DE19829699A1 - Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine osteosynthetische Befestigungsvorrichtung mit einer Pedikelschraube, welche einen unteren, im Knochen oder Wirbel verankerbaren Gewindeabschnitt und einen oberen Abschnitt in Form eines Gabelkopfes zur Aufnahme eines Korrekturstabs aufweist, wobei im Gabelkopf ein Innengewinde für eine Klemmschraube vorgesehen ist und eine ringförmige, geschlitzte Manschette zum Aufstecken auf den Korrekturstab derart vorhanden ist, daß die Manschette im Bereich einer U-förmigen Ausnehmung im Gabelkopf zum Liegen kommt. Die Oberfläche der Manschette besitzt eine sphärische oder Kugelsegmentform, welche zwischen einem konkaven Abschnitt der Ausnehmung und einem konkaven Abschnitt der Klemmschraube im Preßsitz anordenbar ist. Erfindungsgemäß weist der Gabelkopf verlängerte Schenkel auf, wobei vom äußeren Ende des Gabelkopfes entfernt eine radial umlaufende Sollbruchstellennut vorgesehen ist. Darüber hinaus umfaßt der Gabelkopf ein Außengewinde zum Befestigen einer Rändelmutter gegen Aufspreizen der Schenkel.

Description

Die Erfindung betrifft eine osteosynthetische Befestigungs­ vorrichtung mit einer Pedikelschraube, welche einen unteren, im Knochen oder Wirbel verankerten Gewindeabschnitt und einen oberen Abschnitt in Form eines Gabelkopfes zur Aufnahme eines Korrekturstabes aufweist, wobei im Gabelkopf ein Innengewinde für eine Klemmschraube vorgesehen ist und eine ringförmige, geschlitzte Manschette zum Aufstecken auf den Korrekturstab derart, daß die Manschette im Bereich einer U-förmigen Ausneh­ mung im Gabelkopf zum Liegen kommt, wobei die Oberfläche der Manschette eine sphärische oder Kugelsegmentform besitzt, welche zwischen einem konkaven Abschnitt der Ausnehmung und einem konkaven Abschnitt der Klemmschraube im Preßsitz anordenbar ist gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 5,176,680 ist eine Vorrichtung zum Befestigen von Korrekturstäben für Wirbel, umfassend eine Pedikelschraube mit einem gabelförmigen Kopf, bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird ein Korrekturstab mit einer ringförmigen geschlitzten Man­ schette versehen und innerhalb des Gabelkopfes mit Hilfe einer Schraube fixiert. Die Schraube sorgt in Verbindung mit einer konvexen Erhöhung für das Ausbilden entsprechender Preßkräfte, um den Stab nach Erhalt der gewünschten Korrekturposition sicher zu fixieren.

Bei dem osteosynthetischen Befestigungselement nach DE 196 05 640 A1 in Form einer Pedikelschraube mit einem Schrau­ benabschnitt und einem gabelartigen Kopf ist ebenfalls ein kanalartiger Durchgang zur Aufnahme eines stabartigen Verbin­ dungselements vorgesehen. Mit Hilfe eines Schraubdeckels ist ein sich um den Außenumfang des Schraubenkopfes herum er­ streckender Klemmring gegen das stabartige Verbindungselement drückbar, so daß dieses klemmend innerhalb des erwähnten Durchgangs gehalten wird. Der dem stabartigen Verbindungsele­ ment zugewandte stirnseitige Umfangsrand des Klemmrings liegt in einer sich schräg zur Längsachse der Pedikelschraube bzw. des Klemmrings erstreckenden Ebene. Mit dieser Lösung soll eine klemmende Fixierung des stabartigen Verbindungselements in einem von 90° zur Längsachse des Befestigungselements abwei­ chenden Winkel möglich sein, und zwar sowohl in einer Ebene parallel zur Durchgangsebene als auch senkrecht hierzu.

Die gattungsbildende EP 0 572 790 A1 wiederum offenbart ein osteosynthetisches Befestigungselement vorzugsweise in Form einer Pedikelschraube oder eines Wirbelsäulenhakens und besteht aus einem im Knochen verankerbaren unteren Abschnitt und einem in Richtung der Längsachse des Befestigungselements daran an­ schließenden oberen Abschnitt.

Dieser obere Abschnitt weist die Form eines Gabelkopfes auf und besitzt einen quer zur Längsachse verlaufenden Durchgangskanal. Die so entstandene U-förmige Aufnahme mit zwei gegen­ überliegenden seitlichen Schenkeln und einem Boden dient dem Einführen eines Längsträgers oder Korrekturstabs. Der obere Abschnitt weist ein in Richtung der Längsachse verlaufendes kreiszylindrisches, nach oben offenes Sackloch auf, welches im Inneren ein Gewinde besitzt.

Um das Sackloch zu verschließen und eine Verklemmung des Längsträgers zwischen den Schenkeln zu erreichen, ist ein kreiszylindrisches Fixationselement vorgesehen, welches ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde trägt. Dieses Fixationselement besitzt an seinem unteren, zur Anlage am Längsträger bestimmten Ende eine Aushöhlung, in welcher eine Kugel einpaßbar ist, die teilweise aus dieser Aushöhlung herausragt.

Eine weitere Ausführungsform nach EP 0 572 790 A1 besitzt als Kugelteil eine konkave, senkrecht zum Radius liegende sphäri­ sche Ausfräsung zur formschlüssigen Anlage an eine auf den Längsträger, d. h. den Korrekturstab aufschiebbare sphärische Manschette. Die Manschette besitzt zum Aufschieben auf den Korrekturstab eine zentrale Bohrung mit einem durchgehenden Schlitz, um ein federndes Aufstecken auf den Längsträger zu gestatten. Die sphärische Oberfläche der Manschette und die konkave Ausfräsung sind aufeinander abgestimmt, d. h. besitzen die gleiche Krümmung. Eine entsprechende Ausnehmung ist auch im Boden der U-förmigen Aufnahme des Gabelkopfes vorhanden.

Es hat sich gezeigt, daß mit den bekannten osteosynthetischen Befestigungselementen eine gute Verstellmöglichkeit einge­ brachter Korrekturstäbe und ein ausreichendes Befestigen dieser erreicht werden kann, jedoch ist der fertigungstechnische Auf­ wand insbesondere dann, wenn die Verstellmöglichkeiten des Korrekturstabs optimiert werden sollen, erheblich. So muß bei­ spielsweise nach EP 0 572 790 A die Klemmschraube eine separate Kugel aufweisen, was wiederum dazu führt, daß bei dem geringen Raum innerhalb des Gabelkopfes die Klemmschraube selbst ge­ schwächt wird mit der Folge unerwünschter Beschädigungen beim Fixieren des Korrekturstabs.

Dadurch, daß bei sämtlichen bisher bekannten Befestigungsele­ menten in Form einer Pedikelschraube der Gabelkopf nur eine möglichst geringe Höhe aufweisen soll, ist es erforderlich, bei höhenmäßigem Versatz der Wirbel während des operativen Ein­ griffs Korrekturzangen am Gabelkopf zu befestigen, um zunächst eine Korrektur oder Normalposition der Knochen oder Wirbel einzustellen. Im Nachgang wird oder werden dann die Korrektur­ stäbe in bekannter Weise durch Fest ziehen von Klemmschrauben oder Klemmringen fixiert und es wird die Zange gelöst.

Eine derartige Verfahrensweise erfordert zum einen den Einsatz der erwähnten Korrekturzangen und ist zum anderen durch den weiter beengten Raum, welcher von der angesetzten Zange einge­ nommen wird, für den Operateur behindernd.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine osteosynthetische Befestigungsvorrichtung mit einer Pedikelschraube, welche einen unteren im Knochen oder Wirbel verankerbaren Gewindeabschnitt - und einen oberen Abschnitt in Form eines Gabelkopfes zur Auf­ nahme des Korrekturstabs aufweist, so weiterzubilden, daß einerseits bei geringem herstellungsseitigen Aufwand ein opti­ males Fixieren einzubringender Korrekturstäbe und andererseits allein durch das Einbringen einer an sich bekannten Klemm­ schraube ein insbesondere höhenmäßiges Zueinanderpositionieren oder Ausgleichen der Knochen oder Wirbel durch Krafteinwirkung und Übertragung der Kräfte mittels des Korrekturstabs möglich wird.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer osteo­ synthetischen Befestigungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweck­ mäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Dem Grundgedanken der Erfindung folgend besitzt der Gabelkopf der osteosynthetischen Befestigungsvorrichtung verlängerte Schenkel, wobei vom äußeren Ende des Gabelkopfes entfernt eine radial umlaufende Sollbruchstelle vorgesehen ist. Weiterhin ist am Gabelkopf ein Außengewinde zum Befestigen einer Rändelmutter gegen Aufspreizen der Schenkel vorhanden.

Durch-den erfindungsgemäß verlängerten Gabelkopf bzw. die ver­ längerten Schenkel dieses Gabelkopfes besteht die Möglichkeit, nach Einbringen der Pedikelschrauben und Fixieren eines Kor­ rekturstabs ein Ausrichten der entsprechenden Knochen oder Wirbel zueinander über den Verlängerungsabschnitt des Gabel­ kopfes zu erreichen.

Bevorzugt wird, nachdem der Korrekturstab in einer Pedikel­ schraube bereits fixiert wurde, in eine zweite Pedikelschraube, in deren Gabelkopf der Korrekturstab liegt, die Klemmschraube eingebracht und mittels eines Werkzeugs Kraft auf den Korrek­ turstab bzw. die Pedikelschraube und damit auf den Knochen oder Wirbel zur Einwirkung gebracht. Über die verlängerten Schenkel kann nun der entsprechende Wirbel angehoben und höhenmäßig an die Lage der übrigen Wirbel angepaßt werden. Dann, wenn die Klemmschraube und der Korrekturstab ihre Endbefestigungslage erreichen, d. h. am Boden der U-förmigen Ausnehmung im Gabelkopf zum Liegen kommen und der entsprechende Preßsitz hergestellt ist, wird die Rändelmutter gegen Aufspreizen der Schenkel mit Hilfe des Außengewindes am Gabelkopf fixiert. Das nunmehr her­ vorstehende verlängerte Ende des Gabelkopfes bzw. der Schenkel kann durch Einwirkung einer seitlichen Kraft unter Nutzung der radial umlaufenden Sollbruchstellennut leicht entfernt werden, so daß sich in diesem Zustand die gewünschte geringe Höhe des Gabelkopfes ergibt. Bevorzugt können die beiden Schenkel zusammengedrückt oder mit einer Zange aufgespreizt werden, so daß eine Trennung entlang der Sollbruchstelle erfolgt, ohne daß Querkräfte auf den Knochen oder Wirbel mit möglicherweise nachteiligen Folgen entstehen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt der Boden der U-förmigen Ausnehmung im Gabelkopf unter einem stumpfen Winkel zur Längsachse der Pedikelschraube eingebrachte V-förmige Kippschrägen. Durch diese Kippschrägen gelingt es, entsprechende Verstellwinkel zwischen der Längsachse der Pedi­ kelschraube und dem Korrekturstab zu erreichen.

Bevorzugt ist die ringförmige Manschette mit mehreren umfangs­ seitig verteilt angeordneten, axial verlaufenden Teilschlitzen versehen, wobei die Schlitzrichtung alternierend gewählt wird. Durch diese Maßnahme wirken die Klemmkräfte für den Erhalt eines langzeitstabilen Preßsitzes optimal zwischen den betei­ ligten mechanischen Elementen, so daß ein verbesserter Form- und Kraftschluß die Folge ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich das Außen­ gewinde des Gabelkopfes über die Sollbruchstelle hinaus in Richtung des im Knochen verankerbaren Gewindeabschnitts, wobei die Erstreckungslänge des Gewindes von der Sollbruchstelle an im wesentlichen der Breite der Rändelmutter entspricht oder um einen geringen Betrag größer ist.

Die Klemmschraube weist zum Aufnehmen eines Befestigungswerk­ zeugs einen Innensechskant auf und der im Knochen verankerbare Gewindeabschnitt besitzt eine konische Form, wobei das Gewinde bis nahezu hin zum Gabelkopf geführt wird.

Mit der erfindungsgemäßen osteosynthetischen Befestigungsvor­ richtung kann auf Zangen oder andere Verstellmittel zum höhen­ mäßigen Angleichen der Position zu korrigierender Wirbel oder Knochen verzichtet werden, indem unter Rückgriff auf die ver­ längerten Schenkel allein mit Hilfe der Klemmschrauben und eines entsprechenden Werkzeugs die gewünschte gegenseitige Position realisierbar ist. Nachdem die Endlage der Knochen oder Wirbel vorliegt, wird der Korrekturstab im Gabelkopf kraft- und formschlüssig fixiert und das überstehende verlängerte Ende des Gabelkopfes entlang der Sollbruchstellennut entfernt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Darstellung einer Wirbelsäulen­ schraube mit verlängertem Kopf;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch mit erkennbarer Kippschräge;

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung X der Wirbelsäulenschraube gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung eines Korrekturstabs;

Fig. 5 eine Vorder- und Seitenansicht der ringförmigen Man­ schette mit alternierend angeordneten, axial verlau­ fenden Teilschlitzen;

Fig. 6 eine Vorder- und Seitenansicht der Klemmschraube, und

Fig. 7 eine Seiten- sowie eine Vorderansicht der Rändelmutter.

Bei der osteosynthetischen Befestigungsvorrichtung in Form einer Wirbelsäulenschraube nach Fig. 1 ist zunächst ein im Knochen oder Wirbel verankerbarer unterer Gewindeabschnitt 1 mit vorzugsweise konischem Verlauf und einer Anschnittspitze vorgesehen.

Der obere Abschnitt weist die Form eines Gabelkopfes 2 auf. Der Gabelkopf umfaßt Schenkel 3 und eine U-förmige Ausnehmung 4. Die U-förmige Ausnehmung 4 dient der Aufnahme eines Korrektur­ stabes (siehe Fig. 4).

Im Gabelkopf 2 ist ein Innengewinde 5 eingebracht, um eine Klemmschraube (Fig. 6) aufzunehmen.

Die U-förmige Ausnehmung 4 besitzt im Bodenbereich einen kon­ kaven Abschnitt 6 und hiervon ausgehende seitliche, sich öff­ nende Kippschrägen 7 (Fig. 2 und Fig. 3).

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Schenkel 3 des Gabel­ kopfes 2 verlängert ausgebildet, wobei vom äußeren Ende des Gabelkopfes entfernt eine radial umlaufende Sollbruchstellennut 8 in den Gabelkopf eingefräst ist. Weiterhin weist der Gabel­ kopf 2 bzw. weisen die Schenkel 3 ein Außengewinde 9 auf, welches in Richtung unterer Gewindeabschnitt über die Soll­ bruchstellennut 8 um mindestens einen solchen Betrag einge­ bracht ist, der der Breite der Rändelmutter 10 (Fig. 7) ent­ spricht. Die Rändelmutter 10 verhindert ein Aufspreizen der Schenkel 3 bei entsprechenden Kräften, die unter der Wirkung einer angezogenen Klemmschraube 11 gemäß Fig. 6 entstehen.

Der in der Fig. 4 gezeigte Korrekturstab 12 weist einen kreis­ förmigen Querschnitt auf und kann am Ende eine Sechskantauf­ nahme 13 für ein Werkzeug besitzen.

Zum Befestigen des Korrekturstabs 12 in der U-förmigen Ausneh­ mung 4 des Gabelkopfes 2 wird eine ringförmige Manschette 14 (Fig. 5) auf den Stab 12 aufgeschoben. Die ringförmige Man­ schette 14 weist eine Außenoberfläche nach Art einer Kugel oder eines Kugelsegments auf. Der Radius dieser Kugel oder des Kugelsegments ist entsprechend dem konkaven Abschnitt 6 in der U-förmigen Ausnehmung 4 und einem konkaven Abschnitt 15 im Boden der Klemmschraube 11 gewählt.

Die ringförmige Manschette 14 besitzt weiterhin mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete, axial verlaufende Teil­ schlitze 16, welche eine jeweils alternierende, also wechsel­ seitige Schlitzrichtung aufweisen.

Wie in der Fig. 6 dargestellt, besitzt die Klemmschraube 11 eine Scheibenform und einen konkaven Abschnitt 15 im Boden. Innenseitig der Klemmschraube 11 ist ein Innensechskant 17 zur Aufnahme eines Werkzeugs vorhanden.

Die Oberflächenform der ringförmigen Manschette 14 ermöglicht im Zusammenwirken mit dem konkaven Abschnitt 6 in der U-förmi­ gen Ausnehmung 4 des Gabelkopfes 2 und dem konkaven Abschnitt 15 im Boden der Klemmschraube 11 einen sicheren Preßsitz auch dann, wenn der Korrekturstab 12, welcher sich in einer Bohrung 18 der Manschette 14 befindet, eine entsprechende Winkellage abweichend von der Senkrechten zur Längsachse 19 der Wirbel­ säulenschraube einnimmt.

Die Außenoberfläche der Rändelmutter 10 gemäß Fig. 7 besitzt eine Oberflächenstruktur zum sicheren Betätigen oder rutsch­ freien Angreifen eines entsprechenden zangenartigen Werkzeugs, um ausreichende Kräfte übertragen zu können.

Mit der vorgestellten Wirbelsäulenschraube, die einen verlän­ gerten Gabelkopf 2 bzw. entsprechend verlängerte Schenkel 3 aufweist, kann nun eine Positionierung von Knochen oder Wirbeln zueinander vorgenommen werden, indem die entsprechenden Schrauben oder zumindest eine Schraube mit verlängertem Kopf in die gegenüberstehenden Wirbel- oder Knochenenden eingebracht wird. Im Anschluß hieran wird ein Fixieren eines entsprechenden Korrekturstabs und Befestigen vorgenommen, wobei durch das Einbringen einer Klemmschraube 11 in eine Wirbelsäulenschraube mit verlängertem Kopf über den Korrekturstab, der sich in der U-förmigen Ausnehmung 4 befindet, Kräfte auf die Knochen oder Wirbel dergestalt einwirken, daß diese sich in eine entspre­ chende Korrekturlage bewegen, ohne daß auf Pedikelschrauben­ köpfe Zangen aufgebracht oder angesetzt werden müssen, um eine Verstellung zu erreichen.

In dem Falle, wenn die gewünschte Lage der Wirbel zueinander erhalten wurde, wird das überstehende Ende des Gabelkopfes 2 durch Ansetzen eines Werkzeugs und Einwirken von Kräften bei­ spielsweise durch Zusammenpressen oder Aufspreizen der Schen­ kelenden abgetrennt. Dieses Abtrennen erfordert durch das Vor­ handensein der umlaufenden Sollbruchstellennut 8 keine Spezialwerkzeuge.

Mit Hilfe der alternierend vorgesehenen Teilschlitze, welche axial außenumfangsseitig der Manschette 14 verlaufen, kann eine gleichmäßige Flächenpressung ohne unerwünschte Punktkräfte und damit ein fester Sitz des Korrekturstabs 12 im Gabelkopf 2 erreicht werden. Auch ist ein mehrmaliges Lösen und Wieder­ festklemmen ohne nachteilige Folgen, wie Querschnittsverfor­ mungen des Stabes gewährleistet.

Bezugszeichenliste

1

unterer Gewindeabschnitt der Wirbelsäulenschraube

2

Gabelkopf der Wirbelsäulenschraube

3

Schenkel

4

U-förmige Ausnehmung

5

Innengewinde

6

konkaver Abschnitt der U-förmigen Ausnehmung

7

Kippschrägen

8

Sollbruchstellennut

9

Außengewinde

10

Rändelmutter

11

Klemmschraube

12

Korrekturstab

13

Sechskantaufnahme

14

ringförmige Manschette

15

konkaver Abschnitt im Boden der Klemmschraube

16

Teilschlitze

17

Innensechskant

18

Bohrung in der Manschette

19

Längsachse der Wirbelsäulenschraube

Claims (6)

1. Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung mit einer Pedi­ kelschraube, welche einen unteren, im Knochen oder Wirbel verankerbaren Gewindeabschnitt und einen oberen Abschnitt in Form eines Gabelkopfes zur Aufnahme eines Korrekturstabs auf­ weist, wobei im Gabelkopf ein Innengewinde für eine Klemm­ schraube vorgesehen ist und eine ringförmige, geschlitzte Man­ schette zum Aufstecken auf den Korrekturstab derart, daß die Manschette im Bereich einer U-förmigen Ausnehmung im Gabelkopf zum Liegen kommt, wobei die Oberfläche der Manschette eine sphärische oder Kugelsegmentform besitzt, welche zwischen einem konkaven Abschnitt der Ausnehmung und einem konkaven Abschnitt der Klemmschraube im Preßsitz anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf (2) verlängerte Schenkel (3) aufweist, wobei vom äußeren Ende des Gabelkopfes (2) entfernt eine radial umlau­ fende Sollbruchstellennut (8) vorgesehen ist und weiterhin der Gabelkopf (2) ein Außengewinde (9) zum Befestigen einer Rändelmutter (10) gegen Aufspreizen der Schenkel (3) umfaßt.

2. Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der U-förmigen Ausnehmung (4) im Gabelkopf (2) seit­ lich des konkaven Abschnitts (6) unter einem stumpfen Winkel zur Längsachse (19) der Pedikelschraube je eine Kippschräge (7) eingebracht ist.

3. Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (14) mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete, axial verlaufende Teilschlitze (16) mit alternierender Schlitzrichtung aufweist.

4. Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (9) des Gabelkopfes (2) über die Sollbruch­ stellennut (8) hinaus sich in Richtung des im Knochen verankerbaren Gewindeabschnitts (1) erstreckt, wobei die Erstreckungslänge des Gewindes von der Sollbruchstellennut (8) an im wesentlichen der Breite der Rändelmutter (10) entspricht.

5. Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Klemmschraube (11) ein Innensechskant (17) zur Aufnahme eines Befestigungswerkzeugs eingebracht ist.

6. Osteosynthetische Befestigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Knochen verankerbare Gewindeabschnitt (1) konisch ausgebildet und das Gewinde bis zum Gabelkopf (2) geführt ist.