DE3538593A1 - Vorrichtung zur operativen knochen-, insbesondere knochenbruchbehandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur operativen Knochen-, insbesondere Knochenbruchbehandlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Behandlung von Knochenbrüchen mit der als Osteo­ synthese bezeichneten operativen Methode ergeben sich eine Reihe von Vorteilen im Vergleich mit den konventionellen Behand­ lungsarten. Diese arbeiten mit Gips- und Streckverbänden zur Fixierung der Bruchenden eines Knochens und müssen da­ her in der Regel ein oder mehrere Gelenke zeitweise stillegen. Das führt häufig zu Gelenkversteifungen, die nur mit einer Nachbehandlung beseitigt werden können. Die hierfür in Betracht kommenden Therapien sind in der Regel schmerzhaft und auch nicht immer erfolgreich. Die operative Knochenbehandlung fixiert dagegen die Knochen­ enden u.a. durch Verwendung einer oder mehrerer Schrauben, welche in jeweils eine Knochenbohrung eingedreht werden, in die vorher ein Innengewinde eingeschnitten worden ist. Das ermöglicht es den meisten Patienten,nach relativ kurzer Zeit den betreffenden Knochen wieder zu gebrauchen.

Die Erfindung geht von einer bekannten Bauart einer in der Osteosynthese gebräuchlichen Schraube und ihrer Ver­ wendungsweise aus. Hierbei besteht die Schraube aus einem besonderen Werkstoff, welcher neben ausreichender Festig­ keit vor allem Abstoßungsreaktionen des Körpers vermeiden soll. In der Regel handelt es sich um einen Chrom- Vanadium-Stahl. Dennoch ist es häufig erforderlich, eine solche Schraube wieder zu entfernen, z.B. wenn sie zu der sogenannten Metallose, d.h. einer Oxidation im Körper führt. Das bedeutet für den Patienten eine weitere operative Behandlung, welche in der Regel ein bis zwei Jahre nach der Osteosynthese stattfinden muß.

Im Gegensatz zu der Knochenfixation, welche in der Blutleere stattfinden kann und daher eine fachgerechte Präparation des Gewebes und des Knochens gestattet, ist eine spätere Operation erheblich schwieriger. Denn bei der Entfernung des Osteosynthesematerials aus dem Körper muß Narbengewebe der Operationswunde verletzt werden, das sich nicht präparieren läßt. Im Bereich sensibler Strukturen, wie Sehnen oder Nerven z.B. im Arm-, Handbereich stellt die Entfernung des Osteo­ synthesematerials oft eine große Gefährdung der be­ troffenen Strukturen dar, so daß aus Furcht vor einer Nervenlähmung im Armbereich die Implantate häufig belassen werden müssen, obwohl sie funktionell stören können oder Anlaß für eine Infektion potentiell sind.

Es sind indessen aus anderen Gebieten der Chirurgie zwar Fäden und Clips aus Werkstoffen bekannt, welche vom Körper des Patienten resorbiert werden und daher nicht durch eine spätere Operation wieder entfernt werden müssen. Hier handelt es sich z.B. um einen thermo­ plastischen Werkstoff mit der Bezeichnung Polydioxanon. Dieser Werkstoff ist einerseits hinreichend stabil, so daß er die geforderte statische und mechanische Festigkeit aufbringt. Andererseits wird er nicht nur vom Körper des Patienten resorbiert, sondern hat auch andere für den Patienten vorteilhafte Eigenschaften. Dazu gehört, daß er anders als Metall die Computer­ tomographie nicht stört oder gar ausschließt.

Die bekannten Osteosyntheseschrauben haben in der Regel ein Gewinde, welches durch die Größe und das Profil seiner Züge der gegenüber dem Schraubenmaterial erheblich geringeren Festigkeit der Knochensubstanz angepaßt ist, in der sich die Schraube formschlüssig halten muß. Da abgesehen von der Form die Höhe der Gewindezüge die Größe der tragenden Flächen im Knochen bestimmt, sind die bekannten Schrauben im Bereich ihres Gewindes mit einem Vollzylinder ausge­ bildet, dessen Durchmesser umso geringer ist, je kleiner die Schraube mit Rücksicht auf die Größe des zu fixierenden Knochens ist. Dadurch, durch die be­ schriebene Zylinderform der Schraube im Bereich der Gewindezüge und durch die Herstellung eines Innen­ gewindes in einer zunächst hergestellten Bohrung des Knochens, die die Schraube aufnimmt, wird der Spreng­ effekt gemindert oder weitgehend vermieden, welcher von radialen Kräften ausgeht, die beim Eindringen der Schraube sonst eintreten würden.

Dieses Eindrehen der Schraube erfolgt in aller Regel mit einem besonderen Werkzeug. Da der Schraubenkopf selbst und seine Form von den Forderungen der Osteo­ synthese und ihres außer der Schraube noch benutzten Materials, wie z.B. einer zusammen mit der Schraube benutzten internen oder externen Platte abhängt, werden die Schlüsselflächen bei den bekannten Osteo­ syntheseschrauben im Kopf angebracht. Deswegen be­ nutzt man zum Eindrehen der Schraube in der Regel Steckschlüssel. Diese Steckschlüssel werden bei der Begrenzung des Anzugsmomentes der Schraube als Momenten­ schlüssel ausgebildet, um ein Überlasten des Innenge­ windes im Knochen und ein Überdrehen der Schraube zu vermeiden. Da die bekannten Osteosyntheseschrauben aus Stahl, z.B. aus der bezeichneten Chrom-Vanadium-Stahl- Legierung bestehen, können die beim Eindrehen der Schraube auf den Schlüsselflächen entstehenden Flächen­ pressungen ohne Verformungen oder Brüche des Schrauben­ kopfes übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welche die für den Patienten unangenehmen und für den Chirurgen schwierige Nachbehandlung mit dem Ziel einer Entfernung des Osteosynthesematerials aus dem Körper erübrigt, jedoch mit den in der Osteosynthese bekannten Hilfsmitteln und Methoden angewandt werden kann.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung ermöglicht die ausschließliche Ver­ wendung eines vom Körper des Patienten resorbierbaren Werkstoffes in der Vorrichtung den Verzicht auf die spätere Entfernung der Osteosyntheseschraube durch eine Nachoperation und die damit verbundenen Schwierig­ keiten und Gefahren, welche eingangs beschrieben wurden. Dieses Material ist jedoch für die bekannten Osteo­ syntheseschrauben wegen seiner gegenüber dem beschriebenen Chrom-Vandadium-Stahl-Legierungen wesentlich geringeren Festigkeit, insbesondere dann, wenn es sich um Schrauben für dünnere Knochen handelt, wesentlich schlechter ge­ eignet. Es hat sich jedoch bei den bekannten resorbier­ baren thermoplastischen Kunststoffen gezeigt, daß die für die Osteosynthese entwickelte Gewindeform und die Abstimmung der Höhe der Züge auf den Durchmesser des zylindrischen Schaftes der Schraube, auf dem die Züge angebracht sind auch mit diesem Material möglich ist. Die Übertragung der Anzugskräfte ist allerdings in der bekannten Form ausgeschlossen. Deswegen werden durch außen angeordnete Schlüsselflächen die Voraussetzungen für eine Herabsetzung der Flächenpassung bei der Über­ tragung des Schraubenanzugsmomentes an der Schraube auf ein für den relativ weichen Werkstoff erträgliches Maß geschaffen und durch die Solltrennstellen gewähr­ leistet, daß am Ende der operativen Behandlung hier­ durch keine neuen Schwierigkeiten entstehen, sondern der Schraubenkopf wie bekannt für die Zwecke der Osteosynthese zur Verfügung steht und durch die ver­ größerten Schlüsselflächen nicht behindert wird. Diese Solltrennstellen dienen gleichzeitig beim An­ ziehen der neuen Schraube als Drehmomentenbegrenzer und vermeiden deswegen das Überdrehen der Schraube im Knochen.

Die Behandlung besteht also in der Regel darin, daß beim Eindrehen der Schraube die Drehbewegung mit einem nicht momentenbegrenzten Schlüssel so lange auf die Schraube übertragen wird, bis diese das Tiefste der Bohrung erreicht hat und der Schraubenkopf sich ab­ stützt und erst dann die Schraube weiter angedreht wird. Darauf wird die Baueinheit aus Kopf und Dreh­ momentenbegrenzer aufgelöst, indem die Solltrennstellen unterbrochen werden. Das kann auf unterschiedliche Weise, z.B. durch Schneiden, aber auch Überdrehen und Abscheren erfolgen.

Die Erfindung hat den erheblichen Vorteil, daß sie eine weitgehende Beibehaltung des bislang in der Osteo­ synthese verwendeten Instrumentariums und der damit ver­ bundenen Präparationsmethoden ermöglicht. Aus unter­ schiedlichen Gründen erfordert die Erforschung des Osteo­ synthesematerials, d.h. dessen Ausbildung im einzelnen und der hiermit verbundenen Operationsmethoden sowie ihrer Auswirkungen auf den Patienten während einer kürzeren oder längeren Zeitspanne nach den operativen Eingriffen einen ungewöhnlichen Aufwand mit dem Ziel, das Risiko für den Patienten gering zu halten. Die Erfindung gestattet einen weitgehenden Verzicht auf solche, vor ihrer Einführung anzustellenden Forschungen. Die neue Vorrichtung kann nach Sterilisation im Körper implantiert werden. Die dazu erforderlichen Instrumente sind die bekannten, die deswegen weiterverwendet werden können. Nach Befestigung eines Knochenbruches oder Sehnenabrisses mit einer derartigen Schraube kann der Knochen noch unter Übungsbehandlungen heilen, die Schraube braucht weder früher noch später entfernt zu werden, da sie vollständig resorbiert wird.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 wird die Größe der Schlüsselflächen von den Abmessungen der Schraube unabhängig. Infolgedessen läßt sich die Flächenpressung auch bei relativ weichem resorbier­ barem Werkstoff so weit herabsetzen, daß auch höhere Anzugsmomente einwandfrei, d.h. ohne Verformung der Schraube angewandt werden können.

Die Ausführungsform nach Anspruch 3 gestattet eine optimale Auslegung der Schlüsselflächen nach Anzahl und Größe auf einem gegebenen Drehmomentenbegrenzer.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor­ teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen­ den Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 in Seitenansicht eine Osteosyntheseschraube gemäß der Erfindung vor dem Eindrehen und darüber dargestellt einen hierfür geeigneten Schraubsteckschlüssel und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.

Gemäß der Darstellung in der Zeichnung dient zur operativen Knochenbehandlung eine Schraube 1. Sie weist einen profilierten Kopf 2 auf. Das Profil wird von einer nach unten gerichteten konvexen Abrundung 3 und einer abgeflachten Oberseite 4 gebildet. Der Kopf bildet eine Baueinheit mit dem Schraubenschaft 5, welcher auf seiner gesamten Länge mit einem Außenge­ winde 6 versehen ist, das in Fig. 2 im Schnitt darge­ stellt ist. Danach sind die Gewindezüge 7 auf einem zylindrischen Schaft 8 angeordnet und weisen eine flache Schraubenfläche 9 auf, die dem Kopf 2 zugekehrt ist. Sie bildet die Oberseite, während die Unterseite von einer konvex gekrümmten Schraubenfläche 10 gebildet wird.

Das Gewinde 6 läuft in einer Schraubenspitze 11 aus. Am gegenüberliegenden Ende, d.h. am Kopf 2 sitzt ein allgemein mit 12 bezeichneter Drehmomentenbegrenzer. Er ist als Teil der Schraube ausgebildet und besteht aus einem Sechskant, der den Schraubenkopf 2 nach oben verlängert und mit diesem über insgesamt sechs Stege 14 verbunden ist. Diese Stege besitzen einen Material­ querschnitt, welcher bei der Übertragung eines Anzugs­ momentes bestimmter Größe abgeschert wird. Ist das der Fall, so wird die Baueinheit, welche aus der Schraube 1 und dem Drehmomentenbegrenzer 12 besteht, aufgelöst.

Die sechs Flächen 15 des Drehmomentenbegrenzers 12 liegen somit auf einem Schraubenkopf, welcher mit dem auf dem Schaft sitzenden Schraubenkopf 2 eine auflös­ bare Baueinheit bildet. Die Schlüsselflächen wirken mit einem Hohlsteckschlüssel 16 zusammen, dessen hülsen­ förmiger profilierter Teil 17 von oben auf den Dreh­ momentenbegrenzer 12 aufgeschoben wird, so daß die Innenflächen 18 mit den Schlüsselflächen 15 fluchten.

Sämtliche Teile der Schraube 1 bestehen aus einem resorbierbarem Werkstoff, z.B. einem Thermoplast. Die Schraube wird mit allen Teilen z.B. in einem Gesenk unter thermoplastischer Verformung ihres Werkstoffes hergestellt.

Bei einer operativen Knochenbehandlung werden zunächst Verschiebungen oder Achsenabweichungen der Knochenenden behoben. Sodann wird für die Schraube 1 eine Bohrung im Knochen hergestellt. Das erfolgt zunächst mit einem oder mit mehreren an ihrem Durchmesser gestuften Spiral­ bohrern, wobei im Loch Material entfernt wird. Darauf schneidet man mit einem Spezialwerkzeug in der Bohrung ein Innengewinde, welches dem Außengewinde ent­ spricht, das in Fig. 2 dargestellt ist. Nach Fertig­ stellung des Innengewindes wird die Schraube zusammen mit ihrem Drehmomentenbegrenzer 12 angesetzt und mit Hilfe des Hohlsteckschlüssels 16 angedreht. Das hierbei auf den Drehmomentenbegrenzer 12 ausgeübte Drehmoment reicht aus, um den Widerstand des Außengewindes 6 zu überwinden, bis der Schraubenkopf 2 mit dem erforder­ lichen Druck auf der für diesen vorgesehenen Auflage, die auch aus einer Platte bestehen kann, aufliegt. Weiteres Drehen der Schraube führt zum Abscheren der Drehmomentenbegrenzer 14, wodurch gleichzeitig der Teil 12 frei wird. Dieser sitzt dann im Hohlsteck­ schlüssel und kann später aus dessen Hülse entfernt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur operativen Knochen-, insbesondere Knochenbruchbehandlung bestehend aus einer Schraube, welche einen vorzugsweise konvex abgerundet profilierten Kopf und ein Gewinde aufweist, welches als Außengewinde auf einem nach unten weisenden zylindrischen Schaft aus­ gebildet ist, der mit dem Schraubenkopf eine drehfeste Baueinheit bildet, wobei die Schraube in ein zuvor ge­ schnittenes Gewinde unter Benutzung von Schlüsselflächen mit einem der Festigkeit des Innengewindes angepaßten Drehmoment durch einen Drehmomentbegrenzer eingedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile der Schraube (1) aus einem resorbierbaren Werkstoff geformt sind und der Drehmomentenbegrenzer (12) als Teil der Schraube (1) ausgebildet ist, welcher die Schlüsselflächen (15) aufweist, die den Schraubenkopf nach oben verlängern und mit diesem eine durch Solltrennstellen (14) auflösbare Baueinheit bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehmomentenbegrenzer (12) ein Schraubenkopf mit außen angeordneten Schlüsselflächen (15) dient, welcher mit dem auf dem Schaft (8) sitzenden Schrauben­ kopf (2) mit einem oder mehreren Stegen (14) verbunden ist, die beim maximalen Drehmoment abscherbar sind, welches mit einem Hohlsteckschlüssel (16) aufgebracht wird.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abscherbare Schraubenkopf (16) als Außen­ sechskant ausgebildet ist.