkeit der Knochenteile bzw. Wirbel zu einer erhöhten zyklischen Teilbelastung führt, die das Knochenwachstum anregt.at consists of all the aforementioned embodiments the advantage that the limited range of motion the bone parts or vertebrae to an increased cyclic partial load leads, which stimulates bone growth.

Claims (11)

Knochenverankerungselement mit einem Schaft (2; 22; 42; 63, 64; 82, 83) zum Verankern in einem Knochen, wobei der Schaft einen ersten Abschnitt (3; 23; 43; 63; 82) aufweist, der im Knochen verankerbar ist und einen zweiten Abschnitt, der elastisch ausgebildet ist.Bone anchoring element with a shaft ( 2 ; 22 ; 42 ; 63 . 64 ; 82 . 83 ) for anchoring in a bone, wherein the shaft has a first section ( 3 ; 23 ; 43 ; 63 ; 82 ), which is anchored in the bone and a second portion which is elastic. Knochenverankerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (4; 24; 44; 64; 85) als Schraubenfeder ausgebildet ist.Bone anchoring element according to claim 1, characterized in that the second section ( 4 ; 24 ; 44 ; 64 ; 85 ) is designed as a helical spring. Knochenverankerungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt eine zur Schaftachse koaxiale Bohrung (6; 32; 47; 66; 86) aufweist.Bone anchoring element according to claim 1 or 2, characterized in that the second section has a bore coaxial to the shaft axis ( 6 ; 32 ; 47 ; 66 ; 86 ) having. Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt eine spiralförmig in Richtung der Schaftachse verlaufende Ausnehmung (7; 33; 48; 67; 86) in der Wandung des Schafts aufweist.Bone anchoring element according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second section has a recess (3) running helically in the direction of the shaft axis ( 7 ; 33 ; 48 ; 67 ; 86 ) in the wall of the shaft. Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2; 22; 42; 82, 83) einstückig ausgebildet ist.Bone anchoring element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shaft ( 2 ; 22 ; 42 ; 82 . 83 ) is integrally formed. Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt als separates Teil (64) ausgebildet ist.Bone anchoring element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second section as a separate part ( 64 ) is trained. Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Knochenverankerungselement einen Kopf (5; 25; 45) zum Verbinden mit einer exter nen Vorrichtung (12; 100) aufweist, der mit dem Schaft einstückig ausgebildet ist.Bone anchoring element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bone anchoring element has a head ( 5 ; 25 ; 45 ) for connection to an external device ( 12 ; 100 ), which is formed integrally with the shaft. Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Knochenverankerungselement einen Kopf (65) zum Verbinden mit einer externen Vorrichtung aufweist, der als vom Schaft getrenntes Teil ausgebildet ist.Bone anchoring element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bone anchoring element has a head ( 65 ) for connection to an external device formed as a part separate from the shaft. Knochenverankerungselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt angrenzend an den Kopf vorgesehen ist.Bone anchoring element according to claim 7 or 8, characterized in that the second section is provided adjacent to the head. Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Knochenverankerungselement eine Knochenschraube (1; 21; 41; 61; 81) ist.Bone anchoring element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bone anchoring element is a bone screw ( 1 ; 21 ; 41 ; 61 ; 81 ). Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren von Knochen mit wenigstens zwei Knochenverankerungselementen und einer diese verbindenden Platte (12) oder einem Stab (100), wobei wenigstens ein Knochenverankerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.Stabilizing device for stabilizing bone with at least two bone anchoring elements and a plate connecting them ( 12 ) or a rod ( 100 ), wherein at least one bone anchoring element according to one of claims 1 to 10 is formed.
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ES2350006T3 (en) 2011-01-14
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