WO1998006345A1 - Knochenplatte - Google Patents

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Stephen J. Bresina
Stephan Perren
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    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor

Definitions

  • the invention relates to a bone plate according to the preamble of claim 1 and a device for bone fixation according to the preamble of claim 13.
  • Bone plates with conical plate holes are already known from the prior art, which enable a rigid connection between the plate and the bone screws to be inserted therein, which connection is maintained even if the bone contact is lost.
  • Bone plates are also known, which have a concave structured underside intended for bone contact and thereby reduce the degree of coverage of the bone, which leads to an improved healing process.
  • bone plates are also known which have enlarged plate holes on the upper side in order to permit a certain countersinking of the screw head.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention is based on the problem of creating a bone plate which, in addition to optimal healing properties, has the smallest possible volume (and thus weight) and nevertheless high strength.
  • the invention achieves the stated object with a bone plate, which has the features of claim 1, and a device for bone fixation, which has the features of claim 13.
  • Bone / plate bond no longer on the friction but forms a positive system.
  • the recesses in the underside of the bone plate on the one hand comprise a first cylindrical recess, the The cylinder axis of the first cylindrical recess runs parallel to the longitudinal axis and, on the other hand, comprises a plurality of second cylindrical recesses, the cylinder axes of the second cylindrical recesses running between the individual plate holes and perpendicular to the longitudinal axis.
  • the two long sides expediently converge in the direction of the underside of the bone plate.
  • the conically tapering plate holes should expediently have a cone angle ⁇ in the range from 5 ° to 7 °, preferably from 5.5 ° to 6.5 °.
  • a further preferred development consists in that the radius of the first cylindrical recess is between 3.2 and 3.8 mm, preferably between 3.4 and 3.6 mm and the radius of the second cylindrical recess between 9 and 15 mm, preferably between 10 and 12 mm.
  • the bone plate expediently has a width of 8-11 mm, preferably 9-10 mm and a minimum thickness of 1.9-2.8 mm, preferably 2.0-2.4 mm.
  • FIG. 1 shows a cross section through the bone plate according to the invention
  • FIG. 2 is a partial plan view of the bone plate according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a partial longitudinal section through the bone plate according to the invention according to FIG. 1;
  • FIGS. 1-3 shows a plan view of a modified bone plate according to the invention.
  • the bone plate shown in FIGS. 1-3 essentially comprises an upper side 1, an underside 2 intended for bone contact, two longitudinal sides 13, a number of plate holes 3 which extend from the upper side 1 to the underside 2 and a longitudinal axis 10.
  • the cross section of the plate holes 3 tapers conically from the top 1 towards the bottom 2, the cone angle a being 5.72 °.
  • the largest cross-sectional area of the plate hole 3 is 12.8 mm 2 .
  • the surface of the upper side 1 adjoining the plate holes 3 has an island-like depression 4 opposite the remaining surface of the upper side 1.
  • the island-like depression 4 has a total area, including the area of the plate hole 3 enclosed by it, of 42.8 mm 2 .
  • the island-like depression 4 on the top side 1 of the bone plate - as shown in FIG. 4 - can also have a butterfly shape with two dovetails running in the direction of the longitudinal axis 10. Surprisingly, it has been shown that this design of the island-like recess 4 brings about a particularly good mechanical strength of the plate (with the same weight for the rest).
  • the underside 2 of the bone plate is - as shown in FIGS. 1 and 3 - provided with two different types of recesses 5, 6, which form a plurality of support tips 12 intended for bone contact.
  • the Au peaks can be more or less blunt, - what is essential is the reduction of the total bone contact area of the bone plate that can be achieved thereby.
  • the recesses 5, -6 in the underside 2 of the bone plate comprise on the one hand a first cylindrical recess 5, the cylinder axis 7 of the first cylindrical recess 5 running parallel to the longitudinal axis 10, and on the other hand a multiplicity of second cylindrical recesses 6, the cylinder axes 8 of the second cylindrical recesses 6 between the individual plate holes 3 and perpendicular to the longitudinal axis 10.
  • the radius 9 of the first cylindrical recess 5 is approximately 3.5 mm and the radius 11 of the second cylindrical recess 6 is approximately 15 mm.
  • the width of the bone plate is 9.5 mm and its minimum thickness is 2.2 mm.
  • the distance between the individual plate holes 3 is 13 mm.
  • the island-like depression 4 has a total area, including the area of the plate hole 3 enclosed by it, of approximately 38 to 47 mm, preferably of 41 to 44 mm.
  • the island-like expediently points Indentation 4 has a total area F, including the area f of the plate hole 3 enclosed by it, of 2.5 f ⁇ F ⁇ 4.2 f, preferably of 3.0 f ⁇ F ⁇ 3.6 f.
  • the volume of the island-like depressions 4, including their area in the plate hole, is expediently at least 20 mm 3 , preferably at least 25 mm 3 and is expediently at most 50 mm 3 , preferably at most 40 mm 3 in size.

Abstract

Die Knochenplatte weist eine Oberseite (1), eine für den Knochenkontakt bestimmte Unterseite (2), zwei Längsseiten (13), eine Anzahl Plattenlöcher (3), die sich von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) erstrecken und eine Längsachse (10) auf, wobei sich der Querschnitt der Plattenlöcher (3) von der Oberseite (1) gegen die Unterseite (2) hin verjüngt und die Unterseite (2) mit Ausnehmungen versehen ist. Die an die Plattenlöcher (3) angrenzende Oberfläche der Oberseite (1) ist als inselartige Vertiefung (4) gegenüber der restlichen Oberfläche der Oberseite (1) ausgebildet und die Unterseite (2) ist mit zwei verschiedenen Arten von Ausnehmungen (5; 6) versehen, welche eine Vielzahl von für den Knochenkontakt bestimmten Auflagespitzen (12) erzeugen. Im weiteren verjüngen sich die Plattenlöcher (3) konisch von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) hin.

Description

Knochenplatte
Die Erfindung betrifft eine Knochenplatte gemass dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Knochenfixation gemass dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Knochenplatten mit konischen Plattenlöchern bekannt, welche eine rigide Verbindung zwischen der Platte und den darin einzuführenden Knochenschrauben ermöglichen, welche auch bei Verlust des Knochenkontaktes aufrecht erhalten bleibt.
Es sich auch schon Knochenplatten bekannt, welche eine konkav strukturierte, für den Knochenkontakt bestimmte Unterseite aufweisen und dadurch den Abdeckungsgrad des Knochens vermindern, was zu einem verbesserten Heilungsprozess führt. Schliesslich sind auch Knochenplatten bekannt, welche an der Oberseite erweiterte Plattenlöcher aufweisen, um eine gewisse Versenkung des Schraubenkopfs zu gestatten.
Allen bekannten Knochenplatten haften jedoch einzelne Nachteile an, z.B. bezüglich Festigkeit des Implantats, Stabilität der Fixation am Knochen oder der Einheilung. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Knochenplatte zu schaffen, welche neben optimalen Einheilungseigenschaften, ein möglichst kleines Volumen (und damit Gewicht) und trotzdem eine hohe Festigkeit aufweist .
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Knochenplatte, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie einer Vorrichtung zur Knochenfixation, welche die Merkmale des Anspruchs 13 aufweist .
Damit sind die folgenden Vorteile erzielbar:
optimale Ausnutzung der Werkstoffeigenschaften durch optimale
Spannungsverteilung beim Anbiegen der Knochenplatte, beim
Einbringen der Knochenschrauben und bei der Lastübertragung im implantierten Zustand; optimale Auflagefläche auf dem Knochen; minimale Auflagekraft der Knochenplatte auf dem Knochen garantiert eine minimierte Durchblutungsstörung,- durch das Blockieren der konischen Schraubenköpfe im konischen Schraubenloch beruht die Kraftübertragung im
Knochen/Platten-Verbund nicht mehr auf der Reibung sondern bildet ein formschlüssiges System.
Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin dass die Ausnehmungen in der Unterseite der Knochenplatte einerseits eine erste zylindrische Ausnehmung umfassen, wobei die Zylinderachse der ersten zylindrische Ausnehmung parallel zur Längsachse verläuft, und anderseits eine Vielzahl von zweiten zylindrischen Ausnehmungen umfassen, wobei die Zylinderachsen der zweiten zylindrischen Ausnehmungen zwischen den einzelnen Plattenlöchern und senkrecht zur Längsachse verlaufen.
Um den Knochenabdeckungsgrad der Platte minimal zu halten, konvergieren zweckmässigerweise die beiden Längsseiten in Richtung der Unterseite der Knochenplatte.
Die sich konisch verjüngenden Plattenlöcher sollten zweckmässiger einen Konuswinkel a im Bereich von 5° - 7°, vorzugsweise von 5,5° - 6,5° aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass der Radius der ersten zylindrischen Ausnehmung zwischen 3,2 und 3,8 mm, vorzugsweise zwischen 3,4 und 3,6 mm liegt und der Radius der zweiten zylindrischen Ausnehmung zwischen 9 und 15 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 12 mm liegt.
Um eine optimale Festigkeit zu erzielen weist die Knochenplatte zweckmässigerweise eine Breite von 8 - 11 mm, vorzugsweise von 9 - 10 mm und eine minimale Dicke von 1,9 - 2,8 mm, vorzugsweise von 2,0 - 2,4 mm auf.
Bei einer bevorzugten Ausführung hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, Knochenschrauben (mit konischem Kopf) zu verwenden, bei welchen die zur Anlage im Plattenloch bestimmte Mantelfläche anodisiert ist . Dies verhindert ein Verklemmen des Schraubenkopfes im Plattenloch, wie es bei einer Paarung von gleichen Materialien leicht auftritt.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand von teilweise schematischen Darstellung mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert .
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Knochenplatte;
Fig. 2 eine teilweise Aufsicht auf die erfindungsgemässe Knochenplatte nach Fig. 1,-
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe Knochenplatte nach Fig. 1; und
Fig. 4 ein Aufsicht auf eine modifizierte erfindungsgemässe Knochenplatte; Die in den Fig. 1 - 3 dargestellte Knochenplatte umfasst im wesentlichen eine Oberseite 1, eine für den Knochenkontakt bestimmte Unterseite 2, zwei Längsseiten 13, eine Anzahl Plattenlöcher 3, die sich von der Oberseite 1 zur Unterseite 2 erstrecken und eine Längsachse 10.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich verjüngt sich der Querschnitt der Plattenlöcher 3 von der Oberseite 1 konisch gegen die Unterseite 2 hin, wobei der Konuswinkel a 5,72° beträgt. Die grösste Querschnittsfl che des Plattenlochs 3 beträgt 12,8 mm2.
Die an die Plattenlöcher 3 angrenzende Oberfläche der Oberseite 1 weist eine inselartige Vertiefung 4 gegenüber der restlichen Oberfläche der Oberseite 1 auf. Die inselartige Vertiefung 4 weist eine Gesamtfläche, einschliesslich der Fläche des von ihr umschlossenen Plattenlochs 3, von 42,8 mm2 auf.
Statt der in Fig. 2 dargestellten kreisringförmigen Gestalt, kann die inselartige Vertiefung 4 auf der Oberseite l der Knochenplatte - wie in Fig. 4 dargestellt - auch eine Schmetterlingsform aufweisen mit zwei in Richtung der Längsachse 10 verlaufenden Schwalbenschwänzen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass diese Gestaltung der inselartige Vertiefung 4 eine besonders gute mechanische Festigkeit der Platte (bei im übrigen gleichem Gewicht) bewirkt. Die Unterseite 2 der Knochenplatte ist - wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt - mit zwei verschiedenen Arten von Ausnehmungen 5;6 versehen, welche eine Vielzahl von für den Knochenkontakt bestimmten Auflageεpitzen 12 bilden. Die Au lagespitzen können mehr oder weniger stumpf ausgebildet sein,- wesentlich daran ist die damit erzielbare Reduktion der totalen Knochenauflagefläche der Knochenplatte. Die Ausnehmungen 5,-6 in der Unterseite 2 der Knochenplatte umfassen einerseits eine erste zylindrische Ausnehmung 5, wobei die Zylinderachse 7 der ersten zylindrische Ausnehmung 5 parallel zur Längsachse 10 verläuft, und anderseits eine Vielzahl von zweiten zylindrischen Ausnehmungen 6, wobei die Zylinderachsen 8 der zweiten zylindrischen Ausnehmungen 6 zwischen den einzelnen Plattenlöchern 3 und senkrecht zur Längsachse 10 verlaufen.
Der Radius 9 der ersten zylindrischen Ausnehmung 5 beträgt ca. 3,5 mm und der Radius 11 der zweiten zylindrischen Ausnehmung 6 beträgt ca. 15 mm.
Die Breite der Knochenplatte beträgt 9,5 mm und ihre minimale Dicke 2,2 mm. Der Abstand zwischen den einzelnen Plattenlöchern 3 beträgt 13 mm.
Die inselartige Vertiefung 4 weist eine Gesamtfläche einschliesslich der Fläche des von ihr umschlossenen Plattenlochs 3 - von ungefähr 38 bis 47 mir , vorzugsweise von 41 bis 44 mm auf. Zweckmässigerweise weist die inselartige Vertiefung 4 eine Gesamtfläche F, einschliesslich der Fläche f des von ihr umschlossenen Plattenlochs 3, von 2,5 f < F < 4,2 f, vorzugsweise von 3,0 f < F < 3,6 f auf.
Das Volumen der inselartigen Vertiefungen 4 einschliesslich ihres Bereiches im Plattenloch beträgt zweckmässigerweise mindestens 20 mm3, vorzugsweise mindestens 25 mm3 und ist zweckmässigerweise höchstens 50 mm3, vorzugsweise höchstens 40 mm3 gross .

Claims

Patentansprüche
1. Knochenplatte mit einer Oberseite (1), einer für den Knochenkontakt bestimmten Unterseite (2) , zwei Längsseiten (13) , einer Anzahl Plattenlöcher (3) , die sich von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) erstrecken und einer Längsachse (10) , wobei sich der Querschnitt der Plattenlöcher (3) von der Oberseite (1) gegen die Unterseite (2) hin verjüngt und die Unterseite (2) mit Ausnehmungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
A) die an die Plattenlöcher (3) angrenzende Oberfläche der Oberseite (1) als inselartige Vertiefung (4) gegenüber der restlichen Oberfläche der Oberseite (1) ausgebildet ist;
B) die Unterseite (2) mit zwei verschiedenen Arten von Ausnehmungen (5; 6) versehen ist, welche eine Vielzahl von für den Knochenkontakt bestimmten Auflagespitzen (12) erzeugen,- und
C) die Plattenlöcher (3) sich konisch von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) hin verjüngen.
2. Knochenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5; 6) in der Unterseite (2) einerseits eine erste zylindrische Ausnehmung (5) umfassen, wobei die Zylinderachse (7) der ersten zylindrische Ausnehmung (5) parallel zur Längsachse (10) verläuft, und anderseits eine Vielzahl von zweiten zylindrischen Ausnehmungen (6) umfassen, wobei die Zylinderachsen (8) der zweiten zylindrischen Ausnehmungen (6) zwischen den einzelnen Plattenlöchern (3) und senkrecht oder schräg zur Längsachse (10) verlaufen.
3. Knochenplatte nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsseiten (13) gegen die Unterseite (2) hin konvergieren.
4. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die sich konisch verjüngenden Plattenlöcher (3) einen Konuswinkel a im Bereich von 5° - 7°, vorzugsweise von 5,5° - 6,5° aufweisen.
5. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (9) der ersten zylindrischen Ausnehmung (5) zwischen 3,2 und 3,8 mm, vorzugsweise zwischen 3,4 und 3,6 mm liegt.
6. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 2 - 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (11) der zweiten zylindrischen Ausnehmungen (6) zwischen 9 und 15 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 12 mm liegt.
7. Knochenplatte nach einem der Ansprüche l - 6 , dadurch gekennzeichnet, dass ihre Breite 8 - 11 mm, vorzugsweise 9 - 10 mm beträg .
8. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass ihre minimale Dicke 1,9 - 2,8 mm, vorzugsweise 2,0 - 2,4 mm beträgt .
9. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die inselartige Vertiefung (4) einschliesslich ihres Bereiches im Plattenloch ein Volumen von mindestens 20 mm3, vorzugsweise von mindestens 25 mm3 aufweist.
10. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die inselartige Vertiefung (4) einschliesslich ihres Bereiches im Plattenloch ein Volumen von höchstens 50 mm3, vorzugsweise von höchstens 40 mm3 aufweist.
10. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die inselartige Vertiefung (4) eine Gesamtfläche, einschliesslich der Fläche des von ihr umschlossenen Plattenlochs (3), von 38 - 47 mm2, vorzugsweise von 41 - 44 mm aufweist.
11. Knochenplatte nach einem der Ansprüche l - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die inselartige Vertiefung (4) eine Gesamtfläche F, einschliesslich der Fläche f des von ihr umschlossenen Plattenlochs (3), von 2,5 f < F < 4,2 f, vorzugsweise von 3,0 f < F < 3,6 f auf eist.
12. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die inselartige Vertiefung (4) auf der Oberseite (1) eine Schmetterlingsform aufweist, vorzugsweise mit zwei in Richtung der Längsachse (10) verlaufenden Schwalbenschwänze .
13. Vorrichtung zur Knochenfixation mit einer Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Knochenschrauben mit konischem Kopf umfasst, wobei die zur Anlage im Plattenloch (3) bestimmte Mantelfläche der Knochenschraube vorzugsweise anodisiert ist.
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