DE202009011100U1

DE202009011100U1 - Medizinisches Verbindungselement

Info

Publication number: DE202009011100U1
Application number: DE200920011100
Authority: DE
Original assignee: ALL TIGHT GmbH; ALL-TIGHT GmbH
Current assignee: ALL TIGHT GmbH; ALL-TIGHT GmbH
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2019-10-02

Abstract

Medizinisches Verbindungselement, wie Knochenschraube (10), umfassend einen Bolzen (12) mit Gewinde (14), dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung Bolzens (12) im Bereich des Gewindes (14) eine Längsnut (16) verläuft, in die ein aus einem bioverträglichen Material bestehendes Element (18) eingebracht ist, das über der Umfangsfläche des Bolzens vorsteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Verbindungselement, wie Knochenschraube, umfassend einen Bolzen mit Gewinde.
In der Knochenchirurgie werden in erheblichem Umfang Schrauben eingesetzt, um Verankerungen oder Verbindungen zu ermöglichen. So ist z. B. aus der DE-A-10 2004 050 040 eine Knochenschraube zum Fixieren einer Knochenplatte bekannt. Um eine zementfreie Endoprothese zur Verfügung zu stellen, wird nach der DE-A-21 35 310 eine Knochenschraube eingesetzt. Für eine translaminäre Wirbelverschraubung wird gemäß DE-C-198 31 336 eine Knochenschraube mit einem Gewinde verwendet, das selbstfurchend ausgebildet ist.
Nachteil der bekannten Knochenschrauben ist es, dass diese sich bei Belastung lösen können, so dass ein Heilungsprozess verschleppt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Verbindungselement der eingangs genannten Art, insbesondere eine Knochenschraube zur Verfügung zu stellen, die selbstsichernd ist, so dass der Heilungsprozess nicht gestört, vielmehr beschleunigt werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass in Längsrichtung des Bolzens im Bereich des Gewindes eine vorzugsweise zumindest bereichsweise hinterschnittene Längsnut verläuft, in die ein aus einem bioverträglichen Material bestehendes Element eingebracht ist, das über der Umfangsfläche des Bolzens vorsteht. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass Nutboden der Längsnut zwischen Längsachse des Bolzens und dessen Kerndurchmesser, insbesondere nahe der Längsachse verläuft.
Die Längsnut kann im Schnitt eine Rechteckform aufweisen. Dies bedeutet grundsätzlich, dass die Seitenwandungen der Nut parallel zueinander und senkrecht zur Bodenwandung verlaufen. Vorzugsweise ist in zumindest einer Seitenwandung, vorzugsweise in jeder Seitenwandung, eine eine Hinterschneidung bildende Längsvertiefung vorgesehen, die parallel zur Bodenwandung verläuft und im Schnitt eine Dreiecksgeometrie aufweist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre ist eine Selbstsicherung der Schraube gegeben, die durch das über den Umfang vorstehende bioverträgliche Material bewirkt wird. Beim Einschrauben ergibt sich eine klemmende Wirkung, die insbesondere durch die auftretende Flächenpressung erzeugt wird.
Bei dem Element aus bioverträglichem Material handelt es sich insbesondere um einen Faden bzw. Abschnitt eines solchen mit einem kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt. Dabei kann der Faden bei einem ellipsenförmigen Querschnitt derart in die Nut eingebracht werden, dass Längsachse der Ellipse sich entlang Höhe der Nut erstreckt.
Bei dem bioverträglichen Material handelt es sich insbesondere um einen thermoplastischen Kunststoff, wobei bevorzugterweise ein Polyetherketon oder Abkömmlinge dieses zum Einsatz gelangen. Vorzugsweise besteht das bioverträgliche Material aus einem Polyetheretherketon.
Unabhängig hiervon kann das thermoplastische Material durch Fasern wie Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Element aus biokompatiblem Material über der Umfangsfläche des Bolzens mit einer Höhe H mit H ≥ 0,05 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 1,0 mm, vorzugsweise weniger als 0,35 mm, vorsteht, und zwar im unbenutzten Zustand.
Eine besondere Klemmwirkung und damit Sicherung ergibt sich dann, wenn das Element im Bereich des Gewindes sich über eine Länge L erstreckt mit L = (1,5 × d) ± 10% mit d = Durchmesser des Bolzens. Vorzugsweise sollte die Fadenlänge L = (1,5 × d) ± 2P bei P < 1 bzw. L = (1,5 × d) ± P bei P ≥ 1 betragen, wobei P der Gewindegang in mm ist. d ist der Durchmesser des Gewindes in mm.
Des Weiteren sollte das Element beabstandet zum Bolzenende in der Nut verlaufen, wobei insbesondere der Abstand zwischen Bolzenende und Beginn des in der Nut verlaufenden Elements zwischen 1 und 2 Gewindegängen liegt.
Der Bolzen kann ein Gewindestift oder ein solcher mit einem Kopf sein. Auch kann der Bolzen bzw. der Schaft der Schraube allein abschnittsweise mit einem Gewinde versehen sein.
Der Bolzen selbst besteht aus einem biokompatiblen Material wie Titan oder einem bioverträglichen Material wie Edelstahl, Messing oder Kunststoff, um nur beispielhaft Materialien zu nennen.
Unabhängig hiervon sollten die Verbindungselemente der DIN 267, Teil 28, gehorchen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination-, sondern auch der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 ein Verbindungselement in Längsschnitt, teilweise gebrochen, und
2 einen Querschnitt durch das Verbindungselement gemäß 1.
In den Figuren ist rein beispielhaft ein medizinisches Verbindungselement in Form einer Schraube 10 dargestellt, die aus einem Schaft 12 und einem Kopf 13 besteht. Der Schaft 12 weist in einem unteren Bereich 16 ein Gewinde mit einem Außendurchmesser d auf.
In Längsrichtung des Schafts 12, und zwar im Bereich des Gewindes 14, ist eine Längsnut 16 eingefräst, die vorzugsweise eine Hinterschneidung aufweist und somit im Schnitt die Geometrie eines ggfl. ungleichschenkligen Trapezes aufweist, das im Bereich kürzerer Basis offen ist. In die Nut 16 ist ein Element 18 aus biokompatiblem Material eingepresst, das vorzugsweise aus Polyetherketon oder einem Abkömmling von diesem besteht, insbesondere aus Polyetheretherketon. Gegebenenfalls können Fasern zur Erzielung gewünschter mechanischer Eigenschaften eingebracht sein.
Die Nut 16 kann jedoch auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und ggfls. in zumindest einer Seitenwandung hinterschnitten sein. Insbesondere weist die Längsnut 16 eine Geometrie auf, wie diese der 2 zu entnehmen ist. So ist die Nut 16 durch eine Bodenwandung 20 und zwei senkrecht zu dieser und zueinander parallel verlaufende Seitenwandungen 21, 23 begrenzt. Ferner ist in jeder Seitenwandung 21, 23 eine parallel zur Bodenwandung 20 verlaufende im Schnitt eine Dreiecksgeometrie bildende Vertiefung 25, 27 vorhanden, die jeweils eine Hinterschneidung bildet.
Das Element 18 ist ein Abschnitt eines Fadens, der vorzugsweise einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der eingepresste Fadenabschnitt, also das Element 18 mit seiner Längsachse quer bzw. senkrecht zum Boden 20 der Nut 16 verläuft. Der Boden 20 der Nut 16 verläuft im Bereich der Längsachse 22 der Schraube 10, und in der Nähe derselben. Somit verläuft der Boden 20 der Nut zwischen Längsachse 22 und Kerndurchmesser der Schraube 10 bzw. deren Schaft 12.
Wie sich aus der Schnittdarstellung der 2 ergibt, steht der Fadenabschnitt, also das Element 18 mit einer Höhe H über den Außendurchmesser, also der Umfangsfläche des Schafts 12 vor. Die Höhe kann zwischen 0,05 mm und 1,0 mm liegen, um bevorzugte Zahlenangaben zu vermitteln, ohne dass hierdurch die erfindungsgemäße Lehre eingeschränkt werden soll.
Dadurch, dass der beim Einschrauben zusammenpressbare Faden, also das Element 18, über die Umfangsfläche des Schafts 12 vorsteht, ergibt sich eine klemmende Wirkung, durch die die Schraube 10 gesichert wird, und ein Lösen auch z. B. bei Vibrationsbeanspruchungen ausgeschlossen ist.
Die 1 verdeutlicht, dass der Fadenabschnitt 18 beabstandet zur freien Stirnfläche 24 des Schafts 12 verläuft. Vorzugsweise beläuft sich der Abstand a auf etwa 1–2 Gewindegänge. Die Länge L des Fadens 18 selbst beträgt in etwa 1,5 × d mit d = Außendurchmesser des Gewindes 14 im Bereich des Gewindes 14.
Als bevorzugte Durchmesser des Gewindes sind anzugeben 2 mm bis 16 mm.
Die Schraube 10 besteht aus einem bioverträglichen bzw. biokompatiblen Material, wobei insbesondere Titan, Edelstahl oder Messing zu nennen sind. Die Schraube 10 kann jedoch auch aus Kunststoff hergestellt sein.
Zu dem Gewinde 14 ist anzumerken, dass dieses eine gewünschte Form aufweisen und z. B. ein metrisches oder abnormales Gewinde oder ein Feingewinde sein kann.
Der Bolzen kann eine Zylinderform oder eine andere geeignete Geometrie aufweisen, die ein Einschrauben ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004050040 A [0002]
DE 2135310 A [0002]
DE 19831336 C [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 267 [0016]

Claims

Medizinisches Verbindungselement, wie Knochenschraube (10), umfassend einen Bolzen (12) mit Gewinde (14), dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung Bolzens (12) im Bereich des Gewindes (14) eine Längsnut (16) verläuft, in die ein aus einem bioverträglichen Material bestehendes Element (18) eingebracht ist, das über der Umfangsfläche des Bolzens vorsteht.
Medizinisches Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut (16) bereichsweise hinterschnitten ist.
Medizinisches Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dass auf Nutboden (20) der Längsnut (16) zwischen Längsachse (22) des Bolzens (12) und dessen Kerndurchmesser verläuft.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem bioverträglichen Material bestehende Element (18) ein im Schnitt kreis- oder ellipsenförmiger Faden bzw. ein Abschnitt eines solchen ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem bioverträglichem Material bestehende Element (18) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff ein Polyetherketon oder ein Abkömmling von diesem ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bioverträgliche Material ein Polyetheretherketon ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff mit Glas- und/oder Kohlefasern gefüllt ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Nut eingebrachte wie eingepresste Element (18) den Außendurchmesser des Bolzens (12) bzw. dessen Gewindebereich (14) mit einer Höhe H mit H ≥ 0,05 mm überragt.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Element (16) den Außendurchmesser des Gewindes (14) mit einer Höhe H mit 0,1 mm ≤ H ≤ 1,0 mm, vorzugsweise H ≤ 0,35 mm, überragt.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Element (18) im Bereich des Gewindes (14) sich über eine Länge L erstreckt mit 1,5 × d ± 10% mit d = Durchmesser des Gewindes (14).
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Element (18) beabstandet zum Bolzenende (22) in der Nut (16) verläuft.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Element (18) im Abstand a mit a gleich zumindest einem Gewindegang vom Bolzenende (22) ausgeht.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Element (18) im Abstand a mit a = 1–2 Gewindegänge vom Bolzenende (22) ausgeht.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) ein Gewindestift ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) eine Schraube mit Kopf (13) ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) über die Länge ihres Schafts (12) teilweise mit einem Gewinde (14) versehen ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) aus einem biokompatiblen Material wie Titan oder einem bioverträglichem Material wie Edelstahl, Messing oder Kunststoff besteht.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (14) z. B. ein metrisches Gewinde, ein Feingewinde oder ein abnormales Gewinde ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut (16) einen rechteckigen Querschnitt mit ggfls. in einer Längswandung (21, 23) verlaufenden Hinterschneidung (25, 27) aufweist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut (16) durch eine Bodenwandung (20) und senkrecht zu dieser und parallel zueinander verlaufende Seitenwandungen (21, 23) begrenzt ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Seitenwandung (21, 23), vorzugsweise in jeder Seitenwandung eine in Längsrichtung der Nut (16) verlaufende Vertiefung (25, 27) vorgesehen ist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Hinterschneidung bildende Vertiefung (25, 27) im Schnitt eine Dreiecksgeometrie aufweist.
Medizinisches Verbindungselement nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise parallel zur Bodenwandung (20) verlaufende Vertiefung (25, 27) beabstandet zur Bodenwandung (20) verläuft.