SE518461C2 - Benskruv, sätt för att framställa dess gängor och borr för att borra hål för detsamma - Google Patents

Description

518 461 Det finns ocksà kända benskruvar där den gängade delen har en cylindrisk kärna. För att kunna skruva in en sådan benskruv i benmaterial mäste man i regel förborra detta för att åstadkomma ett häl för den cylindriska kärnan eller sä mäste man använda en speciell benskruv som framtill är försedd med ett borrskär för att ástad- komma nämnda häl.

Vid kända benskruvar är gängorna vanligen sä utformade att man mäste skära gängor i benmaterialet för benskru- vens gängor antingen med hjälp av en separat eller i benskruven inbyggd gängtapp.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att àstad- komma en benskruv med förbättrade egenskaper att gripa fast vid benmaterial framförallt om detta är osteoporo- tiskt och dessutom för att slippa förborra benmaterialet för kärnan om detta är osteoporotiskt. Detta àstadkommes enligt uppfinningen genom att benskruven uppvisar de kännetecken som i huvudsak framgàr av efterföljande patentkrav 1.

Syftet med uppfinningen är också ett sätt att àstadkomma benskruvens gängor och detta sätt uppvisar de känne- tecken som framgår av efterföljande patentkrav 17.

Syftet med uppfinningen är dessutom att ästadkomma ett borr för att borra häl i benfragment för nämnda ben- skruv. Ett sådant borr uppvisar de kännetecken som i huvudsak framgår av efterföljande patentkrav 18.

Genom att benskruvens kärna enligt nämnda kännetecken i efterföljande patentkrav l är konisk kan den skruvas in i spongiöst benmaterial utan förborrning av detta för kärnan. Dessutom fungerar den koniska kärnan som en ”plog” som pressar omgivande benmaterial i rikting ra- 518 461 diellt utàt, d.v.s. den komprimerar benmaterialet närmast benskruvens gängade del.

Genom att benskruven enligt nämnda kännetecken i efter- följande patentkrav 1 dessutom uppvisar en gängad del med gängor med stympade toppar vars bredd ökar i rikt- ning bakåt, d.v.s. som har en tunn gänga framtill och tjockare gängor längre bak kan man skära gängor i det omgivande benmaterialet direkt med benskruvens gängor istället för att behöva göra detta med en separat eller i benskruven inbyggd gängtapp.

Genom att bredden pà gängspàren minskar i beroende av att bredden pà gängtopparna ökar uppnås att omgivande benmaterial komprimeras av gängorna då benskruven skru- vas in i detta.

En ytterligare fördel med att kärnan är konisk, att gängorna är tunna framtill och ökar gradvis i bredd och att gängornas bredd minskar är att benskruven får ett fast grepp även i osteoporotiskt benmaterial när den skruvats in i detta.

Uppfinningen skall nedan förklaras närmare med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka figur l visar en benskruv enligt uppfinningen i sam- verkan med ett benimplantat, som visas delvis i snitt och som är avsett för fixering av benfragment vid en femurfraktur; figur 2 visar främre delar av en benskruv enligt upp- finningen i stor skala; figur 3 visar främre delar av en benskruv enligt figur 2 inskruvade i ett benfragment; 518 461 figur 4 visar främre delar av en benskruv av samma typ som visas i figurerna 1-3 men med vänstergängor istället för högergängor; figur 5 visar främre delar av en benskruv enligt figu- rerna 1-3 och dessutom schematiskt ett fräsverktyg för fräsning av benskruvens gängor; och figur 6 visar ett borr enligt uppfinningen i ett ben- fragment efter borrning av ett hàl i detta.

I figurerna 1 och 6 visas schematiskt ett làrben (femur), vars femurskaft 1 har en femurfraktur 2, närmare bestämt i det illustrerade fallet en subtrokantär fraktur. Ben- fragmentet 3 nedanför femurfrakturen 2 uppvisar väsent- liga delar av femurskaftet 1 medan benfragmentet 4 ovan- för femurfrakturen 2 uppvisar làrbenshuvudet. För att fixera benfragmenten 3, 4 i förhållande till varandra kan man använda olika slags implantat, exempelvis ett sådant implantat 5 som visas i figur 1 och i samband med detta användes en benskruv 6 (s.k. lag screw).

Implantatet 5 uppvisar en platta 7 eller en motsvarande del och en hylsa 8 eller en motsvarande del. Plattan 7 har fyra eller ett annat lämpligt antal lànghàl 9 för skruvar 10 via vilka plattan 7 är fäst vid det nedre benfragmentet 3. Lànghàlen 9 är så anordnade och skru- varna 10 är sà placerade i dessa att skruvarna 10 och det nedre benfragmentet 3 kan röra sig i riktning uppát mot det övre benfragmentet 4. Hylsan 8 är införd i ett hàl 13 i det övre benfragmentet 4 och den uppvisar ett hàl 12 för benskruven 6, som är fastskruvad vid det övre benfragmentet 4. Hylsan 8 kan glida i sin längdriktning i förhållande till benskruven 6 och sàväl benskruven 6 som hylsan 8 är pà känt sätt sà utformade att benskruven 6 inte kan rotera i förhållande till hylsan 8 när den in- griper i denna. Eftersom utformningar för att förhindra 518 461 nämnda rotation är kända har de inte visats i figurerna.

Det kan eventuellt finnas en stoppskruv (ej visad) för att vid behov förhindra eller begränsa en glidning av hylsan 8 i förhållande till benskruven 6.

Hàlet 13 förborras med hjälp av ett borr 15. Eventuellt kan borret 15 vara ett s.k. stegborr med en bakre del l5b för att borra upp hàlet 13 för hylsan 8 och en främre del l5a för att borra ett häl 14 för en kärna 21 av en gängad del 16 av benskruven 6. Det är dock inte alltid nödvändigt att borra hàlet 14 eftersom den gängade de- len 16 är utformad att kunna skruvas in i benmaterialet om detta är osteoporotiskt.

Närmare bestämt inleder man vanligtvis förfarandet att applicera benskruven 6 med att pà känt sätt borra ett tunt hàl (exempelvis med en diameter pà 3,2 mm) för en styrtràd (ej visad). Därefter borrar man upp det tunna hàlet till hàlet 13 med större diameter för en ogängad del 18 av benskruven 6 och om benmaterialets spongiösa delar är icke osteoporotiska sä borrar man upp det tunna hälet även till hálet 14 för den gängade delen 16 men med en mindre diameter än hàlet 13. Ifall benmaterialet är osteoporotiskt borrar man däremot inte upp det tunna hàlets inre delar så att hàlet 14 bildas. Nämnda styr- träd tages bort när man inte behöver den längre.

Benskruven 6 har ett främre ändparti 17 och dess gängade del 16 sträcker sig bakàt fràn detta till den ogängade delen 18. Den gängade delens 16 gängor uppvisar gäng- vallar 19 och gängspàr 20 mellan dessa. Gängvallarna 19 har samma eller i huvudsak samma ytterdiameter YD utmed den gängade delen 16.

Gängvallarna 19 utgàr fràn kärnan 21 som har ett cirku- lärt tvärsnitt och som sträcker sig längs väsentliga 518 461 delar av eller företrädesvis längs hela den gängade de- lens 16 längd L. Åtminstone främre delar av kärnan 21 är koniska och kärnans 21 minsta diameter MD är belägen längst fram vid det främre ändpartiet 17. Kärnans 21 dia- meter ökar successivt i riktning bakat och den har sin största diameter SD vid övergången 22 mellan den gängade delen 16 och den ogängade delen 18. Var och en av kär- nans 21 längsgående sidor bildar exempelvis en lutnings- vinkel a pà 2-4° med den gängade delens 16 längdaxel L1.

Vid den pà ritningen visade benskruven 6 är vinkeln Q 3°.

Kärnans 21 form kan vara konisk utmed hela eller àtmins- tone väsentliga delar av den gängade delens 16 längd L såsom visas i figurerna. Ett annat utförande pà kärnan 21 kan vara att den har en främre konisk del, en cylindrisk del bakom den främre koniska delen och bakom den cylind- riska delen äter en konisk del som sträcker sig bakàt till den ogängade delen 18 eller slutar i dess närhet.

Den gängade delens 16 gängvallar 19 har samma gängstig- ning P, exempelvis har den pà ritningarna visade ben- skruven 6 en gängstigning pà 3,2 vid en ytterdiameter YD pà 12,7 mm. Exempelvis kan gängstigningen pà benskruven 6 ligga inom intervallet 3,0 vid en ytterdiameter YD pà 8,0 mm till 2,6 vid en ytterdiameter pà 6,5 mm. Ben- skruven 6 med sistnämnda stigning kan vara avsedd för extern fixation.

Gängvallarna 19 har stympade toppar 23 som uppvisar stympningar 24 som är plana eller har annan form. Bred- den bl-b7 pà dessa toppar 23 ökar sett i riktning bakåt frán det främre ändpartiet 17. Företrädesvis ökar bredden bl-b7 pà topparna 23 successivt så att toppen 23 pà den första gängvallen 19 närmast det främre ändpartiet 17 är smal medan topparna 23 pà de i riktning bakåt efterföl- jande gängvallarna 19 blir bredare och bredare. 518 461 Eftersom gängvallarna 19 har samma stigning P kommer bredden Bl-B6 pà gängspàren 20 mellan dessa sett i rikt- ning bakåt att minska i beroende av att bredden bl-b7 pà topparna 23 ökar.

Denna minskning av bredden Bl-B6 pä gängspàren 20 inne- bär att ett första gängspàr 20 närmast det främre änd- partiet 17 kommer att vara bredast medan bredden pà gängspàren bakom kommer att minska, företrädesvis suc- cessivt.

Företrädesvis samtliga gängvallar 19 i den gängade delen 16 har toppar med ökande bredd och företrädesvis samt- liga gängspär 20 har minskande bredd.

Varje gängvall 19 kan uppvisa en framsida som är sned- ställd utàt/bakàt i förhållande till det främre ändpar- tiet 17 och den gängade delens 16 längdaxel L1 och som bildar en vinkel pà 709: 10% i förhållande till denna.

Varje gängvall 19 kan också uppvisa en baksida som bildar en vinkel pà 90°i 5% i förhållande till längdaxeln L1.

Härigenom blir gängvallarnas 19 framsidor 19a koniska sà att de underlättar inskruvningen av benskruven 6 i benmaterialet och dess baksidor 19b blir tvärställda sä att de kan bidra till att halla fast benskruven 6 i detta.

Bredden bl pà den smalaste toppen 23 (pà den gängade gängvall 19 som ligger närmast det främre ändpartiet 17) kan exempelvis vara 0,2 mm i 10% och bredden b7 pà den bredaste toppen 23 (pà den gängvall 19 som ligger längst ifràn det främre ändpartiet 17) kan exempelvis vara 1,0 mm 1 10%.

Bredden Bl pà det bredaste gängspàret 20 (det som lig- ger närmast det främre ändpartiet 17) kan exempelvis vara 2,5 mm i 10% och bredden B6 pà det smalaste gäng- 518 461 späret 20 (det som ligger längst ifràn det främre änd- partiet 17) kan exempelvis vara 2,0 mm 1 10%.

Ett exempel pà benskruv 6 med den ovannämnda utform- ningen eller liknande utformningar kan uppvisa följande dimensioner: 1) den gängade delens 16 längd L ligger inom intervallet 21-25 mm och är företrädesvis 23 mm 1 5%; 2) det finns 6-9, företrädesvis 8 fullständiga gängval- lar 19 i den gängade delen 16; och 3) gängvallarna 19 har en ytterdiameter YD som ligger inom intervallet 6-13 mm i 10% och är företrädesvis 8 mm 1 5%.

Benskruven 6 kan antingen vara massiv, d.v.s. sakna hål för en styrtràd eller uppvisa ett längsgående häl 25 för en styrtràd 26. Det sistnämnda utförandet antyds med streckade linjer i figur 2.

Det kan finnas olika benskruvar 6 med ovannämnda eller liknande utformningar för sàväl höger- som vänsterben.

För högerben kan dessa benskruvar vara högergängade (exempelvis figur 2) medan de för vänsterben kan vara vänstergängade (figur 5).

Härigenom kan man förbättra benskruvens 6 förmàga att inte skruva ut sig ur benmaterialet pà grund av att den pàverkas av krafter i olika riktningar i beroende av om den är anordnad i höger eller vänster ben.

Ett sätt att framställa den gängade delen 16 eller gängade delar pà benskruvar av annan typ är att fräsa gängspàren 20 med hjälp av ett fräsverktyg 27, som 518 461 visas schematiskt i figur 5 och som saknar fräsytor för fräsning av gängvallars 19 toppar, d.v.s. ett fräsverk- tyg 27 med vilket man kan fräsa gängspår 20 med olika djup.

Med fräsverktyget 27 fräses gängspår 20 som har störst djup vid benskruvens 6 främre ändparti 17 och vars djup avtar i riktning bakåt från nämnda främre ändparti för att bilda den koniska kärnan 21 i den gängade delen 16.

Fräsverktyget 27 bringas skära gängvallarna 19 med jämn gängstigning. Dessutom bringas fräsverktyget 27 åstad- komma gängvallar 19 med stympade toppar 23, vilkas bredd bl-b7 ökar sett i riktning bakåt från det främre ändpartiet 17. Vidare bringas fräsverktyget 27 åstadkomma gängspår 20 vars bredd Bl-B6 minskar, sett i nämnda rikt- ning bakåt i beroende av ökningen på bredden bl-b7 på de stympade topparna 23.

Fräsverktyget 27 har tre fräsytor, nämligen en fräsyta 27a för att fräsa gängspårens 20 botten, en fräsyta 27b för att fräsa gängvallarnas 19 baksidor 19b och en fräs- yta 27c för att fräsa gängvallarnas 19 framsidor 19a.

Under fräsningen roterar benskruven 6 i rotationsrikt- ningen R1 och fräsverktyget 27 i rotationsriktningen R2.

Rörelsemönstret i drift under fräsningen kan variera.

Sålunda kan fräsverktyget 27 förflyttas i huvudsak i axiell förflyttningsriktning F i förhållande till ben- skruven 6 eller kan benskruven 6 eventuellt förflyttas i huvudsak i motsvarande riktning i förhållande till fräsverktyget 27. För att fräsa gängspår 20 med olika djup kan fräsverktyget 27 förflyttas i en sidoriktning med en vinkel G i förhållande till benskruven 6 eller omvänt, d.v.s. den vinkel a som kärnans 21 längsgående sidor skall bilda med den gängade delens 16 längdaxel L1. 518 461 10.

Vid det visade utförandet har benskruvens 6 gängor större ytterdiameter YD än dess ogängade del 18. Emel- lertid kan gängornas ytterdiameter YD vara lika med den ogängade delens 18 ytterdiameter, speciellt om benskru- ven 6 skall användas i samband med märgspik (intramedul- lary nails).

Borrets 15 främre del l5a är företrädesvis konisk för att borra ett koniskt hål 14 för benskruvens 6 koniska kärna 21. Lutningsvinkeln ß mellan längsgående sidodelar av den främre delen l5a och dess längdaxel L2 motsvarar lutningsvinkeln a mellan kärnans 21 längsgàende sidodelar och den gängade delens 16 längdaxel L1.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna och pà ritningarna visade utförandet pà benskruven eller pà borret och inte heller till det ovan beskrivna sättet att àstadkomma gängor utan nämnda utformningar och nämnda sätt kan variera inom ramen för efterföljande patentkrav.

Det kan också nämnas att benskruven 6 kan användas vid andra frakturer än trokantära femurfrakturer sàsom t.ex. humerusfrakturer och den kan användas vid helt andra benimplantat än det visade och beskrivna, t.ex. vid implantat för extern fixation.

Claims (18)

518 461 11. Patentkrav: II II II II II II II II II II

1. Benskruv för implantat för fixering av benfragment vid frakturer, varvid benskruven (6) uppvisar en gängad del (16), vilken är avsedd att skruvas in i ett benfragment (4) vid frak- turen (2), varvid den gängade delen (16) sträcker sig bakåt fràn ett främre ändparti (17) av benskruven (6) till en ogängad del (18) av denna, varvid den gängade delen (16) uppvisar gängvallar (19) som har samma ytterdiameter (YD), varvid den gängade delens (16) gängvallar (19) har samma gängstigning (P), och varvid gängvallarna (19) i den gängade delen (16) utgàr fràn en kärna (21), k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone främre delar av kärnan (21) närmast ben- skruvens (6) främre ändparti (17) är koniska och har sin minsta diameter (MD) belägen vid det främre ändpar- tiet (17), att gängvallarna (19) har stympade toppar (23), att bredden (bl-b7) pá toppar (23) av gängvallar (19) ökar sett i riktning bakàt fràn det främre ändpartiet (17), och 518 461 12. att bredden (Bl-B6) på gängspår (20) mellan gängvallarna (19) minskar i beroende av ökningen av bredden (bl-b7) på topparna (23).

2. Benskruv enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a d a v att bredden (bl-b7) på topparna (23) på samtliga gängval- lar (19) eller på åtminstone större delen av dessa ökar successivt sett i riktning bakåt från det främre ändpar- tiet (17), och att bredden (Bl-B6) på samtliga gängspår (20) eller åt- minstone pá större delen av dessa minskar successivt sett i riktning bakåt från nämnda främre ändparti (17).

3. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone större delen av antalet gängvallar (19), företrädesvis alla fullständiga gängvallar (19), har stympade toppar (23).

4. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att varje gängvall (19) har en framsida (l9a) som är sned- ställd utåt/bakåt i förhållande till den gängade delens (16) längdaxel (L1) och som bildar en vinkel på 70° i 10% i förhållande till denna, och att varje gängvall (19) har en baksida (19b) som bildar en vinkel pà 90° i 5% i förhållande till nämnda längd- axel (L1).

5. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v 518 4,61 13. att gängvallarnas (19) gängstigning (P) ligger inom inter- vallet 3,2 vid en ytterdiameter (YD) av gängvallarna (19) pà 12,7 mm och 2,6 vid en ytterdiameter (YD) pà 6,5 mm, och att gängstigningen (P) företrädesvis är 3,2 vid en ytter- diameter (YD) pà 12,7 mm i 10%.

6. Benskruv enligt nàgot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att bredden (bl) pá den smalaste toppen (23) är 0,2 mm 1 10% och bredden (b7) pà den bredaste toppen (23) är 1,0 mm i 10%, och att bredden (Bl) pà det bredaste gängspàret (20) är 2,5 mm i 10% och bredden (B6) pà det smalaste gängspàret (20) är 2,0 mm i 10%.

7. Benskruv enligt nágot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att kärnan (21) är konisk utmed hela eller àtminstone väsentliga delar av den gänga- de delens (16) längd (L).

8. Benskruv enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k - n a d a v att kärnans (21) diameter successivt ökar sett i riktning bakåt fràn en minsta diameter (ME) vid det främre ändpartiet (17) till en största diameter (SD) vid en övergång (22) mellan den gängade delen (16) och den ogängade delen (18) av benskruven (6).

9. Benskruv enligt något av patentkrav l-6, k ä n n e - t e c k n a d a v att kärnan (21) har en konisk del närmast det främre ändpartiet (17), bakom denna koniska del en cylindrisk del och bakom den cylindriska delen en konisk del. 518 46-1 14.

10. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att en längsgående sida av kärnan (21) eller delar därav har en lutningsvinkel (a) på 2-40 i 10%, företrädesvis 3° i 10% med den gängade delens (16) längdaxel (Ll).

11. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att det finns 6-9, företrädesvis 8 fullständiga gäng- vallar (19) i den gängade delen (16), och att gängvallarna (19) har en ytterdiameter av 6-13 mm 1 10%.

12. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att den är massiv på så sätt att den saknar i dess längdriktning genomgående hål för en styrtråd.

13. Benskruv enligt något av patentkrav 1-11, k ä n n e - t e c k n a d a v att den uppvisar ett i dess längd- riktning genomgående hål (25) för en styrtråd (26).

14. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att den är så anslutbar till benimplantatet (5) att den efter denna anslutning inte kan roteras i förhållande till detta.

15. Benskruv enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att den är utformad att passa till en hylsa (8) på implantatet i form av ett ben- implantat (5), vilken hylsa (8) är avsedd att föras in i ett hål (11) som är anordnat i ett benfragment (4) på ena sidan om femurfrakturen (2) och vilken hylsa (8) är ansluten till en platta (7) eller motsvarande med hål (9), 518 461 15. företrädesvis lànghàl, för skruvar (10) som är avsedda för att skruva fast plattan (7) vid ett benfragment (3) pà andra sidan om femurfrakturen (2).

16. Benskruv enligt nàgot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att benskruvar (6) för fixering av benfragment (3, 4) vid femurfrakturer (2) pà högerben är högergängade, och att benskruvar (6) för fixering av benfragment (3, 4) vid femurfrakturer (2) pà vänsterben är vänstergängade.

17. Sätt att framställa gängor pà en benskruv (6) enligt nàgot av patentkraven l-16, k ä n n e t e c k n a t a v att gängspàren (20) fräses med ett fräsverktyg (27) som är utformat för fräsning av gängspàr (20) med olika djup, att fräsverktyget (27) bringas fräsa gängspàr (20) som har störst djup närmast ett främre ändparti (17) av ben- skruven och vars djup avtar i riktning bakàt fràn nämnda främre ändparti (17) för erhållande av en konisk kärna (21) fràn vilken gängvallarna (19) utgàr, att fräsverktyget (27) bringas skära gängvallar (19) med jämn gängstigning, att fräsverktyget (27) bringas àstadkomma gängvallar (19) med stympade toppar (23), vilkas bredd (bl-b7) ökar, sett i riktning bakåt fràn nämnda främre ändparti (17), och att fräsverktyget (27) bringas åstadkomma gängspàr (20) vars bredd (Bl-B6) minskar, sett i riktning bakåt fràn 518 461 16. nämnda främre ändparti (17), i beroende av ökningen pà bredden (bl-b6) pà de stympade topparna (23).

18. Borr avsett för att borra hàl (14) i benfragment (4) för en benskruv (6) enligt nágot av patentkraven l-16, k ä n n e t e c k n a t a v att borret (15) är koniskt eller har en konisk framdel för att borra ett koniskt hàl (14) för kärnan (21) i benfragmentet (4), och att lutningsvinkeln (ß) mellan längsgående sidodelar av det koniska borret (15) eller dess koniska framdel och dess längdaxel (L2) motsvarar eller i huvudsak motsvarar lutningsvinkeln (a) mellan kärnans (21) längsgående sido- delar och den gängade delens (16) längdaxel (Ll).