WO2005013840A1 - Klemmvorrichtung - Google Patents

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WO2005013840A1
WO2005013840A1 PCT/CH2003/000538 CH0300538W WO2005013840A1 WO 2005013840 A1 WO2005013840 A1 WO 2005013840A1 CH 0300538 W CH0300538 W CH 0300538W WO 2005013840 A1 WO2005013840 A1 WO 2005013840A1
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WO
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screw
clamping device
clamping
conical
radially
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PCT/CH2003/000538
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English (en)
French (fr)
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Alfred Niederberger
Christoph SCHLÄFLI
Philippe Gicquel
Original Assignee
Synthes Gmbh
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Priority to PCT/CH2003/000538 priority patent/WO2005013840A1/de
Priority to EP03817900A priority patent/EP1651123B1/de
Priority to BRPI0318430-7A priority patent/BR0318430B1/pt
Priority to CA2535296A priority patent/CA2535296C/en
Priority to AT03817900T priority patent/ATE494846T1/de
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    • F16B2/06—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action
    • F16B2/065—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action using screw-thread elements
    • F16B9/026—

Definitions

  • the invention relates to a clamping device according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention has for its object to provide a clamping device for reversibly clamping a longitudinal fixation element, in particular a Kirschner wire.
  • the invention solves the problem with a clamping device, which has the features of claim 1.
  • the clamping device together with the clamping ring is able to receive a Kirschner wire axially displaceable in their through holes.
  • the Kirschner wire can then be positioned in the desired position and by screwing in their front area compressible configured clamping device are secured in the clamping ring. This can also be repeated several times, in contrast to the devices according to the prior art, if one is not yet satisfied with the position of the Kirschner wire.
  • the advantage lies in the fact that no lateral jamming takes place with a separate tiny grub screw, but without additional components a direct axial clamping takes place which is also reversible.
  • the application of the clamping device is not limited to pediatrics, but universal, such. also on the proximal humerus.
  • the thread of the screw is double-formed. This facilitates screwing in the screw because it engages faster in the conical bore and its complementary internal thread than would be the case with single-thread threads.
  • the front end of the screw is provided with three or four longitudinal slots, which are preferably arranged at uniform intervals.
  • the clamping device comprises a clamping ring, which comprises a central axis and a coaxial with the central axis extending, tapered bore which is adapted to receive the screw and radially compress at least in the region of the front end.
  • the length L of the longitudinal slots is smaller than the height H of the screw and it is preferably L ⁇ 0.8 H.
  • the inner wall of the through hole of the screw is roughened or structured macroscopically. This achieves an improved clamping effect.
  • the clamping device may also be used in conjunction with a bone plate comprising a plurality of plate bores, at least one of the plate bores having a tapered bore adapted to receive the screw of the clamping device and radially compress at least in the region of the front end.
  • a bone screw thus a Kirschner wire can be passed through the plate hole and fixed in it.
  • Fig. 1 is a perspective view of the clamping device with a clamping ring before jamming
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the clamping device with a clamping ring according to Fig. 1.
  • FIG 3 shows a longitudinal section through the clamping device with a Kirschner wire inserted therein after being clamped in the clamping ring;
  • Fig. 4 is a longitudinal section through the clamping device with a bone plate and a Kirschner wire.
  • FIG. 1 and 2 an embodiment of the clamping device is shown, which comprises a partially frusto-conical screw 3 with a cone axis 4 and a clamping ring 11 with a central axis 12.
  • the screw 3 is provided on the lateral surface 5 with a conical thread 6, to the cone axis 4 coaxially penetrated by a through hole 7 and by means of four to the cone axis 4 substantially parallel longitudinal slots 10 on a front segment of length L designed radially elastic.
  • the longitudinal slots 10 have measured from the front end 1 of the screw 3 has a length L, are open at the front end 1 of the screw 3 and penetrate radially from the lateral surface 5 forth into the through hole 7 a.
  • the longitudinal slots 10 are viewed in a direction perpendicular to the cone axis 4 orthogonal cross-sectional area of the screw 3 symmetrically distributed on the annular wall of the screw 3.
  • the screw 3 comprises at the rear end 8 a circular cylindrical segment where the means 9 are mounted for screwing the screw 3, which penetrate to the cone axis 4 coaxially from the rear end 8 of the screw 3 ago.
  • the means 9 for screwing the screw 3 are designed here as a hexalobular, but may have any suitable shape.
  • the clamping ring 11 to be used together with the screw 3 is designed to be circular cylindrical on the outside coaxial with its central axis 12 and comprises a conical bore 13, which has an internal thread 16 complementary to the thread 6 of the screw 3.
  • this is radially compressed by the frusto-conical configuration of the screw 3 and the complementarily designed, tapered bore 13 on its radially elastic segment of length L, which also reduces the cone axis 4 orthogonal cross-section of the through hole 7 is fixed so that a fixed in the through hole 7 fixation element 2 (Fig. 3), for example, a Kirschner wire in the screw 3.
  • FIG. 4 shows a frustoconical screw 3 together with a bone plate 14 and a fixation element 2, for example a Kirschner wire.
  • the screw 3 does not differ from the embodiment shown in FIGS. 1 to 3.
  • the clamping device instead of the clamping ring 11 (FIGS. 1-3), the clamping device according to this embodiment comprises a bone plate 14 which contains a plurality of conical plate bores 15 with conical internal threads 20.
  • the conical internal threads 20 are designed to be complementary to the thread 6 on the lateral surface 5 of the screw 3, so that each screw 3 in a plate bore 15 can be screwed.
  • the clamping device shown in Figs. 1-3 is when screwing a screw 3 in a plate bore 15 by the frusto-conical configuration of the screw 3 with the complementarily designed, conical plate bore 15, the screw 3 radially compressed on its radially elastic segment of the length L.
  • Screw shell thickness tapered from 0.8 mm to 4.0 mm

Abstract

Die Klemmvorrichtung dient zum Festklemmen eines longitudinalen Fixationselementes (2) insbesondere eines Kirschnerdrahtes. Sie besteht aus einer mindestens teilweise kegelstumpfförmig ausgebildeten Schraube (3) der Bauhöhe H mit einer Kegelachse (4) und einer kegelförmigen Mantelfläche (5) mit einem Gewinde (6), einer koaxial zur Kegelachse (4) verlaufenden Durchgangsbohrung (7) zur Aufnahme des longitudinalen Fixationselementes (2), einem hinteren Ende (8) mit Mitteln (9) zum Eindrehen der Schraube (3) und einem vorderen Ende (1). Das vordere Ende (1) der Schraube (3) ist mit mindestens einem Längsschlitz (10) der Länge L versehen, welcher radial bis in die Durchgangsbohrung (7) verläuft, so dass die Schraube (3) mindestens teilweise radial komprimierbar ist.

Description

Klemmvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Pädiatrie besteht ein Bedürfnis Knochenfrakturen nahe der Wachstumsfuge zu versorgen, ohne dass dabei die Wachstumsfuge verletzt wird, da sonst der Knochen nicht mehr weiter wachsen kann. Statt den in der Osteosynthese üblichen Knochenschrauben verwendet man deshalb für diesen Zweck gerne sogenannte Kirschnerdrähte. Sie haben einen sehr geringen Durchmesser und verursachen deshalb - falls überhaupt eine Verletzung der Wachtumsfuge auftritt - nur einen marginalen Schaden. Der Nachteil dieser Operationstechnik besteht aber darin, dass mit einem Kirschnerdraht allein keine Kompression der Knochenfraktur erzeugt werden kann. Es sind deshalb Implantate konstruiert worden, bei denen auf dem implantierten Kirschnerdraht eine kleine Kugel mittels einer Madenschraube quer zum Kirschnerdraht auf diesem fixiert wird, so dass die Endposition des Kirschnerdrahtes gesichert wird. Die in der Kugel befindliche Madenschraube wird mittels eines - über eine Sollbruchstelle fest mit der Madenschraube verbundenen - Instrumentes angezogen, welches bestimmungsgemäss nach erfolgter Fixation abbricht, so dass die vorgenommene Fixierung und Positionierung der Kugel nicht mehr rückgängig gemacht werden kann.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrichtung zum reversiblen Festklemmen eines longitudinalen Fixationselementes, insbesondere eines Kirschnerdrahtes zu schaffen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Klemmvorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile besteht darin, dass die Klemmvorrichtung mit dem Klemmring zusammen in der Lage ist, einen Kirschnerdraht in ihren Durchgangsbohrungen axial verschiebbar aufzunehmen. Der Kirschnerdraht kann dann in der gewünschten Lage positioniert werden und durch Eindrehen der in ihrem vorderen Bereich kompressibel ausgestaltete Klemmvorrichtung in den Klemmring gesichert werden. Dies kann auch - im Gegensatz zu den Vorrichtungen gemäss dem Stand der Technik - mehrmals wiederholt werden, falls man mit der Position des Kirschnerdrahtes noch nicht zufrieden ist. Der Vorteil liegt also darin, das keine laterale Verklemmung mit einer separaten winzigen Madenschraube erfolgt, sondern ohne zusätzliche Bauelemente eine direkte axiale Verklemmung erfolgt die zudem reversibel ist.
Ein weiterer Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik ist der Umstand, dass das Verklemmen entlang der Achse des Kirschnerdrahtes erfolgen kann. Beim Stand der Technik ist es nötig quer zum Kirschnerdraht die Madenschraube einzudrehen was die Operationstechnik und die Handhabung kompliziert.
Das Anwendungsgebiet der Klemmvorrichtung ist aber nicht auf die Pädiatrie beschränkt, sonder universell, so z.B. auch auf den proximalen Humerus.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist das Gewinde der Schraube doppelgängig ausgebildet . Dies erleichtert das Eindrehen der Schraube da sie in der kegelförmigen Bohrung und dessen komplementärem Innengewinde schneller greift als dies bei eingängigen Gewinden der Fall wäre.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das vordere Ende der Schraube mit drei oder vier Längsschlitzen versehen, welche vorzugsweise in gleichmässigen Abständen angeordnet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Klemmvorrichtung einen Klemmring, der eine Zentralachse und eine koaxial zur Zentralachse verlaufende, kegelförmige Bohrung umfasst, welche geeignet ist die Schraube aufzunehmen und mindestens in Bereich des vorderen Endes radial zu komprimieren.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Länge L der Längsschlitze kleiner als die Bauhöhe H der Schraube und es gilt vorzugsweise L < 0,8 H. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Innenwand der Durchgangsbohrung der Schraube aufgerauht oder makroskopisch strukturiert. Dadurch erzielt man eine verbesserte Klemmwirkung.
Die Klemmvorrichtung lässt sich auch zusammen mit einer Knochenplatte verwenden, welche mehrere Plattenbohrungen umfasst, wobei mindestens eine der Plattenbohrungen eine kegelförmige Bohrung aufweist, welche geeignet ist die Schraube der Klemmvorrichtung aufzunehmen und mindestens in Bereich des vorderen Endes radial zu komprimieren. Statt einer Knochenschraube kann somit auch ein Kirschnerdraht durch das Plattenloch geführt und darin fixiert werden.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Klemmvorrichtung mit einem Klemmring vor dem Verklemmen;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Klemmvorrichtung mit einem Klemmring nach Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Klemmvorrichtung mit einem darin eingesetzten Kirschnerdraht nach dem Verklemmen im Klemmring; und.
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Klemmvorrichtung mit einer Knochenplatte und einem Kirschnerdraht.
In Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform der Klemmvorrichtung dargestellt, welche eine teilweise kegelstumpfförmige Schraube 3 mit einer Kegelachse 4 und einen Klemmring 11 mit einer Zentralachse 12 umfasst. Die Schraube 3 ist auf der Mantelfläche 5 mit einem konischen Gewinde 6 versehen, zur Kegelachse 4 koaxial von einer Durchgangsbohrung 7 durchdrungen und mittels vier zur Kegelachse 4 im wesentlichen parallel verlaufenden Längsschlitzen 10 auf einem vorderen Segment der Länge L radial elastisch ausgestaltet. Die Längsschlitze 10 weisen vom vorderen Ende 1 der Schraube 3 gemessen eine Länge L auf, sind am vorderen Ende 1 der Schraube 3 offen und dringen radial von der Mantelfläche 5 her bis in die Durchgangsbohrung 7 ein. Die Längsschlitze 10 sind in einer zur Kegelachse 4 orthogonalen Querschnittsfläche der Schraube 3 betrachtet symmetrisch auf der kreisringförmigen Wand der Schraube 3 verteilt.
Ferner umfasst die Schraube 3 am hinteren Ende 8 ein kreiszylindrisches Segment wo die Mittel 9 zum Eindrehen der Schraube 3 angebracht sind, welche zur Kegelachse 4 koaxial vom hinteren Ende 8 der Schraube 3 her eindringen. Die Mittel 9 zum Eindrehen der Schraube 3 sind hier als Innensechsrund ausgestaltet, können aber jede beliebige geeignete Form aufweisen.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist der zusammen mit der Schraube 3 zu verwendende Klemmring 11 aussen koaxial zu seiner Zentralachse 12 kreiszylindrisch ausgestaltet und umfasst eine kegelförmige Bohrung 13, welche ein zum Gewinde 6 der Schraube 3 komplementäres Innengewinde 16 aufweist. Beim Einschrauben der Schraube 3 in den Klemmring 11 wird diese durch die kegelstumpfförmige Ausgestaltung der Schraube 3 und der dazu komplementär ausgestalteten, kegelförmigen Bohrung 13 auf ihrem radial elastischen Segment der Länge L radial komprimiert, wobei auch der zur Kegelachse 4 orthogonale Querschnitt der Durchgangsbohrung 7 verringert wird, so dass ein in der Durchgangsbohrung 7 eingespanntes Fixationselement 2 (Fig. 3), beispielsweise ein Kirschnerdraht in der Schraube 3 fixiert wird.
In Fig. 4 ist eine kegelstumpfförmige Schraube 3 zusammen mit einer Knochenplatte 14 und einem Fixationselement 2, beispielsweise einem Kirschnerdraht dargestellt. Die Schraube 3 unterscheidet sich nicht von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform. Anstelle des Klemmringes 11 (Fig. 1 - 3) umfasst die Klemmvorrichtung gemäss dieser Ausführung eine Knochenplatte 14, welche mehrere kegelförmige Plattenbohrungen 15 mit konischen Innengewinden 20 enthält. Die konischen Innengewinde 20 sind komplementär zum Gewinde 6 auf der Mantelfläche 5 der Schraube 3 ausgestaltet, so dass je eine Schraube 3 in eine Plattenbohrung 15 einschraubbar ist. Genau wie bei der in den Fig. 1 - 3 dargestellten Ausführungsform der Klemmvorrichtung wird beim Einschrauben einer Schraube 3 in eine Plattenbohrung 15 durch die kegelstumpfförmige Ausgestaltung der Schraube 3 mit der dazu komplementär ausgestalteten, kegelförmigen Plattenbohrung 15 die Schraube 3 auf ihrem radial elastischen Segment der Länge L radial komprimiert.
Geeignete Bereiche der Abmessungen für die Schraube 3 und die dazu korrespondierenden Strukturen am Klemmring 11 , bzw. an der Knochenplatte 14 für verschiedene Ausführungsformen sind nachfolgend aufgeführt:
- Höhe H der Schraube: 3 mm - 7 mm;
- Länge der Längsschlitze: 2,5 mm - 4,5 mm;
- Breite der Längsschlitze 0,3 mm - 1 ,2 mm;
- Dicke des Schraubenmantels: konisch wachsend von 0,8 mm bis 4,0 mm
- Durchmesser der Durchgangsbohrung 1 ,0 mm - 3,0 mm;
- Spiel zwischen Durchgangsbohrung und Kirschnerdraht 0 bis 0,1 mm;
- Konizität 15° - 25 °;
- Steigung eines zweigängigen Gewindes 0,6 - 1 ,1 mm, typischerweise 0,8 mm.

Claims

Patentansprüche
1. Klemmvorrichtung zum Festklemmen eines longitudinalen Fixationselementes (2) insbesondere eines Kirschnerdrahtes, bestehend aus einer mindestens teilweise kegelstumpfförmig ausgebildeten Schraube (3) der Bauhöhe H mit einer Kegelachse (4) und einer kegelförmigen Mantelfläche (5) mit einem Gewinde (6), einer koaxial zur Kegelachse (4) verlaufenden Durchgangsbohrung (7) zur Aufnahme des longitudinalen Fixationselementes (2), einem hinteren Ende (8) mit Mitteln (9) zum Eindrehen der Schraube (3) und einem vorderen Ende (1), dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ende (1) der Schraube (3) mit mindestens einem Längsschlitz (10) der Länge L versehen ist, welcher radial bis in die Durchgangsbohrung (7) verläuft, so dass die Schraube (3) mindestens teilweise radial komprimierbar ist.
2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (6) doppelgängig ausgebildet ist.
3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ende (1) der Schraube (3) mit drei oder vier Längsschlitzen (10) versehen ist, welche vorzugsweise in gleichmässigen Abständen angeordnet sind.
4. Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Klemmring (11 ) umfasst, der eine Zentralachse (12) und eine koaxial zur Zentralachse (12) verlaufende, kegelförmige Bohrung (13) umfasst, welche geeignet ist die Schraube (3) aufzunehmen und mindestens in Bereich des vorderen Endes (1) radial zu komprimieren.
5. Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L der Längsschlitze (10) kleiner ist als die Bauhöhe H der Schraube (3) und vorzugsweise L < 0,8 H gilt.
6. Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand der Durchgangsbohrung (7) der Schraube (3) aufgerauht oder makroskopisch strukturiert ist.
7. Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Knochenplatte (14) mit mehreren Plattenbohrungen (15) umfasst, wobei mindestens eine der Plattenbohrungen (15) eine kegelförmige Bohrung (13) aufweist, welche geeignet ist die Schraube (3) aufzunehmen und mindestens in Bereich des vorderen Endes (1 ) radial zu komprimieren.
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