DE4343117A1 - Fixationssystem für Knochen - Google Patents
Fixationssystem für KnochenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fixationssystem für Knochen mit
einer Knochenplatte und mindestens einer Knochenschraube
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Fixationssysteme werden in der Osteosynthese
verwendet, wobei die Knochenschrauben mit den Fragmenten
verbunden werden und die Knochenplatten die Fraktur über
brücken. Hierbei ist wünschenswert, die Knochenschraube in
Anpassung an die Gegebenheiten des zu verbindenden
Knochenteiles unter verschiedenen Winkeln in die Knochen
platte einzubringen. Hierzu haben bei einem bekannten
Fixationssystem die Knochenschrauben Köpfe mit etwa halb
kugelförmiger Sitzfläche, denen eine Sitzfläche in Durch
gangslöchern der Knochenplatte zugeordnet ist. Wenn bei
spielsweise bei einer einfachen Unterschenkelfraktur die
beiden Knochenstücke miteinander verbunden werden müssen,
wird die metallische Knochenplatte auf die eingerichteten
Knochenstücke gelegt. Danach werden die Schrauben in den
Knochen so eingedreht, daß die Auflageflächen der Schrau
benköpfe und der Plattenlöcher in Anlage aneinander kommen
und die Platte gegen den Knochen gepreßt wird. Es resul
tiert eine feste Verbindung von Knochenteilen, Knochen
platte und Knochenschrauben.
Es hat sich gezeigt, daß eine Lockerung der Knochenschrau
ben-Knochenplatten-Verbindung stattfinden kann. Eine der
Ursachen liegt in der ungenügenden Stabilität der Winkel
verbindung von Knochenschraube und Knochenplatte, die nur
durch die Reibkräfte zwischen Schraubenkopf und Platten
loch gesichert ist. Eine winkelstabile Verbindung von Kno
chenschraube und Knochenplatte führt hingegen zu einem
Stabilitätsgewinn der Gesamtmontage. Es sind verschiedene
Lösungen bekannt, eine derartige stabile Verbindung zu er
reichen.
Gemäß EP-A-10 201 024 kann dies beispielsweise dadurch ge
schehen, daß der Knochenplatte eine Druckplatte zugeordnet
ist, die mit den Schraubenköpfen verspannbar ist und diese
in einer gewählten Winkellage fixiert. Die aufwendigen
Fixationssysteme mit einer Druckplatte sind aufgrund ihres
verhältnismäßig großen Volumens in der Anwendbarkeit ein
geschränkt.
Eine andere Lösung besteht gemäß WO/89 041 50 darin, den
Schraubenkopf in einen Schlitzbereich mit einer Spreiz
schraube aufzuweiten und hierdurch im Plattenloch einzu
pressen. Dabei haben der Schraubenkopf bzw. ein diesen um
gebender Einsatz sowie das Plattenloch kugelförmige Sitz
flächen, die eine Ausrichtung unter verschiedenen Winkeln
ermöglichen. Dieses Fixationssystem ist ebenfalls in Her
stellung und Anwendung aufwendig.
Schließlich ist schon bekannt, den Schraubenkopf mit einem
Außengewinde und das Plattenloch mit einem Innengewinde
zu versehen. Wird nun die Schraube in den Knochen einge
dreht, so kommt es durch die Gewindeverbindung zu einer
winkelstabilen Ausrichtung von Platte und Schraube. Diese
Lösung hat jedoch den gravierenden Nachteil, daß die
Schraube nicht in einem beliebigen Winkel, sondern nur in
der durch die Gewindeachsen vorgegebenen Ausrichtungen in
das Plattenloch eingebracht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fixations
system der eingangs genannten Art mit wählbarem und fixier
barem Winkel zwischen Knochenplatte und Knochenschraube zu
schaffen, welches einen geringeren Platzbedarf hat und we
niger aufwendig ist.
Die Aufgabe wird durch ein Fixationssystem gemäß Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Systems sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Fixationssystem sind die Sitz
flächen von Knochenplatte und Knochenschraube so gestal
tet, daß sie eine gegenseitige Ausrichtung unter verschie
denen Winkellagen zulassen. Hierzu kann die Knochenschrau
be ein sphärische Sitzfläche an einem Schraubenkopf und
die Knochenplatte eine zylindrische, konische oder sphä
rische Sitzfläche in einem Durchgangsloch haben. Ferner
sind die Sitzflächen mit den Mitteln zum Festlegen einer
bestimmten Winkelausrichtung von Knochenschraube und
Knochenplatte versehen, die ein vorgeformtes Gewinde an
mindestens einer der Sitzflächen aufweisen. Beim Eindrehen
der Knochenschraube in den Knochen unter einem bestimmten
Winkel bildet das mindestens eine Gewinde eine Gewindever
bindung der Sitzflächen, welche die Schraube unter ihrem
Einschraubwinkel an der Platte sichert. Die Gewindeverbin
dung kann unter Umformung des Materiales entstehen und
durch Kraftschluß (Reibschluß) und/oder Stoffschluß (Reib
schweißen) zwischen den Sitzflächen gesichert sein. Dabei
kann sich die Materialumformung durch Anpassung des vorge
formten Gewindes einer Sitzfläche an seine durch den
Schraubwinkel bestimmte Kontaktflächen der anderen Sitz
fläche und umgekehrt ergeben. Die reibschlüssige bzw.
stoffschlüssige Verbindung kann eine Folge der Materialum
formung sein. Statt einer Platte kommen auch andere chi
rurgische/orthopädische Verbindungsträger unterschiedli
cher Gestaltung in Betracht.
Die Steigung des vorgeformten Gewindes kann geringfügig
kleiner als die Steigung des Knochengewindes der Schraube
sein, um einen Anpreßdruck der Platte gegen die Knochen
fläche zu erreichen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat das vorgeformte
Gewinde voneinander beabstandete Gewindesegmente, deren
Abstandsbereiche das Eindringen eines Gegengewindes unter
verschiedenen Einschraubwinkeln begünstigen. Die Gewinde
segmente können jeweils einen Einlaufbereich mit einem zum
Einlaufende hin konvergierenden Gewindeprofil haben. Ähn
lich wie eine Schlittenkufe erleichtern diese solchermaßen
gestalteten Segmente das Aufnehmen bzw. Einfädeln eines
Gegengewindes. Die Anzahl der Gewindesegmente pro Gewinde
gang kann verschieden gewählt sein und bei einem Gewinde
variieren. Vorzugsweise hat jeder Gewindegang des vorge
formten Gewindes 2-4 Gewindesegmente. Insbesondere aus
fertigungstechnischen Gründen können die Gewindesegmente
in bestimmten Umfangsbereichen des vorgeformten Gewindes
gruppiert angeordnet sein.
Sowohl die Sitzfläche der Knochenplatte als auch die Sitz
fläche der Knochenschraube können ein vorgeformtes Gewinde
aus voneinander beabstandeten Gewindesegmenten haben.
Durch das Eindringen der Knochenschraube in die Knochen
platte kann es dann zu einer Verhakung der Segmente ver
schiedener Gewinde kommen, die ein sekundäres Lockern und
Herausdrehen erschwert.
Statt dessen kann aber auch eine Sitzfläche ein vorgeform
tes Gewinde mit Gewindesegmenten und die andere Sitzfläche
ein vorgeformtes durchgehendes Gewinde aufweisen, was ins
besondere fertigungstechnische Vorteile bietet. Dabei kön
nen die Gewindesegmente an der Schraube oder der Platte
und kann das durchgehende Gewinde an der Platte oder der
Schraube angeordnet sein.
Ein vorgeformtes Gewinde kann aber auch nur in einer der
Sitzflächen vorhanden sein, die aus einem härteren Mate
rial als die andere Sitzfläche ist. Durch das Eindrehen
der Schraube kommt es dann zu einer Gewindeausbildung in
der Plattensitzfläche durch Umformungsvorgänge und zu ei
nem durch Reibschluß bzw. Stoffschluß gesicherten Gewinde
sitz. Das vorgeformte Gewinde ist bevorzugt an der Schrau
be ausgebildet und kann ein durchgehendes Gewinde sein.
Der Einschraubvorgang wird dadurch erleichtert, daß geeig
nete Materialien für Platte und Schraube verwendet werden.
Bei veredelten Stählen kann die gewindetragende Sitzfläche
einer Schraube gehärtet sein. Eine weitere Lösung besteht
darin, daß bei Titan die Sitzfläche der Schraube aus einer
harten Titan-Legierung besteht und die Platte aus weiche
rem Rein-Titan gefertigt ist und das Gewinde an der
Schraube muß dabei so vorgeformt werden, daß der Schnei
de-/Umformvorgang erleichtert wird.
Durch Einsatz eines mehrgängigen Gewindes läßt sich insbe
sondere bei vorgeformten Gewinden mit Gewindesegmenten
eine größere Variabilität der Winkelausrichtung erreichen.
Bevorzugt ist die Sitzfläche der Knochenschraube an der
Mantelfläche eines Schraubenkopfes ausgebildet. Um ein
Durchtreten des Schraubenkopfes durch Knochenplatte weiter
zu behindern kann dieser einen Anschlag für Anlage an ei
nen Gegenanschlag der Knochenplatte haben. Die Knochen
platte hat hingegen ihre Sitzfläche bevorzugt in einem
Durchgangsloch ausgebildet.
Die Erfindung hat gegenüber den bekannten Lösungen einer
winkelstabilen Verbindung an einem Fixationssystem für
Knochen vor allem die folgenden Vorteile:
- - Das System besteht aus nur zwei Komponenten, nämlich der Knochenplatte und der Knochenschrauben.
- - Weitere Bauteile, die beispielsweise auftragen oder die Montage kompliziert gestalten, werden vermieden.
- - Die Sicherung der Schraube unter einem bestimmten Winkel an der Platte ist von großer Festigkeit. Die Gefahr des Lösens an kugelförmigen Sitzflächen wird vermieden.
- - Die Operationstechnik wird durch die erfindungsgemäße Lö sung verändert, weil das Festlegen des Winkels zwischen Schraube und Platte zugleich mit dem Eindrehen in den Knochen erfolgt. Das Anziehen von Zusatzteilen bekannter winkelstabiler Verbindungen entfällt. Der Einsatz von Drehmomentenschraubenziehern ist in Betracht zu ziehen, um ein Zerstören der Gewinde der Verbindung durch Über drehen zu vermeiden. Drehmomentenschraubenzieher werden auch schon bei den bekannten Implantatsystemen verwendet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anliegenden
Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen. In den Zeich
nungen zeigen:
Fig. 1 Knochenschraube vor Verbindung mit verschiedenen
Knochenplatten a-c im Teilschnitt;
Fig. 2 Knochenschraube mit Anschlag im Teilschnitt;
Fig. 3 Knochenschraube mit durchgehendem mehrgängigem Ge
winde im Teilschnitt;
Fig. 4 Knochenschraube mit zweigängigem unterbrochenem Ge
winde im Teilschnitt;
Fig. 5 Knochenschraube mit gehärtetem Formgewinde im Teil
schnitt;
Fig. 6 Teil einer Knochenplatte mit durchgehendem Innenge
winde in der Draufsicht;
Fig. 7 Teil einer Knochenplatte mit 4fachem unterbroche
nem Innengewinde in der Draufsicht;
Fig. 8 Teil einer Knochenplatte mit 3fachem unterbroche
nem Innengewinde in der Draufsicht.
Bei einem Fixationssystem gemäß Fig. 1 trägt eine Knochen
schraube 1 an einem Schaft 2 einen Schraubenkopf 3, der an
der Unterseite eine im wesentlichen sphärische Sitzfläche
4 und an der Oberseite eine Abflachung 5 hat. In der Sitz
fläche 4 ist ein Außengewinde 6 vorgeformt. Das Außenge
winde 6 hat eine Steigung, die geringfügig kleiner als die
Steigung eines Knochengewindes am abgebrochenen Teil des
Schaftes 2 ist. In der Abflachung 5 ist eine Aufnahme 7
für ein formschlüssiges Gegenteil eines Eindrehwerkzeuges
ausgebildet.
Dieser Knochenschraube 1 können verschiedene Knochenplat
ten 8 zugeordnet werden, die in den Teilen a-c der Fig. 1
dargestellt sind. Den Knochenplatten 8 ist gemeinsam, daß
sie ein Durchgangsloch 9 zum Durchführen des Schaftes 2
und zur Aufnahme des Kopfes 3 der Schraube 1 haben. Sämt
liche Durchgangslöcher sind mit einem Innengewinde 10 ver
sehen. Die Innengewinde 10 sind an Sitzflächen 11 ausge
bildet, die gemäß Teildarstellung a zylindrisch, gemäß
Teildarstellung b konisch und gemäß Teildarstellung c
sphärisch sind.
Das Eindrehen der Knochenschraube 1 in eine der Knochen
platten 8 ist unter verschiedenen Winkelausrichtungen mög
lich. Bei Neigung der Schraubenachse zur Lochachse findet
im Bereich der Gewinde 6, 10 eine Materialumformung statt,
die zu einer Reibschluß- bzw. Reibschweißverbindung
zwischen Schraube 1 und Platte 8 führt. Zugleich legt sich
die Platte 8 an den zu versorgenden Knochen an.
Die Knochenschraube 1 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von
der zuvor beschriebenen lediglich dadurch, daß der Schrau
benkopf 3 angrenzend an die oberseitige Abflachung 5 einen
seitlich überstehenden Anschlag 12 aufweist. Der Anschlag
12 soll verhindern, daß die Schraube 1 durch das Durch
gangsloch einer Platte 8 tritt, indem sie sich mit dem An
schlag an deren Oberseite anlegt.
Die Knochenschraube 1 gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von
der gemäß Fig. 1 durch ein mehrgängiges Gewinde 6 an der
sphärischen Sitzfläche 4. Wie bei den zuvor erläuterten
Knochenschrauben 1 sind die Gewindegänge 6 durchgehend
ausgebildet.
Bei der Variante einer Knochenschraube 1 gemäß Fig. 4
weist hingegen der Schraubenkopf 3 an einer sphärischen
Sitzfläche 4 ein zweigängiges Gewinde 6 auf, bei dem jeder
Gewindegang aus voneinander beabstandeten Gewindesegmenten
13 besteht. Jedes Gewindesegment 13 ist linsenförmig aus
geführt, d. h. hat ein zu seinem Einlaufende 14 und seinem
Auslaufende 15 hin konvergierendes Profil. Bei dieser
Schraube 1 haben die Gewindesegmente 13 einen konstanten
Abstand, sind jedoch in den verschiedenen Gewindegängen an
unterschiedlichen Umfangspositionen angeordnet.
Bei der Knochenschraube gemäß Fig. 5 trägt die sphärische
Sitzfläche 4 des Schraubenkopfes 3 Gewindesegmente 13 ei
nes Außengewindes 6, die in den verschiedenen Gewindegän
gen in Gruppen 15 übereinander angeordnet sind. Zwischen
den Gruppen 15 sind also meridionale gewindefreie Ab
standsbereiche 16 ausgebildet. Bei dieser Schraube 1 han
delt es sich um einen am Kopf 3 gehärteten Gewindeformer,
der in ein gewindefreies Durchgangsloch einer Knochenplat
te 8 eindrehbar ist. Dabei können die Abstandsbereiche 16
als Spannuten dienen.
Die Fig. 6 zeigt eine Knochenplatte 8, deren Durchgangs
loch 9 ein durchgehendes Innengewinde 10 aufweist. Diese
Platte 8 entspricht der Teildarstellung a der Fig. 1.
Die Knochenplatte 8 der Fig. 7 hat im Durchgangsloch 9 ein
Innengewinde 10 aus voneinander beabstandeten Gewindeseg
menten 17. Jeder Gewindegang weist vier Gewindesegmente 17
auf, deren Profile jeweils zu den beiden Enden 18, 19 hin
konvergieren.
Die Knochenplatte 8 der Fig. 8 unterscheidet sich von der
vorherigen dadurch, daß nur drei Gewindesegmente 17 pro
Gewindegang vorgesehen sind.
Die Knochenplatte 8 gemäß Fig. 6 wird bevorzugt mit einer
Knochenschraube 1 gemäß Fig. 4 kombiniert. Das durchgehen
de Innengewinde 10 der Knochenplatte 8 kann unter ver
schiedenen Schraubwinkeln in die Abstandsbereiche der Ge
windesegmente 13 der Knochenschraube 1 eintreten.
Die Knochenplatten 8 der Fig. 7 und 8 können beispiels
weise mit Knochenschrauben 1 gemäß Fig. 3 oder 4 benutzt
werden. Die Abstandsbereiche zwischen den Gewindesegmenten
17 lassen sowohl ein Eindringen des durchgehenden als auch
des segmentierten Schraubengewindes 6 zu.
Claims (18)
1. Fixationssystem für Knochen mit einer Knochenplatte (8)
mit wenigstens einem Durchgangsloch (9), wenigstens ei
ner in ein Durchgangsloch eingesetzten Knochenschraube
(1), eine gegenseitige Ausrichtung unter verschiedenen
Winkeln ermöglichenden Sitzflächen (4, 11) von Knochen
platte (8) und Knochenschraube (1) und Mitteln (6, 10)
zum Festlegen der Knochenschraube in einem bestimmten
Winkel zur Knochenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zum Festlegen eine durch Eindrehen der
Knochenschraube (1) in dem bestimmten Winkel von einem
vorgeformten Gewinde (6, 10) an mindestens einer Sitz
fläche (4, 11) gebildete Gewindeverbindung der Sitz
flächen von Knochenplatte (8) und Knochenschraube (1)
aufweisen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steigung des vorgeformten Gewindes (6, 11) geringfügig
kleiner als die Steigung eines Knochengewindes der
Knochenschraube (1) ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das vorgeformte Gewinde (6, 10) voneinander beab
standete Gewindesegmente (13, 17) hat.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewindesegmente (13, 17) jeweils einen Einlaufbereich
mit zum Einlaufende (14, 19) hin konvergierendem Gewin
deprofil haben.
5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Gewindegang des vorgeformten Gewindes (6, 10)
drei bis vier Gewindesegmente (13, 17) hat.
6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gewindesegmente (13, 17) in bestimm
ten Umfangsbereichen des vorgeformten Gewindes (6, 10)
in Gruppen (15) angeordnet sind.
7. System nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß sowohl die Sitzfläche (11) der Knochen
platte (8) als auch die Sitzfläche (4) der Knochen
schraube (1) ein vorgeformtes Gewinde (6, 10) aus von
einander beabstandeten Gewindesegmenten (13, 17) hat.
8. System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sitzfläche (4) der Knochenschraube
(1) ein vorgeformtes Gewinde (6) aus voneinander beab
standeten Gewindesegmenten (13) und die Sitzfläche (11)
der Knochenplatte (8) ein vorgeformtes, durchgehendes
Gewinde (10) hat.
9. System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sitzfläche (11) der Knochenplatte (8)
ein vorgeformtes Gewinde (10) aus voneinander beabstan
deten Gewindesegmenten (17) und die Sitzfläche (4) der
Knochenschraube (1) ein durchgehendes, vorgeformtes Ge
winde (6) hat.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß nur eine der Sitzflächen (4) ein
vorgeformtes Gewinde (6) hat und aus einem härteren
Material als die andere Sitzfläche ist.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das vorgeformte Gewinde der einen Sitzfläche (4) ein
durchgehendes Gewinde (6) ist.
12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Knochenschraube (1) das eine Gewinde (6)
hat.
13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß das vorgeformte Gewinde ein mehrgän
giges Gewinde (6) ist.
14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sitzfläche (4) der Knochen
schraube (1) sphärisch ist.
15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sitzfläche (4) der Knochen
schraube (1) an der Unterseite eines Schraubenkopfes
(3) ausgebildet ist.
16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schraubenkopf (3) einen Anschlag
(12) für Anlage an einem Gegenanschlag der Knochen
platte (8) hat.
17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sitzfläche (11) der Knochenplat
te (8) zylindrisch, konisch oder sphärisch ist.
18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sitzfläche (11) der Knochenplat
te (8) in einem Durchgangsloch (9) ausgebildet ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343117 DE4343117C2 (de) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Fixationssystem für Knochen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343117 DE4343117C2 (de) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Fixationssystem für Knochen |
Publications (2)
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DE4343117A1 true DE4343117A1 (de) | 1995-06-22 |
DE4343117C2 DE4343117C2 (de) | 1999-11-04 |
Family
ID=6505303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934343117 Expired - Lifetime DE4343117C2 (de) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Fixationssystem für Knochen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4343117C2 (de) |
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