DE69707679T2

DE69707679T2 - Schraube für kortikalknochen

Info

Publication number: DE69707679T2
Application number: DE69707679T
Authority: DE
Inventors: Vagn Erik Dall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JP2001504355A; EP0910297A1; WO1998001079A1; GB9613916D0; AU3353397A; EP0910297B1; ES2163173T3; US6258092B1; DE69707679D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kortikale Knochenschrauben und auf Verfahren zum Verwenden solcher Schrauben bei der Befestigung von Platten u. ä. auf Knochen bei der Ausführung chirurgischer Operationen.
Traditionell werden Schrauben in einer Vielzahl unterschiedlicher Längen bereitgestellt und sind im Wesentlichen ähnlich dem Erscheinungsbild herkömmlicher Holzschrauben. Ihr Gebrauch ist eine mühsame Prozedur, die die sorgfältige Auswahl einer Schraube für den jeweiligen Fall erfordert. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Knochenschraube, die diese Auswahlprozedur vermeiden hilft, indem sie auf einen großen Lochlängenbereich anpassbar ist. Somit ist es nicht länger erforderlich, ein Sortiment von Knochenschrauben zur Verwendung durch den Chirurgen bereitzuhalten. In jedem Anwendungsfall lässt sich dieselbe Schraube auswählen.
Erfindungsgemäß umfasst eine Knochenschrauben-Baugruppe zur Verwendung in chirurgischen Operationen einen Gewindeschaft und eine zugehörige Mutter, welche einen radial elastischen Körper aufweist mit einem normalen Innendurchmesser kleiner als dem Teilkreisdurchmesser des Schaftgewindes, und sie bewirkt die radiale Ausdehnung des Körpers, um Translationsbewegung der Mutter entlang dem Schaft über dessen Gewindegänge zu ermöglichen, aber solche Translationsbewegung dann zu verhindern, wenn die radiale Ausdehnung des Körpers vermieden ist. Folglich ist solche Translationsbewegung der Mutter über eine freie Länge des Schaftes möglich. Wenn aber die Mutter sich in einem eingeschränkten Volumen befindet, welches die Ausdehnung des elastischen Körpers verhindert, ist die Mutter über den Körper an den Schaft gebunden. Diese Baugruppe gemäß der Erfindung ist auf eine Verwendung in Situationen angepasst, wo endgültige axiale Bewegung der Mutter durch Drehung in einer Hülse ausgeführt wird, um die Hülse oder den Körper, in der sie ausgebildet ist, örtlich zu sichern.
Bei Baugruppen gemäß der Erfindung springen Bereiche des elastischen Körpers nach radialer Ausdehnung über die von der Mutter definierten lateralen Umgrenzungen hervor. Folglich definiert diese laterale Umgrenzung den erforderlichen Querschnitt, um den elastischen Körper daran zu hindern, sich auszudehnen und so in translatorischer axialer Bewegung entlang des Schaftgewindes sich zu verschieben. Der elastische Körper ist typischerweise in einer ringförmigen Nut aufgenommen, die in der Mutter ausgebildet ist, und ist typischerweise ein geschlitzter Ring aus elastischem Material. Die Mutter selbst kann zweiteilig ausgebildet sein, um so die Anbringung des elastischen Körpers zu erleichtern.
Weil die Mutter in der erfindungsgemäßen Baugruppe darauf eingerichtet ist, in ein begrenztes Volumen aufgenommen zu werden, sind herkömmliche Drehmechanismen, welche deren Umfangsfläche in Eingriff nehmen, ungeeignet. Bei Baugruppen nach der Erfindung ist folglich die Mutter darauf eingerichtet, mit einer Drehvorrichtung gekoppelt zu werden, die mit ihrem freien axialen Ende in Eingriff stehen kann. Typischerweise ist dies durch Kronierungen an dem Mutterende bewerkstelligt, und eine Drehvorrichtung kann vorgesehen sein, die über die freie Länge des Schraubenschaftes passt und so die Kronierungen in Eingriff nimmt. Dies hat den Vorteil, dass für eine Ausrichtung der Drehvorrichtung mit der Nut gesorgt ist, und in gewissen Varianten der Erfindung kann die Drehvorrichtung einen Mechanismus umfassen zum Abtrennen der freien Länge des Schaftes an der Endfläche der Mutter, wenn die Mutter genügend festgezogen worden ist.
Das eingeschränkte Volumen, auf welches die Muttern und Baugruppen gemäß der Erfindung zur Aufnahme angepasst sind, ist typischerweise von einer Hülse definiert, die eine Öffnung mit einem Innenquerschnitt aufweist, der mit einer von der Mutter definierten lateralen Umgrenzung korrespondiert. Die Hülse kann eine Manschette sein, die axial relativ zu der Mutter beweglich ist, um sich damit in Eingriff nehmen zu lassen, wenn translatorische Bewegung der Mutter entlang des Schaftes verhindert werden soll. Eine solche Hülse kann darauf eingerichtet sein, z. B. in einer Platte zur Befestigung auf einer Knochenoberfläche aufgenommen zu werden, um so zu ermöglichen, dass die verwendete Schraube die Platte gegen die Oberfläche halten kann. In bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist aber die Hülse selbst als Teil der Platte ausgebildet, wodurch die Mutter direkt in einer Öffnung in der Platte aufgenommen ist, die einen gestuften Querschnitt hat. Weil die Nut in dem größeren Querschnitt der Öffnung aufgenommen ist, was radiale Ausdehnung des elastischen Körpers vermeidet, kann die Nut dann gedreht werden, um den Schritt in der Öffnung in Eingriff zu nehmen und dadurch die Platte auf die Knochenoberfläche zu klemmen.
Weil die Verwendung der Knochenschrauben-Baugruppen nach der Erfindung normalerweise in Verbindung mit vorgebohrten und gewindegeschnittenen Löchern im Knochen vorgesehen ist, kann der Schaft der Schrauben mit einem selbstschneidenden Bereich an dem Ende, das in den Knochen geschraubt wird, ausgebildet sein. In bevorzugten Ausgestaltungen hat der selbstschneidende Bereich ein konisches Schneidende mit einer Anzahl von Kannelierungen, die sich axial von dort durch das Schaftgewinde erstrecken. Dies ermöglicht es, dass die Schraube nicht nur dazu verwendet werden kann, das Gewinde in das Loch zu schneiden, das in dem Knochen ausgebildet ist, sondern auch zur Bildung des Loches selbst. Zu diesem Zweck kann das Schneidende mit einer Anzahl von Kanten mit unterschiedlichen Radien ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, dass das Loch progressiv mit unterschiedlichen Radien geschnitten wird um so die Entwicklung von Wärme beim Bohren des Loches zu reduzieren.
Kannelierungen in der Oberfläche des Schraubenschaftes liefern ein passendes Mittel zum Verhindern von Drehung der Mutter auf dem Schaft. Folglich kann die Mutter mit nach innen gerichteten Vorsprüngen zur Aufnahme in den Kannelierungen ausgebildet sein, um die herum sich der elastische Körper erstreckt. Bei dieser Variante ist die translatorische Bewegung der Mutter auf dem Schaft gewissermaßen gesteuert, und wenn diese dadurch vermieden wird, dass die Mutter in das Loch in der Platte hineingeht, ist die Dreh-"Verriegelung" insbesondere sicher.
Knochenschrauben nach der Erfindung sind typischerweise aus Metall und üblicherweise aus korrosionsfesten Legierungen gebildet. Unter gewissen Umständen kann der Schaft und/oder die Mutter aus Kunststoff hergestellt sein, und dies kann von besonderem Wert sein, wo eine gewisse Flexibilität erwünscht ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung wird im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Schaftes einer Knochenschrauben- Baugruppe entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung darstellt;
Fig. 2a, 2b und 2c die Verwendung einer Baugruppe entsprechend der Erfindung beim Befestigen einer Platte auf einer Knochenoberfläche darstellt;
Fig. 3 eine vergrößerte räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe ist, bei der die Mutter an einem Punkt des Eindringens in eine Öffnung in einer Platte dargestellt ist;
Fig. 4 eine axiale Draufsicht eines radial elastischen Körpers zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Baugruppe ist; und
Fig. 5 ein Querschnitt durch eine zweiteilige Mutter ist, die den elastischen Körper gemäß Fig. 4 inkorporiert.
Der in Fig. 1 dargestellte Schaft hat ein ebenes Ende 1, einen Hauptgewindeabschnitt 2 und einen schneidenden und gewindebildenden Endabschnitt 3. Der Endabschnitt 3 hat ein Schneidende 4 und einen konischen gewindebildenden Abschnitt 5. Der Schneidabschnitt 4 hat drei Kanten 6 unterschiedlicher Radien, die nacheinander eingesetzt werden zum Schneiden des vollen Loch- Durchmessers, wenn der Schaft in den Knochenabschnitt getrieben wird. Von den Schneidkanten 6 entferntes Material geht in benachbarte Kannelierungen 7, die sich axial durch das Außengewinde des Schaftes erstrecken. Die äußerste Spitze des Schaftes weist eine Punktspitze 10 zur akkuraten Lokalisierung auf, wenn die Schneidtätigkeit begonnen wird. Wie dargestellt, erstrecken sich die Kannelierungen 7 über die gesamte Länge des Schaftes.
In Fig. 2 ist die Verwendung einer Baugruppe entsprechend der Erfindung dargestellt. Gemäß Fig. 2a ist eine Platte 11 über einem Knochenabschnitt 12 in der gewünschten relativen Orientierung angeordnet. Die Platte 11 hat Löcher 13, die jeweils mit einem stufenförmigen Querschnitt versehen sind. Der kleine Querschnitt liegt direkt neben dem Knochenabschnitt 12. Als erster Schritt wird der Endabschnitt 3 des Knochenschraubenschaftes aus Fig. 1 zunächst in den Knochenabschnitt 12 durch ein Loch 13 gedreht. Wie oben angemerkt, wird er entweder in ein Loch eingepasst, das schon in dem Knochen präpariert ist, oder er wirkt selbst als Bohrer, der das Loch primär formt. Wenn der Schaft platziert ist, wird eine Mutter 14 mit einem elastisch flexiblen Verriegelungsring, der unten beschrieben wird, über den Schaft gesetzt und ohne Drehung am Schaft entlang nach unten geführt in eine Position direkt neben der Platte 11 über dem entsprechenden Loch 13. Um über die Gewindegänge des Schaftes zu traversieren, ist das Gewinde zyklisch verformt, und Bereiche des Verriegelungsring, der das Gewinde traversiert, springen über die kreisförmigen Umgrenzungen der Mutter 14 vor. Die kreisförmige Umgrenzung der Mutter entspricht dem Innendurchmesser des großen Querschnitts des Loches 33, und wenn die Mutter in das Loch hineingeht, können die Körperbereiche nicht länger über die Mutterumgrenzung hinaus vorspringen. An diesem Punkt und unter Verwendung eines Drehwerkzeugs, das über dem freien Schaft angeordnet ist, wird die Mutter gedreht und so gegen die Stufe in dem Loch 13 in der Platte 11 festgezogen, dass die Platte 11 gegen den Knochenabschnitt 12 sichert und klemmt. Das Drehwerkzeug wird dann entfernt, und die freie Länge des Schraubenschaftes an seiner Verbindung mit der freien Fläche der Mutter abgeschnitten. Durch passende Auswahl der Dimensionen der verschiedenen Komponenten können die freien Oberflächen der Platte 11, die Mutter 14 und der geschnittene Schaft im Wesentlichen bündig sein, was eine harmonische Oberfläche zur weiteren Behandlung nach Bedarf hinterlässt.
Selbstverständlich wesentlich für die erfolgreiche Verwendung der oben beschriebenen Technik mit Bezug auf die Fig. 2 ist die Mutter 14. Eine geeignete Konstruktion wird dafür im Folgenden etwas detaillierter und mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 beschrieben.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Mutter 14 ein zylindrisches Hauptgehäuse 15 auf, das einen elastischen Körper in Form eines geschlitzten Ringes 16 trägt oder einen Federabschnitt oder eine Länge eines elastischen Drahtes, der so gebogen ist, dass er das Gewinde in seiner nicht gebogenen Gestalt in Eingriff nimmt. Der Ring 16 erstreckt sich um drei Säulen 17, welche obere (18) und untere (19) Teile des Gehäuses 15 verbinden. Diese Säulen 17 sind in Korrespondenz mit den Kannelierungen 7 des Schraubenschaftes angeordnet und ermöglichen, dass die Mutter 14 entlang des Schaftes axial verschieblich ist, aber relative Drehung verhindert wird. Das obere Gehäuseteil 18 ist mit Kronierungen ausgebildet zur Aufnahme eines Drehwerkzeugs, und der untere Gehäuseteil 19 ist mit verrundeten Kanten ausgebildet zum Erleichtern der Anordnung in dem jeweiligen Loch 13 in der Platte 11.
Der geschlitzte Ring 16 hat einen normal glatten, nicht geneigten inneren Durchmesser kleiner als der Teilkreisdurchmesser des Schraubenschaftes, aber vorzugsweise größer als der Kerndurchmesser. Folglich wird der Ring beim Verschieben der Mutter 14 axial entlang des Schraubenschaftes kreisförmig nach außen verformt, während er über die Gewindespitzen traversiert. Der normale, nicht gebeugte äußere Umfang des geschlitzten Ringes 16 korrespondiert im Wesentlichen mit der umfänglichen Umgrenzung des Muttergehäuses 15. Der größere Querschnitt in dem jeweiligen Loch 13 korrespondiert im Wesentlichen mit dem des Muttergehäuses 15, und wenn folglich die Mutter in das Loch hineingeht, kann sich der geschlitzte Ring 16 nicht länger ausdehnen, und die Mutter ist wirksam auf dem Schaft verriegelt. Das Drehwerkzeug wird dann in die Kronierungen eingesetzt, um die Knochenschraube abschließend festzuziehen und die Platte 11 gegen den Knochenabschnitt 12 zu klemmen.

Claims

1. Rindenknochen-Schraubenbaugruppe, umfassend einen Gewindeschaft (2) und eine Mutter (14) dafür, wobei die Mutter einen radial elastischen Körper (16) mit einem normalen Innendurchmesser von weniger als dem Flankendurchmesser des Schaftgewindes aufweist und eine radiale Ausdehnung des Körpers (16) aufnimmt, um eine Translationsbewegung der Mutter (14) entlang dem Schaft (2) über dessen Gewinde zu ermöglichen; und ein Element (11) mit einer in einer Fassung ausgebildeten Öffnung (13) mit einem Innenquerschnitt, der der seitlichen Abgrenzung der Mutter (14) entspricht, wobei Abschnitte des Körpers (16) bei der radialen Ausdehnung, um das Schaftgewinde im Rahmen der genannten Translationsbewegung zu überqueren, über die seitliche Abgrenzung der Mutter (14) hinaus vorstehen, wobei die Fassung so gestaltet ist, dass sie die Mutter (14) aufnimmt und somit die Körperabschnitte auf die Dimensionen der seitlichen Abgrenzung der Mutter beschränkt und eine Translationsbewegung der Mutter über den Schaft (2) verhindert.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Körper (16) in einer in der Mutter (14) ausgebildeten ringförmigen Nut aufgenommen ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Körper (16) ein Spaltring aus einem elastischen Material ist.

4. Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das elastische Material Federstahl ist.

5. Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das elastische Material Kunststoff ist.

6. Baugruppe nach Anspruch 1 oder. Anspruch 2, wobei die Mutter (14) mit einem Mittel zum Verbinden mit einer Drehvorrichtung versehen ist.

7. Baugruppe nach Anspruch 6, wobei das Verbindungsmittel Fassungen in einer Fläche der Mutter umfasst, um die Spitzen einer Drehvorrichtung aufzunehmen.

8. Baugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend ein Mittel zum Verhindern einer Drehung der Mutter auf dem Schaft.

9. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei der Schaft mit axial verlaufendem Rillen (7) auf seiner Oberfläche versehen ist, und die Mutteer mit einwärts vorstehenden Säulen (17) versehen ist, die in den Rillen (7) aufgenommen werden und um die der elastische Körper (16) verläuft.

10. Baugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Element (11) eine an der Oberfläche eines Knochens zu befestigende Platte ist, wobei die Fassung in der abgelegenen Fläche der Platte ausgebildet ist, so dass die Mütter (14) auf dem Schaft (2) gedreht werden muss, um die Platte gegen die Knochenoberfläche zu drücken.