DE60313623T2

DE60313623T2 - Verschlusspropf und senkschraube mit abbrechbaren köpfen

Info

Publication number: DE60313623T2
Application number: DE60313623T
Authority: DE
Inventors: Roger P. North Kansas City Jackson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: CA2495750A1; EP1536734B1; WO2004018306A2; EP1536734A4; AU2003262816A1; JP2005536264A; ATE361029T1; AU2003262816B2; US20040039383A1; WO2004018306A3; CA2495750C; EP1536734A2; DE60313623D1; US6730089B2; JP4261479B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kombination aus einem Verschlussstopfen und einer Feststellschraube für medizinische Implantate und insbesondere auf eine koaxial ineinander angeordnete Anordnung aus einem Verschlussstopfen und einer Feststellschraube mit jeweils einem eigenen Sollbruchkopf für den Stopfen und die Schraube.
Knochenschrauben werden in vielen Arten chirurgischer Rückgratoperationen, wie zum Beispiel für die Osteosynthese, verwendet, um verschiedene Implantate an Wirbeln entlang des Rückgrats zu Zwecken der Stabilisierung und/oder Einstellung des Rückgrats zu befestigen. Auch wenn Knochenschrauben sowohl mit geschlossenem Ende als auch mit offenem Ende bekannt sind, sind Schrauben mit offenem Ende besonders gut geeignet für Verbindungen zu Stangen und Verbindungsarmen, weil derartige Stangen oder Arme dann nicht durch eine geschlossene Bohrung geführt werden müssen, sondern in einen offenen Aufnahmekanal eines solchen Kopfes gelegt oder gedrückt werden können.
Typische Knochenschrauben mit offenem Ende weisen einen mit einem Gewinde versehenen Schaft mit einem Paar parallel vorstehender Zweige oder Arme auf, die ein Joch mit einem U-förmigen Schlitz oder Kanal zum Aufnehmen einer Stange bilden. Haken und andere Typen von Verbindungselementen, wie sie in Rückgratfixierungstechniken eingesetzt werden, können ebenfalls offene Enden aufweisen, um Stangen oder Fortsätze anderer Strukturen aufzunehmen. Eine Stange wird allgemein senkrecht zum Schaft im U-förmigen Kanal positioniert, und das offene Ende des Jochs wird durch eine Verschlussvorrichtung verschlossen. Die Verschlussvorrichtung wird auf der Stange festgezogen, um die Stange gegen den Boden des Kanals festzuklemmen. Die Verschlussvorrichtung muss die Stange sicher an Ort und Stelle halten, um eine Dreh- oder Querbewegung der Stange relativ zur Knochenschraube und damit dem Knochen, in dem sie verankert ist, zu verhindern. Herkömmliche Typen von Verschlussvorrichtungen sind zum Beispiel ein mit einem Gewinde versehener Stopfen, der in ein Gewinde geschraubt wird, das in den Oberflächen ausgebildet ist, welche den U-förmigen Kanal bilden, oder eine äußere Mutter, die um die Arme herum geht und auf diesen in einem Gewinde sitzt.
Stopfenverschlüsse sind gegenüber Muttern oft vorzuziehen, weil sie weniger Raum einnehmen. Um die erforderlichen Funktionen auszufüllen, sollte ein Stopfen relativ zur Knochenschraube fest angezogen werden, um die Knochenschraube wirkungsvoll an der Stange zu befestigen und eine relative Drehung oder Drehbewegung zu verhindern. Wenn die Stange gerade wäre, wäre dies leichter zu erreichen. In typischen Rückgratfixierungsanwendungen ist die Stange an dem Ort der jeweiligen Knochenschraube jedoch fast immer gekrümmt, um die Stange für eine normale oder gewünschte Krümmung des Rückgrats korrekt zu positionieren. Da die Stange gekrümmt ist, kommt sie mit dem Boden der Nut bzw. des U-förmigen Kanals im Kopf der Knochenschraube nicht in einen flachen Eingriff, sondern hat die Tendenz, an einem oder an beiden Enden vom Boden des Kanals angehoben zu sein. Wenn daher ein herkömmlicher Stopfen installiert wird, so kommt der äußere Rand des unteren Endes des Stopfens höchstwahrscheinlich mit Teilen der Stange in Eingriff, die gegenüber dem Stopfen nicht eng an den Boden des Kanals anliegen. Nach der Installation, wenn sich dann der Rücken des Patienten während Bewegungsaktivitäten krümmt, so kann es sein, dass die Stange relativ zur Knochenschraube geringfügig gebeugt wird. Über die Zeit kann es eine derartige Beugung der Stange erlauben, sich entweder quer oder drehend zu bewegen, wodurch eine Fehlstellung der darunter liegenden Wirbel verursacht wird oder dazu führt, dass sich der Stopfen löst, weil der herkömmliche Stopfen ihn nicht sicher an Ort und Stelle befestigt.
Im US-Patent Nr. 6,224,598 ist ein mit einem Gewinde versehener Verschlussstopfen für eine Knochenschraube mit offenem Ende mit einer Mittelbohrung und einem Gewinde zum Aufnehmen einer Feststellschraube offenbart. Die Feststellschraube weist einen Sollbruchkopf und eine Basis auf, die einen Schlitz aufweist, um ein Entfernen nach der Installation zu ermöglichen. Die Basis weist eine axiale Spitze und einen Ring am Außenumfang auf, die mit dem mittleren Teil einer zugehörigen Rückgratstange in Eingriff kommen. Der Verschlussstopfen und die Feststellschraube können unabhängig voneinander installiert werden und die Feststellschraube festgezogen werden, um ein Festhalten und Verriegeln der Stange oder des Verbindungsstücks in Wechselwirkung vorzusehen, um die Stange oder das Verbindungsstück gegen eine Quer- oder Drehbewegung relativ zur Knochenschraube zu befestigen.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem Stopfen, der besonders dazu ausgelegt ist, mit einer Rückgratstange in Eingriff zu kommen und sie relativ zur Knochenschraube festzuhalten, wobei die Rückgratstange an dem Punkt des gegenseitigen Kontaktes gekrümmt sein kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht eine Kombination aus ineinander angeordnetem Verschlussstopfen und Feststellschraube nach Anspruch 1 vor, vorzugsweise eine verbesserte Stopfenanordnung zum Befestigen einer Rückgratfixierungsstange innerhalb einer Knochenschraube mit offenem Kopf, die einen zusammenarbeitenden Satz aus einem Stopfen und einer Feststellschraube mit jeweils eigenen Sollbruchköpfen aufweist. Die Knochenschraube hat einen mit einem Gewinde versehenen Schaft zum Einschrauben in einen Knochen zur Verankerung im Knochen und einen offenen Kopf mit Armen, die einen U-förmigen Kanal bilden, um ein Strukturelement, wie zum Beispiel eine Rückgratfixierungsstange, aufzunehmen. Ein Verschlussstopfen kommt mit dem offenen Kopf in Eingriff und wird unter der Verwendung einer zusammenarbeitenden Führungs- und Vorschubstruktur auf dem Stopfen und den Kanalarmen, wie zum Beispiel eines zusammenarbeitenden Gewindes, vorgeschoben, um die Stange innerhalb des Kopfkanals festzuklemmen. Vorzugsweise ist die Führungs- und Vorschubstruktur auch so geartet, dass sie Spreizungstendenzen der den Kanal bildenden Arme widersteht. Das heißt, dass der Stopfen vorzugsweise der Tendenz der Arme entgegenwirkt, sich vom Stopfen wegzubewegen, wenn ein Drehmoment oder eine Kraft an den Stopfen angelegt wird, was dazu führen würde, dass sich der Stopfen relativ zur Knochenschraube lösen würde, wenn eine Spreizung zugelassen würde. Bei einer Führungs- und Vorschubstruktur, die einer Spreizung widersteht, handelt es sich zum Beispiel um Rechteckgewinde, Gewinde mit negativem Winkel und eine helixartig gewundene Flanschstruktur. Der Stopfen ist mit einer Bohrung und einem Gewinde versehen, um eine Feststellschraube in einem ineinander angeordneten Verhältnis innerhalb des Stopfens aufzunehmen, um die Stange zusätzlich im Kopf zu befestigen. Insbesondere kommt die Feststellschraube mit der Stange innerhalb des Außendurchmessers des Stopfens in Eingriff, wo die größere Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Stange mit dem Boden des Kanals in Kontakt ist. Hierdurch entsteht auch eine Vielzahl von Kontaktpunkten auf der Stange, und dadurch wird die Stange relativ zur Knochenschraube in einer gewünschten Position gehalten und festgestellt.
Der Verschlussstopfen und die Feststellschraube haben entsprechende Sollbruchinstallationsköpfe, um die Installation zu erleichtern, ein bevorzugtes Installationsdrehmoment zu erzeugen und eine letztendliche Anordnung mit einem niedrigen Profil zu erzeugen, nachdem die Köpfe abgebrochen wurden. Die Installationsköpfe sind mit dem Stopfen bzw. der Feststellschraube über geschwächte Abschnitte verbunden, die dazu ausgelegt sind, bei einem im Voraus gewählten Drehmoment zu brechen. Auf diese Weise werden der Stopfen und die Feststellschraube beide durch das Drehmoment, bei dem die Installationsköpfe jeweils vom Stopfen bzw. der Feststellschraube abbrechen, mit einem im Voraus ausgewählten Anziehungsgrad gegen die eingeklemmte Stange festgestellt.
Der Verschlussstopfen und die Feststellschraube können Reibungserhöhungsvorrichtungen oder -ausformungen, wie zum Beispiel eine Spitze, einen geschärften Ring, eine Rändelung, an ihrem jeweiligen Bodenende aufweisen, welche in die Stange einschneiden und den Befestigungseingriff des Stopfens und der Feststellschraube mit der eingeklemmten Stange steigern. Insbesondere kann eine Feststellschraube mit einem mittig angeordneten Feststellpunkt und/oder einer „Topfspitze" oder einem ringförmigen, V-förmigen Ring am äußeren Rand des mit der Stange in Eingriff kommenden Endes der Feststellschraube versehen sein. Die Feststellspitze und der V-Ring schneiden im Betrieb dann in die Oberfläche der Stange ein, um die Stange im Reibschluss zu halten, um eine Quer- oder Drehbewegung der Stange relativ zur Knochenschraube zu verhindern. Der Stopfen kann ebenfalls mit einem V-förmigen Ring versehen werden, um noch einen sichereren Eingriff des Stopfens mit der Stange zu ermöglichen. Die Spitze und die V-Ringe können in Kombination eingesetzt werden, um die Stange besser zu befestigen, insbesondere dann, wenn die Stange gekrümmt ist, da die Reibungserhöhungsvorrichtungen die Stange an mehreren Orten entlang der Stange festhalten.
In der großen Mehrzahl der Fälle werden Rückgratfixierungssysteme permanent implantiert. Es gibt jedoch auch Situationen, in denen es notwendig ist, Komponenten eines implantierten Fixierungssystems zu entfernen, zu ersetzen oder zu reparieren. Zum Beispiel kann eine solche Einstellung während des Implantationseingriffs notwendig sein, um die Position oder die Ausrichtung einer Stange einzustellen. Eine Einstellung kann nach der Operation notwendig sein, um einen unerwünschten Druck oder eine unerwünschte Spannung zu lösen, der bzw. die während der Operation nicht entdeckt wurde. Einstellungen können auch dann notwendig sein, wenn eine Verletzung behandelt wird, die auftritt, nachdem das Fixierungssystem implantiert wurde. Aus diesen Gründen sind Vorkehrungen getroffen, um den Stopfen und die Feststellschrauben der vorliegenden Erfindung aus den Knochenschraubenköpfen zu entfernen. Die Feststellschraube der vorliegenden Erfindung ist mit einer Struktur versehen, um einen formschlüssigen, nicht schlupfenden Eingriff der Feststellschraube durch ein Entfernungswerkzeug zu ermöglichen, wie zum Beispiel einem Paar diametral gegenüberliegender Schlitze, die an der oberen Fläche der Feststellschraube angeordnet sind und sich teilweise vom äußeren Rand nach innen erstrecken, sich jedoch nicht schneiden. Der Verschlussstopfen kann eine eigene Entfernungsstruktur benötigen oder auch nicht. Vorzugsweise wird der untere Teil der Feststellschraube bei der Installation verformt, um sich so mit dem Stopfen in einem Reibschluss zu verbinden, so dass die Feststellschraube in einer solchen Weise am Verschlussstopfen befestigt wird, dass eine Drehung eines Entfernungswerkzeugs, das mit der Feststellschraube in Eingriff ist, dazu führt, dass sowohl die Feststellschraube als auch der Verschlussstopfen im Wesentlichen als eine Einheit aus dem Kopf der Knochenschraube entfernt werden.
Aufgaben und Vorteile der Erfindung
Daher sind die Aufgaben der vorliegenden Erfindung unter anderem die folgenden: Vorsehen einer verbesserten Knochenschraubenanordnung zur Implantation in einen Wirbel eines Patienten; Vorsehen einer solchen Knochenschraubenanordnung, die eine mit einem Gewinde versehene Knochenschraube zur Implantation in einen Knochen, wie zum Beispiel einen Wirbel, aufweist und einen offenen Kopf hat, der durch ein Paar voneinander beabstandeter Arme gebildet wird, die einen U-förmigen Kanal bilden, um ein Strukturelement, wie zum Beispiel eine Rückgratfixierungsstange, aufzunehmen; Vorsehen einer solchen Anordnung, die einen Verschlussstopfen aufweist, der über eine Führungs- und Vorschubstruktur, wie zum Beispiel zusammenwirkende Gewinde auf dem Verschlussstopfen und den den Kanal bildenden inneren Oberflächen, im Kanal befestigt ist, um so die Stange auf der Knochenschraube festzuklemmen; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der der Verschlussstopfen mit einer Bohrung und einem Gewinde versehen ist, um eine darin angeordnete Feststellschraube aufzunehmen, um die Rückgratfixierungsstange innerhalb des Knochenschraubenkopfes weiter zu sichern; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der sowohl der Verschlussstopfen als auch die Feststellschraube das Drehmoment begrenzende Sollbruchköpfe aufweisen, so dass die Anordnung nach der letztendlichen Installation ein niedriges Profil aufweist und das Drehmoment, bei dem der Verschlussstopfen und die Feststellschraube installiert werden, auf einem vorgewählten Niveau gesteuert wird; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der die Feststellschraube und auch der Verschlussstopfen auf sich mit der Stangenoberfläche interferierende Ausformungen haben, um die festgeklemmte Stange gegen Quer- und/oder Drehbewegungen relativ zur Knochenschraube sicher festzuhalten, indem in die Oberfläche der Stange eingeschnitten wird; Vorsehen einer solchen Anordnung, die besonders wirksam zum Befestigen von Stangen ist, die im Bereich der Knochenschraube gekrümmt sind, indem die Stange an mehreren Orten kontaktiert wird; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der die Feststellschraube einen mittig angeordneten Feststellpunkt und einen am Rand angeordneten V-förmigen Ring zum Einschneiden in die Oberfläche der festgeklemmten Stange aufweist, wenn die Feststellschraube fest angezogen wird; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der der Verschlussstopfen einen auf sich ausgebildeten V-förmigen Ring hat, um in die Oberfläche der festgeklemmten Stange einzuschneiden, um die Stange noch fester zu kontaktieren; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der die Feststellschraube mit Ausformungen versehen ist, um einen nicht schlupfenden Eingriff durch ein Entfernungswerkzeug zu ermöglichen; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der die Feststellschraube sich diametral gegenüberliegende Seitenschlitze aufweist, die sich vom äußeren Rand teilweise nach innen über die Außenoberfläche erstrecken, zum in Eingriff Kommen mit einem Entfernungswerkzeug, wobei die Seitenschlitze zugänglich sind, wenn der Kopf der Feststellschraube abgebrochen ist; Vorsehen einer solchen Anordnung, die Vorkehrungen zum Entfernen des Verschlussstopfens aufweist; Vorsehen einer solchen Anordnung, bei der der V-Ring der Feststellschraube in einer solchen Weise geformt und positioniert ist, dass der V-Ring in einen festlegenden Eingriff mit dem Verschlussstopfen deformiert wird, indem der V-Ring mit der Oberfläche der Stange in Eingriff kommt; und Vorsehen einer solchen Anordnung aus ineinander angeordnetem Verschlussstopfen und Feststellschraube mit Sollbruchköpfen zum Festklemmen einer Stange auf einer Knochenschraube, die wirtschaftlich herzustellen ist, die kompakt und sicher in der Verwendung ist und die für ihren beabsichtigten Zweck besonders gut geeignet ist.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen zur Veranschaulichung und als Beispiel bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargelegt sind.
Die Zeichnungen stellen einen Teil der vorliegenden Beschreibung dar und enthalten beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und veranschaulichen deren verschiedene Aufgaben und Merkmale.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Explosionsseitendarstellung, die Komponenten einer Anordnung aus ineinander angeordnetem Verschlussstopfen und Feststellschraube mit Sollbruchköpfen darstellt, welche die vorliegende Erfindung verkörpert.
2 ist eine vergrößerte Teilschnittdarstellung, welche den Verschlussstopfen und die Feststellschraube, die ineinander angeordnet sind, zeigt, die in einem Kanal einer Knochenschraube vor dem letztendlichen Feststellen des Stopfens und der Feststellschraube angeordnet sind.
3 ist eine Seitenansicht der Anordnung, wobei ein Verschlussstopfeninstallationswerkzeug gezeigt ist, das mit dem Verschlussstopfen in Eingriff kommt, um ihn unter Anwendung eines Drehmoments in einen Klemm- oder Feststelleingriff mit einer Stange zu bringen und um schließlich bei einem vorgewählten Drehmoment einen Stopfeninstallationskopf vom Stopfen zu trennen, wobei Teile weggeschnitten sind, um Einzelheiten davon zu veranschaulichen.
4 ist eine Seitenansicht der Anordnung aus ineinander angeordnetem Verschlussstopfen und Feststellschraube in einem verkleinerten Maßstab und veranschaulicht das Stopfeninstallationswerkzeug, das den Stopfeninstallationskopf vom Verschlussstopfen trennt.
5 ist eine Seitenansicht ähnlich zur derjenigen von 4 und veranschaulicht einen Eingriff eines Feststellschraubeninstallationswerkzeugs mit dem Sollbruchinstallationskopf der Feststellschraube, um es dem Chirurgen zu erlauben, die Feststellschraube in einen feststellenden bzw. festklemmenden Eingriff mit der Stange zu bringen, wobei Teile weggeschnitten sind, um Einzelheiten davon zu veranschaulichen.
6 ist eine Ansicht ähnlich derjenigen von 5 und veranschaulicht das Feststellschraubeninstallationswerkzeug, das den Installationskopf von der Feststellschraube trennt, wobei Teile weggeschnitten sind, um Einzelheiten davon zu veranschaulichen.
7 ist eine stark vergrößerte Teilvorderansicht, wobei Teile weggeschnitten sind, so dass es sich teilweise um eine Schnittdarstellung handelt, und veranschaulicht eine Vielzahl von Eingriffsorten des Stopfens und der Feststellschraube mit der Stange.
8 ist eine weitere vergrößerte Teilschnittansicht, die eine Verformung eines V-förmigen Rings der Feststellschraube bei dem interferierenden Eingriff mit der Oberfläche der Stange zeigt.
9 ist eine Ansicht ähnlich derjenigen von 8 und zeigt eine Verformung des Feststellschrauben-V-Rings in einen feststellenden Eingriff mit dem Verschlussstopfen, um ein Entfernen des Verschlussstopfens mit der Feststellschraube zu ermöglichen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wie erforderlich werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele für die Erfindung sind, die in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann. Daher sollen spezifische Einzelheiten des Aufbaus und der Funktion hier nicht als Einschränkung, sondern lediglich als eine Grundlage für die Ansprüche und als eine repräsentative Basis verstanden werden, um einem Fachmann die vorliegende Erfindung zu lehren, damit dieser sie in so gut wie jeder entsprechend detaillierten Struktur anwenden kann.
Unter besonderer Bezugnahme auf die Zeichnungen steht das Bezugszeichen 1 allgemein für eine Anordnung aus ineinander angeordnetem Verschlussstopfen und Feststellschraube mit Sollbruchköpfen, welche die vorliegende Erfindung verkörpert. Die Anordnung 1 weist allgemein einen Verschlussstopfen 2 und eine Feststellschraube 3 auf, die mit einer Knochenschraube 5 in Wechselwirkung sind, um einen offenen Kopf von dieser zu verschließen und um eine Rückgratfixierungsstange 7 innerhalb der Knochenschraube 5 festzuklemmen. Der Verschlussstopfen 2 und die Feststellschraube 3 haben entsprechende Sollbruchinstallationsköpfe 9 und 10, die sich von ihrer entsprechenden Befestigung 2 oder 3 lösen, wenn das Installationsdrehmoment ein vorbestimmtes Niveau überschreitet.
Die Knochenschraube 5 weist einen mit einem Gewinde versehenen Schaft 12 zur schraubenden Implantation bzw. Verankerung in einem (nicht gezeigten) Knochen, wie zum Beispiel einem Wirbel, auf. Die Knochenschraube 5 weist einen offenen Kopf 14 auf, der durch voneinander beabstandete Arme 16 gebildet wird, die einen U-förmigen Kanal 18 definieren, um ein Rückgratfixierungsstrukturelement, wie zum Beispiel die Stange 7, aufzunehmen. Der Stangenaufnahmekanal 18 ist in seiner Größe so ausgelegt, dass die Stange 7 genau hineinpasst, um den Klemm- oder Reibungseingriff der Stange 7 mit den den Kanal 18 formenden Oberflächen zu maximieren. Innenoberflächen der Arme 16 sind mit Führungs- und Vorschubausformungen, wie zum Beispiel einem Innengewinde 20, einem helixförmig verlaufenden Flansch oder dergleichen, versehen, um den Stopfen 2 interferierend aufzunehmen und in einen Klemmeingriff mit der Stange 7 vorzutreiben, wenn der Stopfen 2 gedreht wird.
Der Verschlussstopfen ist allgemein zylindrisch und hat eine zusammenpassende äußere Führungs- und Vorschubausformung auf einer Außenoberfläche, wie zum Beispiel ein helixförmiges Gewinde 22, das zu dem Gewinde 20 des Knochenschraubenkopfs 14 komplementär und mit diesem kompatibel ist. Die Gewinde 20 und 22 sind vorzugsweise eines Typs, der auf die Arme 16 keine radial nach außen wirkenden Kräfte ausübt, um dadurch Tendenzen zu vermeiden, dass sich die Arme 16 des Knochenschraubenkopfs 14 spreizen, wenn der Verschlussstopfen 2 fest in den Kopf 14 eingeschraubt wird. Der Verschlussstopfen 2 hat eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung 24, die mittig angeordnet ist, um in sich die mit einem Gewinde versehene Feststellschraube 3 aufzunehmen.
Der Verschlussstopfen 2 ist mit dem Sollbruchkopf 9 versehen, der über einen abgeschwächten Bereich 26 mit dem Stopfen 2 verbunden ist. Der abgeschwächte Bereich 26 ist in seiner Dicke so ausgelegt, dass das Drehmoment, bei dem sich der Sollbruchkopf 9 von dem Stopfen 2 trennt, gesteuert wird. Das vorgewählte Trennungsdrehmoment des abgeschwächten Bereichs 26 ist so konstruiert, dass ein sicheres Einspannen der Stange 7 durch den Stopfen 2 gewährleistet ist, bevor sich der Kopf 9 ablöst, zum Beispiel kann in manchen Fällen 100 Zollpfund (11,3 Nm) das ausgewählte Sollbruchdrehmoment sein. Der gezeigte Sollbruchkopf 9 hat eine äußere Sechseckform, um einen formschlüssigen, nicht schlupfenden Eingriff des Kopfs 9 durch ein Stopfeninstallationswerkzeug 28 zu gewährleisten (3 und 4). Die Abtrennung des Installationskopfs 9 hinterlässt lediglich die kompaktere Form des Verschlussstopfens 2, so dass der installierte Stopfen 2 ein niedriges Profil hat, was bei einer in einen lebenden Körper implantierten Vorrichtung wichtig ist.
Der Verschlussstopfen 2 kann Vorkehrungen enthalten, um den Einspanneingriff mit der Stange 7 zu steigern. Der gezeigte Stopfen 2 hat eine sogenannte „Topfspitze" bzw. einen V-förmigen Grat oder Ring 30 an einem inneren Ende 32 des Stopfens 2. Der V-Ring 30 schneidet während der Montage wirksam in eine Oberfläche 34 der Stange 7 ein, wenn der Stopfen 2 in den Schraubenkopf 14 eingedreht wird, so dass der Stopfen die Stange sicherer gegen eine Dreh- und Querbewegung der Stange relativ zum Kopf 15 der Knochenschraube 5 sichert. Alternativ dazu ist es vorgesehen, dass eine andere die Einspannung steigernde Struktur, wie zum Beispiel eine Rändelung, verwendet werden kann. Und in manchen Anordnungen kann es sein, dass keine solche die Einspannung steigernde Struktur notwendig oder gewünscht ist.
Die Feststellschraube 3 ist allgemein zylindrisch und so ausgelegt und mit einem Gewinde versehen, dass sie in der Gewindebohrung 24 des Verschlussstopfens 2 in einem ineinander angeordneten Verhältnis angeordnet werden kann. Die Feststellschraube 3 weist den Sollbruchkopf 10 auf, der über eine Schwächungsnut oder einen Ring 37 mit dieser verbunden ist, die bzw. der in der Dicke und/oder dem Querschnitt so ausgelegt ist, dass er bricht, wenn das Drehmoment zwischen dem Kopf 10 und der Schraube 3 ein vorgewähltes Trennungsdrehmoment überschreitet, wodurch sich der Kopf 10 vom Rest der Schraube 3 trennt. Der gezeigte Sollbruchkopf 10 hat eine Sechseckform für einen formschlüssigen, nicht schlupfenden Eingriff mit einem Feststellschraubeninstallationswerkzeug 39 (5 und 6).
Die Feststellschraube 3 weist vorzugsweise eine Struktur zum Steigern des Einspannungs- oder Feststellungseingriffs mit der Oberfläche 34 der Stange 7 auf. Die gezeigte Feststellschraube 3 hat einen mittig angeordneten Feststellpunkt 43 und eine am Rand angeordnete Topfspitze oder einen V-förmigen Feststellring 45 an einem inneren Ende 47 der Schraube 3. Der Feststellpunkt 43 und der Feststellring 45 schneiden in die Oberfläche 34 der Stange 7 ein, wenn die Feststellschraube 3 fest in den Verschlussstopfen 2 eingedreht wird. Dabei ist vorgesehen, dass auch andere Strukturen zum Steigern des Einspannens, wie zum Beispiel eine Rändelung oder dergleichen, in manchen Situationen oder in anderen auch gar keine eingesetzt werden können.
Es gibt Umstände, unter denen es wünschenswert oder notwendig ist, die Stange 7 von der Knochenschraube 5 zu lösen. Zum Beispiel kann es notwendig sein, dass ein Chirurg Komponenten eines Rückgratfixierungssystems, einschließlich der Stange 7, während eines Implantationseingriffs nach einer Verletzung einer Person, die ein solches implantiertes System hat, oder dergleichen, verstellt. Die Feststellschraube 3 ist mit Seitenschlitzen 51 für einen formschlüssigen, nicht schlupfenden Eingriff mit einem (nicht gezeigten) Feststellschraubenentfernungswerkzeug versehen. Es ist vorgesehen, dass auch andere Entfernungsstrukturen, wie zum Beispiel eine Werkzeugaufnahmeöffnung, die zugänglich wird, nachdem der Kopf 10 vom Rest der Schraube 3 abbricht, zum Entfernen des Körpers der Schraube 3 nach dem Feststellen des Körpers verwendet werden kann.
In ähnlicher Weise kann es notwendig sein, den Verschlussstopfen 2 aus dem Kopf 14 der Knochenschraube 5 zu entfernen, um die Stange 7 vollständig zu lösen. Der Verschlussstopfen 2 könnte mit einer Entfernungsstruktur versehen werden, die für einen Eingriff mit einem entsprechenden (nicht gezeigten) Verschlussstopfenentfernungswerkzeug zugänglich wird, wenn der Kopf 9 vom Stopfen 2 abbricht. In der gezeigten Ausführungsform 1 ist der V-Ring 45 der Festschraube 3 jedoch an einem solchen Durchmesser angeordnet und in einer solchen Weise geformt, dass ein Randteil 53 des V-Rings 45 vorzugsweise in einen engen Eingriff mit dem inneren Ende 32 des Verschlussstopfens 2 verformt wird. Auf diese Weise verformt ein Eingriff des V-Rings 45 mit der Oberfläche 34 der Stange 7 den V-Ring 45, während er in die Oberfläche 34 einschneidet, wodurch der verformte Rand 53 erzeugt wird, der ferner an einem inneren Ende der Gewindebohrung 24 in einen Reibeeingriff mit der Stirnfläche 32 des Verschlussstopfens 2 gequetscht wird. Daher ist die Feststellschraube 3 nach vollständig erfolgter Installation mit dem Verschlussstopfen 2 wirkungsvoll verbunden, wodurch ein Erfassen der Feststellschraube 3 durch ein Entfernungswerkzeug und eine Drehung der Feststellschraube 3 auch den Verschlussstopfen 2 aus den Gewinden 20 in den Armen 16 der Knochenschraube 14 herausdreht, um dadurch die Stange 7 zur Entfernung aus der Knochenschraube 5 oder zur Neupositionierung der Stange 7 zu lösen.
In der typischen Verwendung ist die Feststellschraube 3 im Verschlussstopfen 2 zur bequemeren Handhabung durch den Chirurgen vormontiert. Jede einer Anzahl von Knochenschrauben 5 wird in ausgewählte Knochen, wie zum Beispiel einen Wirbel, eingedreht, und eine Stange, wie zum Beispiel die Stange 7, wird in den Kanal 18 des Kopfs 14 einer jeden Knochenschraube 5 gelegt. Hiernach wird ein Verschlussstopfen 2 mit der in dessen Bohrung 24 eingedrehten Feststellschraube 3 in den jeweiligen Knochenschraubenkopf 14 eingedreht. Die Verschlussstopfen 2 werden dann in einer gewählten Reihenfolge mit oder ohne Biegung der Stange festgezogen, um die gewünschte Ausrichtung der Wirbelsäule zu erzielen und aufrechtzuerhalten. Beim Anziehen eines jeden Verschlussstopfens 2 bricht der Installationskopf 9 bei einem vorgewählten Stopfentrenndrehmoment ab. Schließlich werden die Feststellschrauben 3 in einer gewählten Reihenfolge angezogen, was zu einer Trennung der Feststellschraubeninstallationsköpfe 10 bei ihrem vorgewählten Feststellschraubentrennungsdrehmoment führt. Beim festen Anziehen einer jeden Feststellschraube 3 wird sie mit dem Verschlussstopfen 2 durch die Verformung ihres V-Rings 45 verbunden. Wenn der Verschlussstopfen 2 mit einem V-Ring 30 versehen ist, bietet die Kombination des Verschlussstopfens 2 und der Feststellschraube 3 vorzugsweise fünf Punkte eines Kraftschlusses der Befestigungskombination entlang einer Stange 7, nämlich den V-Ring 30 an zwei Orten, den V-Ring 45 an zwei Orten und die Feststellspitze 43 an einem einzigen Ort. Die Verfügbarkeit von mehreren Eingriffsorten des Stopfens 2 und der Feststellschraube 3 mit der Stange 7 erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Stange 7 durch eine ineinander sitzende Anordnung des Verschlussstopfens 2 und der Feststellschraube 3 sicher gehalten wird.
Falls es notwendig sein sollte, die Stange 7 an einem bestimmten Ort zu lösen, wird ein Entfernungswerkzeug mit den Seitenschlitzen 51 der Feststellschraube 3 in Eingriff gebracht, um die Feststellschraube 3 und den Verschlussstopfen 2, der mit jener im Reibschluss verbunden ist, von der bestimmten Knochenschraube 5 zu entfernen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Feststellschraube 3, wenn die Feststellschraube 3 und der Verschlussstopfen 2 verwendet werden, vor dem Abbrechen der Köpfe 9 und 10 im Inneren des Verschlussstopfens 2 koaxial angeordnet ist. Der Stopfen 2 wird normalerweise zuerst vorgetrieben und festgezogen, bis ein erstes vorgewähltes Drehmoment erreicht ist, bei dem dann der Kopf 9 vom Rest des Stopfens 2 abbricht und den Rest des Stopfens 2 in einer installierten Konfiguration hinterlässt, in der er mit der Stange 7 in normalen Eingriff kommt und sie festspannt. Der Stopfen 2 kann jedoch auch lediglich gegen den Boden der Öffnung oder des Kanals 18 stoßen, um so den Kanal 18 zu verschließen und die Stange 7 darin zu halten. Dann wird die Feststellschraube normalerweise zu einem zweiten vorgewählten Drehmoment angezogen, um mit der Stange 7 in Eingriff zu kommen, gegen sie zu stoßen und sie festzulegen. in manchen Fällen sind dann das erste und das zweite vorgewählte Drehmoment dasselbe (zum Beispiel 100 Zollpfund (11,3 Nm)), und in anderen Situationen kann es wünschenswert sein, dass es zwei unterschiedliche Drehmomente gibt.
Es versteht sich, dass zwar bestimmte Formen der vorliegenden Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben wurden, sie ist jedoch nicht auf die spezifischen Formen oder die Anordnung von Teilen, die hier beschrieben und gezeigt sind, eingeschränkt.

Claims

Kombination aus ineinander angeordnetem Verschlußstopfen (2) und Feststellschraube (3) zum Sichern eines Strukturelements (7) in einer Aufnahme (14) eines medizinischen Implantats mit einer Stopfen-Aufnahmeöffnung (18), wobei die Kombination folgendes aufweist: (a) einen Verschlußstopfen (2), der in einer Stopfen-Aufnahmeöffnung (18) einer Aufnahme (14) eines Strukturelements interferierend positionierbar ist, so dass er die Öffnung schließt, wenn er sich in einer montierten Konfiguration befindet, wobei der Stopfen eine innen ausgebildete Gewindebohrung (24) aufweist; (b) eine Gewinde-Feststellschraube (3), die im Betrieb schraubbar in der Bohrung (24) des Stopfens (2) aufgenommen wird und wirksam ist, um mit dem Strukturelement (7) in einer eingestellten Konfiguration ineinanderzugreifen; (c) wobei die Feststellschraube (3) einen abbrechbaren Schraubenkopf (10) hat, der im Betrieb von der Feststellschraube bei einem zweiten vorgewählten Drehmoment abbricht, wenn sie sich in der eingestellten Konfiguration befindet; dadurch gekennzeichnet, dass (d) der Stopfen (2) einen abbrechbaren Stopfenkopf (9) hat, welcher im Betrieb von dem Stopfen bei einem ersten vorgewählten Drehmoment abbricht.
Kombination nach Anspruch 1, bei der (a) der Verschlußstopfen (2) eine Außenführung (22) und Vorschubstruktur aufweist, die im Betrieb mit der Komplementärstruktur (20) in einer Aufnahme (14) eines Strukturelements zusammenwirkt, um den Stopfen (2) in der Stopfen-Aufnahmeöffnung (18) in der Aufnahme (14) interferierend zu positionieren, wobei die Führung und Vorschubstruktur (22) ein Vorschieben des Stopfens in den Eingriff im Ansprechen auf eine Drehung des Stopfens ermöglichen.
Kombination nach Anspruch 1, bei der (a) der Verschlußstopfen (2) ein Außen-Stopfengewinde (22) aufweist, das mit einem komplementären Innenstopfengewinde (20) innerhalb einer Aufnahme (14) eines Strukturelements zusammenwirkt, um den Stopfen in der Stopfen-Aufnahmeöffnung (18) in der Aufnahme interferierend zu positionieren, wobei das Außenstopfengewinde und Innen-Stopfengewinde ein Vorschieben des Stopfens in den Eingriff im Ansprechen auf eine Drehung des Stopfens ermöglichen.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) der Verschlußstopfen (2) eine Wechselwirkeigenschaft des Stopfenendes (30) aufweist, das geformt und positioniert ist, um im Betrieb in eine Oberfläche (34) des Strukturelements (7) in der montierten Konfiguration einzuschneiden.
Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der (a) der Verschlußstopfen einen Stopfenende-Feststellring (30) hat, der geformt und positioniert ist, um im Betrieb in eine Oberfläche (34) des Strukturelements (7) in der montierten Konfiguration einzuschneiden.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) die Feststellschraube (3) eine Wechselwirkeigenschaft des Schraubenendes (43) aufweist, das geformt und positioniert ist, um im Betrieb in eine Oberfläche (34) des Strukturelements (7) in der eingestellten Konfiguration einzuschneiden.
Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der (a) die Feststellschraube (3) einen Schraubenende-Feststellring (45) hat, der geformt und positioniert ist, um im Betrieb in eine Oberfläche (34) des Strukturelements (7) in der eingestellten Konfiguration einzuschneiden.
Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der (a) die Feststellschraube (3) einen Schraubenende-Feststellpunkt (43) hat, der geformt und positioniert ist, um im Betrieb in eine Oberfläche (34) des Strukturelements (7) in der eingestellten Konfiguration einzuschneiden.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) die Feststellschraube (3) eine Schraubenwerkzeugseingriffseigenschaft (51) hat, um einen Nicht-Gleiteingriff der Feststellschraube durch ein Feststellschrauben-Entfernungswerkzeug zu ermöglichen.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) wenigstens eines der Feststellschraube (3) oder des Stopfens (2) eine Verbindungseigenschaft (32, 45, 53) aufweist, welche eine Nicht-Gleit-Verbindung des Stopfens und der Feststellschraube bildet, wenn die Feststellschraube in die eingestellte Konfiguration geschraubt ist, um die simultane Entfernung des Stopfens vorzusehen, wenn die Feststellschraube (3) aus der eingestellten Konfiguration entfernt wird.
Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der (a) die Feststellschraube (3) einen Schraubenende-Feststellring (45) hat, der geformt und positioniert ist, um im Betrieb in eine Oberfläche des Strukturelements (7) in der eingestellten Konfiguration einzuschneiden; und (b) der Feststellring (45) auf solche Art und Weise positioniert, gestaltet und ausgeformt ist, dass eine Deformation des Feststellrings in einen Reibungseingriff und ein Verbindungverhältnis mit dem Stopfen (2) fördert, wobei der Stopfen aus seiner montierten Konfiguration entfernt wird, wenn die Feststellschraube aus der eingestellten Konfiguration entfernt wird.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) der abbrechbare Stopfenkopf (9) den Feststellschraubenkopf (10) vor dem Abbrechen des Stopfenkopfes (9) von dem Stopfen (2) umgibt.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) die Feststellschraube (3) und der Stopfen (2) während einer Verwendung koaxial sind und der abbrechbare Schraubenkopf (10) mit der Feststellschraube (3) derart verbunden ist, dass ein Drehmoment zwischen dem Schraubenkopf (10) und der Feststellschraube (3), das das zweite vorgewählte Drehmoment überschreitet, bewirkt, dass der Schraubenkopf von einem Rest der Feststellschraube getrennt wird, nach dem Trennen des Stopfenkopfes (9) von einem Rest des Stopfens (2).
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) der abbrechbare Stopfenkopf (9) mit dem Verschlußstopfen derart verbunden ist, dass ein Drehmoment zwischen dem Stopfenkopf und dem Stopfen, das ein vorgewähltes Stopfenkopf-Drehmoment überschreitet, bewirkt, dass der Stopfenkopf von dem Verschlußstopfen getrennt wird.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei der (a) der abbrechbare Schraubenkopf (10) mit der Feststellschraube derart verbunden ist, dass ein Drehmoment zwischen dem Schraubenkopf und der Feststellschraube, das ein vorgewähltes Schraubenkopf-Drehmoment überschreitet, bewirkt, dass der Schraubenkopf von der Feststellschraube getrennt wird.
Kombination nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, die folgendes aufweist: (a) ein Strukturelement (7) und eine Aufnahme (14); und bei der (b) das Strukturelement eine Stange und die Aufnahme eine Knochenschraube mit einem Paar von beabstandeten Armen (16) ist, die eine Öffnung zwischen denselben bilden.