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Die
Erfindung betrifft eine Knochenschraube, insbesondere Pedikelschraube,
mit einem Schraubenkopf und einer Schraubenspitze und einem zwischen
Schraubenkopf und Schraubenspitze angeordneten Schraubenkern, an
welchem das Schraubengewinde angeordnet ist, wobei sich der Schraubenkern
in Richtung der Schraubenspitze konisch verjüngt, und wobei
das Schraubengewinde zumindest in einem an den Schraubenkopf angrenzenden Bereich
scharfgängig ist.
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Im
Zuge von operativen Versorgungen von Knochenbrüchen und
anderen Knochenverletzungen werden zur gegenseitigen Fixierung von
Knochen bzw. Knochenfragmenten häufig Knochenschrauben verwendet.
Zu diesem Zweck müssen entsprechend der einzusetzenden
Schrauben Bohrlöcher vorgefertigt und Gewinde eingeschnitten
werden, wobei dazu ein separater Gewindeschneider verwendet werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Knochenschraube das Gewinde
selbst schneidet und zu diesem Zweck speziell ausgebildet ist.
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Derartige
osteosynthetische Verfahren sind für Knochen der Wirbelsäule
besonders problematisch, da hier die betroffenen Knochen besonders
hohen Belastungen durch das Körpergewicht ausgesetzt sind
und zudem eine Ruhigstellung während des Heilungsprozesses
im Gegensatz beispielsweise zur Fixierung eines gebrochenen Röhrenknochens mittels
Gipsverband nur schwer möglich ist.
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Eine
weitere problembehaftete Besonderheit von Knochenverschraubungen
bei Wirbelkörper ist, dass hier meist nur ein kleiner kortikaler
Bereich im äußeren Knochenbereich vorhanden ist,
in dem die Schraube besonders gut haften kann und der eine solide
Verankerung gewährleistet und dabei ein Ausreißen
oder eine Auslockerung der Schraube vermeidet bzw. erschwert. Demgegenüber
werden Schrauben bei Röhrenknochen zumeist in zwei kortikalen Bereichen
verankert.
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Im
Zuge einer Wirbelsäulenfixation, werden die Schrauben in
spezielle Teilbereiche der Wirbelkörper, nämlich
in die Pedikel, die auch als Bogenwurzeln bekannt sind, eingesetzt,
da nur diese – und selbst das nur in einem geringen Ausmaß – über
die oben erwähnten kortikalen Bereiche verfügen,
die eine stabile Befestigung der Schraube im Wirbelkörper
gewährleisten.
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Für
diese Zwecke gibt es im Stand der Technik bereits eigene Knochenschrauben
für Wirbelkörper, die so genannten Pedikelschrauben,
wie sie beispielsweise bei der Fusion der Wirbelsäule über
eine oder mehrere Etagen verwendet werden, wobei unter einer Etage
die jeweils betroffenen Bewegungssegmente bestehend aus der Bandscheibe
und den angrenzenden Wirbelkörpern der Wirbelsäule
verstanden werden. Dabei werden zwei Wirbelkörper auf beiden
Seiten der betroffenen Bandscheibe versteift, wozu immer mindestens
vier Pedikelschrauben (zwei pro Wirbelkörper) benötigt
werden.
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In
der
EP 0 797 960 ist
eine Pedikelschraube geoffenbart, die einen Schraubenkopf und eine Schraubenspitze
aufweist, wobei nach Vorbohren und Gewindeschneiden die Pedikelschraube
mit der Spitze voran in den Knochen eingeführt wird. Zwischen
dem Schraubenkopf und der Schraubenspitze liegt ein Schraubenkern,
der das Schraubengewinde trägt. In der
EP 0 797 960 hat der Schraubenkern eine
sich vom Schraubenkopf zur Schraubenspitze konisch verjüngende
Form, wodurch die Gewindefläche vom Schraubenkopf zur Schraubenspitze
zunimmt. Die konische Form des Schraubenkerns hat dabei den Vorteil,
dass die Knochenschraube besser im Knochen fixierbar ist, da durch
den konischen Schraubenkern das Knochenmaterial nach außen hin
verdichtet wird (primäre Kompression) und die Schraube
nicht nur über die Gewindegänge selbst gehalten
wird, sondern auch durch die Klemmwirkung des konischen Schraubenkerns.
Zusätzlich ergibt sich durch die Vergrößerung
der Gewindefläche in Richtung der Schraubenspitze ein verbesserter axialer
Rückhalt der Schraube, beispielsweise im Pedikel, da sich
in diesem Fall der Bereich der Spitze der Schraube mit großer
Gewindefläche im spongiosen Bereich des Pedikels befindet,
wogegen der Bereich nahe des Kopfs der Schraube mit der kleineren Gewindefläche
im kortikalen Bereich des Pedikels optimalen Halt findet.
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Des
Weiteren wird in der
EP 0 797
960 erwähnt, dass der vom Schraubengewinde gebildete Schraubendurchmesser
(Außendurchmesser), also der Durchmesser des vom Gewinde
umfassten Bereichs der Schraube zumindest zwischen der Schraubenspitze
und dem Schraubenkopf konstant ist und die Einhüllende
dieses Bereichs der Schraube einen Drehzylinder darstellt. Für
den Schraubenkopf und die Schraubenspitze selbst sind vielfältige
Formen denkbar, insbesondere kann die Schraubenspitze selbst auch
das untere Ende des Schraubenkerns sein oder nur sehr schwach, beispielsweise
in Form einer gebrochenen Kante ausgeprägt sein.
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Im
Bereich der Schraubenspitze ist das Schraubengewinde scharfgängig
und hat dabei ein dreiecksförmiges Profil. in Richtung
des Schraubenkopfs allerdings nimmt die Scharfgängigkeit
des Gewindes durch eine stetig stärker werdende Abflachung
der Spitze des Gewindeprofils immer mehr ab, sodass bereits von
der Hälfte der Gewindelänge in Richtung des Schraubenkopfs
ein flachgängiges Schraubengewinde mit trapezförmigem
Profil vorliegt.
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Auch
die Scharfgängigkeit des Schraubengewindes der Knochenschraube
die in der deutschen Schrift
DE 90 11 312.8 U1 gezeigt ist, nimmt ausgehend
von der Schraubenspitze in Richtung Schraubenkopf immer mehr ab,
wodurch in einem Bereich um den Schraubenkopf, der ungefähr
ein Drittel der Gewindelänge einnimmt, das Schraubengewinde
als flachgängiges, trapezförmiges Gewinde ausgebildet ist,
wie es an für sich bei Bewegungsschrauben vorzufinden ist.
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Die
Stabilität einer Knochenverschraubung ist nun einerseits
durch die Ausreißfestigkeit, der Schraube also den Widerstand
gegen ein Ausreißen der Schrauben, und durch die Tendenz,
dass die Verbindung Schraube-Knochen im Laufe der Zeit lockerer
zu werden droht, gekennzeichnet. Andererseits findet die Schraube
den größten Halt im äußeren, kortikalen
Bereich des Knochens, während der Halt im spongiosen Bereich
bzw. in der Markhöhle von Röhrenknochen nur sehr
schwach ausgeprägt ist.
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Dabei
hat sich als nachteilig herausgestellt, dass die oben erwähnten
Knochenschrauben im Bereich ihres Schraubenkopfes ein flachgängiges,
trapezförmiges oder rundes Gewinde mit geringer Reibung
aufweisen, wie es eigentlich bei Bewegungsschrauben vorgesehen ist
und sich daher als ungünstig hinsichtlich der Ausreißfestigkeit
und der Lockerung erwiesen haben, wodurch diese generell für eine
stabile Knochenverschraubung nicht ideal sind.
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Die
US 5,492,442 zeigt eine
Pedikelschraube mit konischem Schraubenkern und einem über den
gesamten Bereich des Schraubengewindes scharfgängigen Gewindeprofil,
wobei der vom Gewinde gegebene Außendurchmesser der Schraube konstant
ist und das Schraubengewinde eine im Bereich der gesamten Gewindelänge
im Wesentlichen konstante Gewindesteigung und Profilform aufweist.
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Die
US 4,463,753 zeigt eine
Kompressionsschraube mit einem Gewinde, dessen Kantenwinkel kleiner
als 60° ist und vorzugsweise zwischen 30 und 50° liegt.
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Die
DE 199 43 594 A1 offenbart
eine Knochenschraube, die über spezielle Einkerbungen zum Gewindeschneiden
und eine Schraubenspitze in Form einer leicht gebrochenen Kante
verfügt.
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Die
EP 0 528 562 A2 zeigt
ein Set von Pedikelschrauben, wobei die Schrauben des Sets verschiedene
Durchmesser und verschiedene Längen aufweisen.
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Die
WO 2008/085985 A2 zeigt
weitere Arten von Knochenschrauben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, obige Nachteile zu vermeiden und eine Knochenschraube
zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine verbesserte Ausreißfestigkeit
auszeichnet und dadurch stabilere Knochenverschraubungen ermöglicht.
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Dies
wird durch eine Knochenschraube mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Durch
die Anordnung eines scharfgängigen Schraubengewindes in
einem an den Schraubenkopf angrenzenden Bereich wird eine stabile
Befestigung der Knochenschraube im kortikalen äußeren
Bereich des Knochens gewährleistet, die sich, wie für
Befestigungsschrauben vorgesehen, durch eine hohe Ausreißfestigkeit
auszeichnet und dabei wenig zu Auslockerungen der Schraube neigt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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Obwohl – wie
oben erwähnt – der Grundgedanke der Erfindung
darin besteht, im kortikalen Bereich des Knochens ein scharfgängiges
Schraubengewinde zur Verankerung der Knochenschraube zu verwenden
und es daher prinzipiell ausreicht, in einem an den Schraubenkopf
angrenzenden Bereich ein scharfgängiges Schraubengewinde
anzuordnen, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, das Schraubengewinde zumindest zu einem Drittel,
vorzugsweise zur Gänze scharfgängig auszuführen.
Durch eine derartige Maßnahme wird die Stabilität
der Verschraubung weiter erhöht sowie die Ausreißfestigkeit
weiter verbessert und die Tendenz zur Auslockerung der Schraubenverbindung
reduziert. Das erwähnte Drittel bezieht sich dabei auf
das Schraubengewinde, welches am Schraubenkern zwischen Schraubenkopf
und Schraubenspitze angeordnet ist und dadurch die Schraubenlänge
bzw. Gewindelänge definiert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Profil des Schraubengewindes im scharfgängigen Bereich
dreieckig. Dabei kann es vorteilhaft sein, einen Kantenwinkel von
höchstens 60°, vorzugsweise höchstens
40° vorzusehen. In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Profil des Schraubengewindes
im scharfgängigen Bereich abgeflachte und zusätzlich oder
alternativ abgerundete Kanten aufweist. Dabei handelt es sich um
die an der Außenseite des Gewindes liegende Kante, also
beispielsweise um die Spitze des Dreiecks, an der der Kantenwinkel,
der auch als Flankenwinkel des Gewindes bekannt ist, angeordnet
ist. Das Dreieck kann dabei symmetrisch, beispielsweise gleichschenklig
sein, aber auch beliebige, asymmetrische Formen aufweisen.
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Generell
umfasst die Erfindung alle an sich im Stand der Technik für
Schrauben bekannten scharfgängigen Gewindeformen mit zugehörigen
abgerundeten oder abgeflachten Kante, wie beispielsweise ein Whitworthsches
Gewinde, dem als Profil ein gleichschenkeliges Dreieck mit einem
Kantenwinkel von 55° zugrunde liegt und dessen Spitze um
ein Sechstel der Höhe des Dreiecks abgerundet ist oder ein
Sellersches Gewinde, dem als Profil ein gleichseitiges Dreieck mit
einer Abflachung der Spitze um ein Achtel der Dreieckshöhe
zugrunde liegt oder beispielsweise ein S. J.-Gewinde, dem als Profil
ein gleichseitiges Dreieck ebenfalls mit einer Abflachung um ein
Achtel der Dreieckshöhe an der Spitze zugrunde liegt. Obwohl – wie
erwähnt – alle scharfgängigen Gewindeformen
für den erfindungsgemäßen, an den Schraubenkopf
angrenzenden Bereich des scharfgängigen Schraubengewindes
denkbar sind, kann es vorteilhaft sein, dass in der Gesamtheit dieses
Bereiches im Wesentlichen die gleiche Profilform vorzufinden ist.
Ist das gesamte Schraubengewinde scharfgängig ausgeführt,
kann es vorgesehen sein, das gesamte Schraubengewinde mit einer
im Wesentlichen gleichen Profilform auszubilden.
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Der
Schraubendurchmesser, der auch als Schraubenaußendurchmesser
oder Außendurchmesser bekannt ist, wird durch das Äußere
des den Schraubenkern umgebenden Schraubengewindes gebildet. Es
kann vorgesehen sein, dass dieser Schraubendurchmesser entlang der
Gewindelänge der Schraube variiert und sich beispielsweise
ebenfalls in Richtung Schraubenspitze verjüngt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist der Schraubendurchmesser über die gesamte Länge
des Schraubenkerns, also der Gewindelänge konstant. Die
Einhüllende des Schraubengewindes bildet daher einen Drehzylinder
und die Schraube hat, abgesehen vom Schraubenkopf und Schraubenspitze,
also entlang des Schraubenkerns, konstanten Schraubendurchmesser.
Dadurch ergibt sich aufgrund des konischen Schraubenkerns eine Vergrößerung
der Gewindefläche in Richtung der Schraubenspitze und dadurch ein
verbesserter axialer Rückhalt der Schraube, da sich die
Spitze der Schraube mit der vergrößerten Gewindefläche
im spongiosen Bereich des Knochens befindet.
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In
diesem spongiosen Bereich des Knochens liegt das vom Schraubenkopf
abgewandte Ende der Schraube, nämlich die Schraubenspitze.
Im Stand der Technik sind bereits viele mögliche Ausbildungen
einer derartigen Schraubenspitze insbesondere für Knochenschrauben
bekannt. Prinzipiell sind alle derartigen Schraubenspitzen für
die erfindungsgemäße Knochenschraube denkbar,
wobei in einer bevorzugten Ausbildungsform die Schraubenspitze durch
eine leicht gebrochene Kante am vom Schraubenkopf entfernteren Ende
des Schraubenkerns ausgebildet ist. Es ist natürlich auch
denkbar, die Schraubenspitze lediglich als Ende des Schraubenkerns auszubilden
ohne dafür spezielle geometrische Formen oder andere Vorrichtungen
am vom Schraubenkopf entfernteren Ende des Schraubenkopfs anzuordnen.
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Das
Gewinde der Schraube wird im Knochen von zu diesem Gewinde gehörenden
Gewindegängen gehalten. Diese Gewindegänge müssen
in den Knochen geschnitten werden. Für diese Aufgabe gibt es
zu den jeweiligen Knochenschrauben passende, separate Gewindeschneider
für Innengewinde, sogenannte Gewindebohrer, die im zuvor
angefertigten Bohrloch ein Gewinde schneiden in das sich das Gewinde
der Knochenschraube legen kann. Es ist auch möglich das
Bohrloch zu bohren und gleichzeitig das Gewinde im Knochen anzufertigen.
Es ist weiters auch möglich, dass die Knochenschraube selbst
dieses Gewinde in den Knochen schneidet, ohne dass ein separater
Gewindeschneider nötig wäre. Obwohl durch die
Anordnung der erfindungsgemäßen scharfgängigen
Bereiche diese Aufgabe ermöglicht bzw. erleichtert wird,
ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, dass in einem Bereich des Schraubengewindes Einkerbungen
angeordnet sind, wobei das Schraubengewinde durch die Einkerbungen
mehrere, beispielsweise in drei und mehr Schneiden pro Gewindegang
geteilt ist. Beim Hineindrehen der Knochenschraube in den Knochen trägt
jede dieser Schneiden im vorderen, also näher an der Schraubenspitze
gelegen, Bereich einen Teil (Span) des Knochenmaterials ab und bildet
so das Gewinde Im Knochen. Dabei können diese Einkerbungen
verschiedene Formen aufweisen und auch entlang des Bereiches des
Schraubengewindes in dem sie angeordnet sind verschieden ausgebildet sein.
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Es
kann vorgesehen sein, diese Einkerbungen nicht über die
ganze Gewindelänge anzuordnen und auf einen Bereich in
der Nähe der Schraubenspitze zu beschränken, wobei
das scharfgängige Gewinde im an den Schraubenkopf angrenzenden
Teil des Schraubengewindes im schon fertigen Teil des Gewindes im
Knochen geführt wird. Um die Reibung zwischen Knochen und
Schraube zu verringern kann es vorgesehen sein, einen Schmierstoff
während des Eindrehens der Schraube hinzuzufügen.
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Ein
weiteres Problem bei Knochenverschraubungen, insbesondere im Bereich
von Wirbelkörpern, betrifft die mangelnde Kenntnis der
Größe der zu verwendenden Schraube. Bei Pedikeln
tritt dieses Problem besonders massiv zu Tage, weil hier in unmittelbarer
Umgebung das Rückenmark vorzufinden ist. Da in diesem Fall
bei unterdimensionierten Schrauben zwar die Gefahr einer Instabilität
gegeben ist, bei überdimensionierten jedoch die einer neurologischen
Komplikation bis hin zur Querschnittslähmung ist man generell
dazu geneigt zu kurze bzw. zu kleine Schrauben zu verwenden.
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Durch
ein bildgebendes Verfahren, beispielsweise durch eine Röntgenaufnahme,
wird die Lage, insbesondere die Tiefe, der jeweils verschraubten Pedikelschraube überprüft.
Sollte sich nun herausstellen, dass die eingesetzte Pedikelschraube
zu kurz ist, kann diese entfernt und durch eine längere Schraube
mit größerer Gewindelänge ersetzt werden.
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Dabei
ergibt sich das Problem, dass es im Falle notweniger Schraubenauswechslungen
aufgrund der Geometrien der verwendeten Schrauben zu Schraubenauslockerungen
und zu Beschädigungen des vorher eingeschnittenen Gewindes
kommen kann, was besonders nachteilige Folgen haben kann, da eine
aufgrund mangelnder Haltekraft durchdrehende Pedikelschraube eine
stabile und bezüglich Ausreißens genügend
feste Verbindung nicht mehr aufbauen kann. Dies tritt beispielsweise
dann auf, wenn die konischen Schraubenkerne der kürzeren und
der längeren Schraube die gleichen Neigungswinkel aber
ansonsten andere Maße aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft weiters ein Set von Knochenschrauben, umfassend
zwei oder mehr Schrauben mit unterschiedlicher Länge mit
jeweils einem Schraubenkopf und einer Schraubenspitze und einem
zwischen Schraubenkopf und Schraubenspitze angeordneten Schraubenkern,
an welchem das Schraubengewinde angeordnet ist, wobei sich der Schraubenkern
in Richtung der Schraubenspitze konisch verjüngt, und wobei
die Schrauben als eine der oben erwähnten Ausführungsformen
ausgebildet sein können.
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Dabei
zeichnet sich das erfindungsgemäße Set von Knochenschrauben
dadurch aus, dass der Durchmesser des zum Schraubenkopf weisenden Endes
des Schraubenkerns von mindestens zwei, vorzugsweise von allen,
Schrauben des Sets im Wesentlichen gleich groß ist und
ebenso der Durchmesser des zur Schraubenspitze weisenden Endes des Schraubenkerns
von mindestens zwei, vorzugsweise von allen, Schrauben des Sets
im Wesentlichen gleich groß ist.
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Dadurch
werden die oben erwähnten Nachteile bei notwendigen Schraubenauswechslungen vermieden
und es wird dem behandelnden Arzt ermöglicht, für
den Fall, dass eine eingesetzte Schraube zu kurz ist, in einfacher
Weise eine längere Schraube auszuwählen, die die
kürzere Schraube ersetzt und dabei über einen
optimalen Halt im Knochen verfügt.
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Stellt
sich nämlich, beispielsweise im Verlauf einer Pedikelverschraubung,
heraus, dass die gewählte und eingesetzte Schraube des
erfindungsgemäßen Schraubensets zu kurz ist, wird
diese entfernt und durch eine längere, vorzugsweise die
nächstlängere Schraube des erfindungsgemäßen
Schraubensets ersetzt. Dadurch, dass diese Schraube am zu ihrem
Schraubenkopf weisenden Ende den gleichen Schraubenkerndurchmesser
wie die zuvor eingesetzte Schraube am zu deren Schraubenkopf weisenden
Ende aufweist, wird das Knochenmaterial im kortikalen Bereich des
Knochens, beispielsweise des Pedikels, also unterhalb des Schraubenkopfs
nicht komprimiert und das bereits eingeschnittene Gewinde möglichst
geschont. Die längere Schraube des erfindungsgemäßen
Schraubensets weist aber am zur Schraubenspitze weisenden Ende denselben Schraubenkerndurchmesser
wie die kürzere Schraube auf, sodass der vorzugsweise einen
Kegelstumpf darstellenden Schraubenkern, für die unterschiedlich langen
Schrauben des Schraubensets eine unterschiedlich geneigte Mantelfläche
besitzt. Aus diesem Grund erfolgt eine Kompression des spongiosen
Bereichs des Knochens im Bereich der Spitze der kürzeren
Schraube durch den Schraubenkern der längeren Schraube,
da der Schraubenkerndurchmesser der längeren Schraube in
diesem Bereich größer als der Durchmesser des
Schraubenkerns der kürzeren Schraube bei deren Schraubenspitze
ist.
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Der
Schraubendurchmesser kann wie oben erwähnt entlang der
Gewindelänge der Schraube variieren und sich beispielsweise
in Richtung Schraubenspitze verjüngen. Dabei kann es vorgesehen sein,
dass der, vorzugsweise am zum Schraubenkopf weisenden Ende der Schraube
liegende, größte Schraubendurchmesser für
alle Schrauben des erfindungsgemäßen Schraubensets
den gleichen Wert aufweist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Schraubendurchmesser über
die gesamte Länge des Schraubenkerns konstant und es kann
dabei zusätzlich vorgesehen sein, dass dieser Schraubendurchmesser
für mindestens zwei, vorzugsweise für alle, Schrauben
des erfindungsgemäßen Sets gleich groß ist,
was sich wiederum positiv bei Schraubenauswechslungen auswirkt,
weil hierbei das eingeschnittene Gewinde, zumindest im Bereich des
Gewindes der kürzeren Schraube, nicht verändert
und beschädigt wird. Eine derartige Beschädigung
oder Veränderung oder ein gegebenenfalls notwendiges Nachschneiden
des Gewindes wirkt sich in jedem Fall nachteilig auf die Verankerung der
Schraube im Knochen aus.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gewindesteigung,
also die Axialverschiebung bei einer Umdrehung, für alle
Schrauben des Schraubensets konstant ist. Dadurch wird erreicht,
dass bei Ersatz einer kürzeren Schraube durch eine längere
Schraube des Schraubensets der Sitz der längeren Schraube
optimal ist, da sich die längere Schraube in den exakt
gleichen Gewindegang wir die kürzere Schraube legt. Es
erfolgt dann lediglich eine zusätzliche Kompression (sekundäre Kompression)
des Knochenmaterials durch den Schraubenkern der längeren
Schraube.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im
Folgenden näher erläutert.
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Darin
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Schraubensets,
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2a bis
d eine Seitenansicht, eine Ansicht von unten, eine Schnittdarstellung
einer Schraube des erfindungsgemäßen Schraubensets,
sowie eine Detailansicht des markierten Ausschnitts der Schnittdarstellung,
und
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3 eine
schematische Darstellung des Auswechselvorgangs von einer kürzeren
zu einer längeren Schraube des Schraubensets.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Schraubenset, bestehend
aus drei Schrauben 1, 1', 1'' unterschiedlicher
Länge L, L', L'', wobei die Schrauben 1, 1', 1'' über
jeweils einen Schraubenkopf 2, 2', 2'' und
eine Schraubenspitze 3, 3', 3'' verfügen,
wobei die Schraubenspitzen 3, 3', 3'' als
eine leicht gebrochene Kante am vom Schraubenkopf 2, 2', 2'' entfernteren
Ende des jeweiligen Schraubenkerns 4, 4', 4'',
der für die verschiedenen Schrauben 1, 1', 1'' unterschiedliche
Länge L, L', L'' aufweist, ausgebildet sind. Diese Längen
L, L', L'' sind die sogenannte Gewindelängen. In dem hier
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schraubendurchmesser
D, der als Außendurchmesser durch das Gewinde 5, 5', 5'' gebildet
wird, über die Gewindelänge L, L', L'' konstant.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel beträgt
dieser Außendurchmesser D sechs mm. Die zugehörigen Gewindelängen
L, L', L'' betragen für die drei Schrauben 1, 1', 1'' in
diesem Ausführungsbeispiel 40 mm, 45 mm und 50 mm.
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Der
Durchmesser D1 des zum Schraubenkopf 2, 2', 2'' weisenden
Endes des Schraubenkerns 4, 4', 4'' ist
für alle drei Schrauben 1, 1', 1'' des Schraubensets 11 gleich
groß und beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
vier mm. Ebenso ist der Durchmesser D2 des zur Schraubenspitze 3, 3', 3'' weisenden
Endes des Schraubenkerns 4, 4', 4'' für
alle drei Schrauben 1, 1', 1'' des Schraubensets 11 gleich groß und
beträgt beispielsweise drei mm. In diesem Ausführungsbeispiel
ist auch die Gewindesteigung S für alle drei Schrauben 1, 1', 1'' gleich,
sodass sich bei Ersatz einer kürzeren Schraube 1, 1', 1'' durch eine
längere Schraube 1, 1', 1'' der
Gewindegang der längeren Schraube 1, 1', 1'' exakt
in den Gewindegang der kürzeren Schraube 1, 1', 1'' legen
kann. Dies bewirkt, dass sich die längere Ersatzschraube 1, 1', 1'' möglichst
optimal im Knochen 17 halten kann.
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2a zeigt
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schraube 1 des
Schraubensets 11. Hierbei ist die Schraubenspitze 3 durch
eine leicht gebrochene Kante am vom Schraubenkopf 2 entfernteren
Ende des Schraubenkerns 4 ausgebildet. Es können
dafür prinzipiell aber beliebige andere, an sich bekannte
Formen für Schraubenspitzen verwendet werden. Es ist auch
denkbar die Schraubenspitze 3 lediglich als Ende des Schraubenkerns 4 auszubilden.
Am Schraubenkern 4 ist das Schraubengewinde 5 angeordnet
und definiert dadurch eine Gewindelänge L, die auch als
Schraubenlänge bekannt ist. In diesem Fall ist das gesamte
Gewinde scharfgängig ausgeführt, insbesondere
natürlich erfindungsgemäß in einem an
den Schraubenkopf angrenzenden Bereich. Die spezielle geometrische
Form und Ausgestaltung des scharfgängigen Gewindes 5 selbst
ist prinzipiell beliebig und in einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung werden Gewindeformen verwendet, die sich für
Befestigungsschrauben und für Knochenschrauben bereits
bewährt haben. In einem vorderen Bereich, also in der Nähe
der Schraubenspitze 3 sind Einkerbungen 19 angeordnet,
die zum Schneiden des Gewindes im Knochen dienen. Durch diese Einkerbung 19 wird
das Gewinde in mehrere Schneiden pro Gewindegang geteilt ist. Beim
Hineindrehen der Knochenschraube 1 in den Knochen trägt
jede dieser Schneiden im unteren, also näher an der Schraubenspitze 3 gelegen,
Bereich einen Teil des Knochenmaterials ab und bildet so das Gewinde
im Knochen 17.
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In 2b ist
eine Ansicht der Schraube 1 von unten gezeigt. Hierbei
sind die verschiedenen Durchmesser zu erkennen. Der innerste Kreis 12 zeigt
dabei das zur Schraubenspitze 3 weisende Ende des Schraubenkerns 4.
Der Durchmesser D2 dieses Kreises 12 ist für alle
Schrauben 1, 1', 1'' des Schraubensets 11 gleich
groß. Der nächstgrößere Kreis 13 zeigt
das zum Schraubenkopf 2 weisende Ende des Schraubenkerns 4.
Auch der Durchmesser D1 dieses Kreises 13 ist für
alle Schrauben 1, 1', 1'' des Schraubensets 11 gleich
groß. Da die Durchmesser D1 und D2 und daher auch die Kreise 12 und 13 verschieden
groß sind, weist der Schraubenkern 4 die Form
eines Kegelstumpfs auf. Aufgrund der Gleichheit der Durchmesser
D1 bzw. D2 für alle Schrauben 1, 1', 1'' des
Schraubensets 11, aber der Unterschiedlichkeit der Gewindelänge
L, L', L'' ist die Neigung der Mantelfläche des Schraubenkerns 4 für die
unterschiedlichen Schrauben 1, 1', 1'' des Schraubensets 11 verschieden.
Der wiederum nächstgrößere Kreis 14 stellt
den äußeren Rand des Schraubengewindes 5 dar.
Sein Durchmesser D ist der Schraubendurchmesser D, also Außendurchmesser
der Schraube 1. Der größte Kreis 16 stellt den
größten Umfang des Schraubenkopfes 2 der Schraube 1 dar.
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2c zeigt
den mit A-A markierten Schnitt aus 2a. Hierbei
sind nochmals die verschiedenen Durchmesser D1, D2 und D erkennbar,
ebenso wie die Gewindesteigung S und die Gewindelänge L. Am
Schraubenkopf 2 ist eine Ausnehmung 16 erkennbar,
die als Vorrichtung dient, mit der die Schraube 1 beispielsweise
mittels eines Imbusschlüssels in den Knochen 17 hinein-
bzw. aus dem Knochen 17 herausgedreht werden kann. Aus
einer solchen Querschnittsdarstellung ist deutlich das Profil des verwendeten
Schraubengewindes 5 zu erkennen. In diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das Profil des Schraubengewindes 5 nicht
nur in einem Bereich um den Schraubenkopf 2, sondern über
die gesamte Gewindelänge L scharfgängig ausgeführt, sodass überall,
insbesondere im kortikalen Bereich des Knochens 17, die
für eine Befestigungsschraube günstigen Verhältnisse
zur Gewährleistung einer stabilen Verbindung mit hoher
Ausreißfestigkeit vorliegen. Dabei ist das Gewindeprofil
im Wesentlichen über die gesamte Gewindelänge
(L) im Wesentlichen gleich ausgebildet, dh der Kantenwinkel α ist über
die die gesamte Gewindelänge (L) im Wesentlichen konstant.
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2d zeigt
den in 2c mit B markierten Ausschnitt
in einer Detailansicht. Der Kantenwinkel α des scharfgängigen
Schraubengewindes 5 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
ca. 35° und ist über das gesamte Schraubengewinde 5 im
Wesentlichen konstant. Die Form des dreieckigen Profils ist dabei
prinzipiell verschieden wählbar. Obwohl das hier dargestellte
Dreieck über keine spezielle Symmetrie verfügt,
wäre auch ein gleichschenkliges Dreieck mit verschiedenen
Kantenwinkeln oder ein gleichseitiges Dreieck mit einem Kantenwinkel
von 60° möglich. Ebenso kann die Kante, dh die
Spitze des Dreiecks, im Gegensatz zum hier dargestellten Fall leicht
abgeflacht oder abgerundet sein, ohne dass das Schraubengewinde
seine Scharfgängigkeit verliert. Der oberhalb des dreiecksförmigen
Profils vorliegende Bereich 18 stellt den in die Schnittebene
projizierten Bereich des weiter ansteigenden Schraubengewindes 5 dar.
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3 zeigt
die Verhältnisse einer in einen Knochen 17 eingebrachten
Schraube 1'. Mit großer Gewindefläche
ist die Schraube 1' dabei im Bereich der Spitze 3' im
spongiosen Teil des Knochens 17 verankert. Die strichlierten
Linien zeigen die Lage eines Schraubenkerns 4 einer zuvor
eingebrachten kürzeren Schraube 1 des erfindungsgemäßen Schraubensets 11.
Die Schraube 1 hat sich im Operationsverfahren als zu kurz
erwiesen und hat durch eine längere Schraube 1' ersetzt
werden müssen. Die längere Schraube 1' weist
denselben Schraubendurchmesser D und dieselbe Gewindesteigung S
wie die kürzere Schraube 1 auf und legt sich daher
in deren Gewindegänge, sodass nur das Gewinde 5 der längeren
Schraube 1' sichtbar ist. Da der Schraubenkerndurchmesser
D2 am zur Schraubenspitze 3 bzw. 3' weisenden
Ende, ebenso wie der Durchmesser D1 am zum Schraubenkopf 2 bzw. 2' weisenden
Ende, für die Schrauben 1 und 1' gleich
groß ist, ist der Schraubenkerndurchmesser der Schraube 1' im
Bereich des Knochens 17, wo zuvor die Spitze 3 der Schraube 1 war
größer als der Durchmesser D2, sodass hier eine
sekundäre Kompression des Knochens 17 durch den
Schraubenkern 4' erfolgt. Im unterer Bereich der Schraube 1' sind
Einkerbungen 19' angeordnet, die, wie oben erwähnt,
dazu dienen, ein Gewinde in den Knochen 17 zu schneiden,
in dessen Gänge sich das Schraubengewinde 5' legen
kann.
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Es
versteht sich von selbst, dass sich die Erfindung nicht auf die
gezeigten Beispiele und Figuren beschränkt, sondern alle
technischen Äquivalente umfasst, welche von der erfindungsgemäßen
Lehre abgeleitet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0797960 [0007, 0007, 0008]
- - DE 9011312 U1 [0010]
- - US 5492442 [0013]
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- - DE 19943594 A1 [0015]
- - EP 0528562 A2 [0016]
- - WO 2008/085985 A2 [0017]