WO2019081438A1 - Polyaxialschraube - Google Patents

Polyaxialschraube

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WO2019081438A1
WO2019081438A1 PCT/EP2018/078912 EP2018078912W WO2019081438A1 WO 2019081438 A1 WO2019081438 A1 WO 2019081438A1 EP 2018078912 W EP2018078912 W EP 2018078912W WO 2019081438 A1 WO2019081438 A1 WO 2019081438A1
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WO
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clamping element
clevis
head
screw anchor
screw
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/078912
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English (en)
French (fr)
Inventor
Timo OHNMACHT
Enrico Wirth
Original Assignee
Silony Medical International AG
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/70—Spinal positioners or stabilisers ; Bone stabilisers comprising fluid filler in an implant
    • A61B17/7001—Screws or hooks combined with longitudinal elements which do not contact vertebrae
    • A61B17/7035—Screws or hooks, wherein a rod-clamping part and a bone-anchoring part can pivot relative to each other
    • A61B17/7037—Screws or hooks, wherein a rod-clamping part and a bone-anchoring part can pivot relative to each other wherein pivoting is blocked when the rod is clamped
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/70—Spinal positioners or stabilisers ; Bone stabilisers comprising fluid filler in an implant
    • A61B17/7001—Screws or hooks combined with longitudinal elements which do not contact vertebrae
    • A61B17/7041—Screws or hooks combined with longitudinal elements which do not contact vertebrae with single longitudinal rod offset laterally from single row of screws or hooks

Definitions

  • the present invention relates to a polyaxial screw for surgical use with a threaded shaft and a head having screw anchor, said
  • Threaded shaft having a first axial longitudinal direction, and with a in a side view U-shaped and a
  • Screw anchor in the distal region of the
  • Clevis is mounted polyaxially pivotable and the clevis in an intended by the surgeon
  • Clevis arranged slotted clamping element for clampably receiving the head of the screw wherein the clamping element delimits a receiving space for receiving the head of the screw anchor and preferably has a plurality of slots and thereby resilient, preferably resiliently formed and so when force in the distal direction on the clamping element a clamping and fixing the position of clevis and screw anchor in the direction intended by the surgeon.
  • a polyaxial screw is known for example from US 6,063,090. In the case of polyaxial screws, there is a regular tendency to increase the pivotability of the screw anchor with respect to the clevis.
  • the present invention has for its object to provide a polyaxial screw high angulation
  • a polyaxial screw with the features of claim 1.
  • the space bounded by the clamping element for the head of the screw anchor is arranged and designed eccentrically to a center of the clamping element. This ensures that the receiving space and thus the head of the screw anchor comes to rest eccentrically with respect to an outer contour or outer geometry of the clamping element. This in turn ensures that a
  • Rotation of the clamping element with respect to the clevis about the axial longitudinal direction of the clevis can be the relevant area of higher angulation relative to
  • Clevis is integrally formed.
  • the screw anchor can be inserted from below, ie in the proximal direction, in the distal region of the fork head.
  • the clamping element is slightly widened and clipped over the head of the inserted screw anchor. In this position, the screw anchor is already held on the clevis. If on the Clamping element in the distal direction a clamping pressure is exerted, so it is - also supported by the inner
  • Screw anchor pressed and clamps this.
  • the screw anchor is also positively secured against withdrawal in the clevis or in the clamping element.
  • eccentric design and arrangement of the receiving space relative to the clamping element is substantially concentric or aligned with the axial longitudinal direction of the fork head aligned.
  • the two eccentricities can cancel each other exactly.
  • the longitudinal direction of the fork head are substantially equal in size and differ in particular by at most 10%, in particular by more than 5%, so that in an azimuthal rotational position of clevis, clamping element and screw anchor and in axial alignment of the threaded shaft, the first and the second axial longitudinal direction are aligned ,
  • the clamping element for rotation of the clamping element with respect to the clevis, the clamping element a
  • the clamping element can be arranged in a desired rotational position with respect to the clevis.
  • the clamping element is compressible in the circumferential direction. As a result, the outer circumference or the diameter is reduced, and the clamping element can be rotate more easily around the axial longitudinal direction and align with the clevis.
  • clamping element so that it is two on its proximal side
  • the slot plane closes the axial
  • Slotted plane is formed obliquely, so it includes
  • the at least one slot opens or leaves in the region of the recess of the clamping element. At this point would be due to the receiving space for the head of the screw anchor
  • Diameter of the head of the screw anchor is formed larger than an inner diameter of the clamping element limited by the receiving space for the head, and indeed
  • Correction element is arranged a pressure piece, the
  • Clevis is caulked and thus prefixed.
  • the extending in the second axial longitudinal direction through hole of the clevis in the distal region for receiving the screw anchor is tapered conically in the distal direction and the clamping element receives directly.
  • Figures 2a-d an exploded view of
  • FIGS. 3a-g show various views of a clamping element of the polyaxial screw according to FIGS. 1 and 2;
  • FIGS 4a-c representations to illustrate the assembly of the components.
  • Figures 1 and 2 show an inventive
  • Polyaxial screw 2 for example in the form of a
  • the polyaxial screw 2 comprises a screw anchor 4 with threaded shaft 6 and head 8 and a clevis 10 with two legs 12, which are
  • Receiving opening 16 is inserted and adjacent or possibly more pedicle screws with each other combines.
  • the head 8 of the screw anchor 4 is mounted polyaxially pivotable in the distal region 14 of the fork head 10 in a manner to be described in more detail.
  • Pressure piece 20 is provided, which loads the clamping element 18 in the distal direction.
  • the threaded shaft 6 of the screw anchor 4 defines a first axial longitudinal direction 22.
  • the clevis 10 further defines a second axial longitudinal direction 24, a radial direction 26 thereto and a circumferential direction 28. Further, a distal direction 30 and a proximal direction 30 is given.
  • the clevis 10 is integrally formed as a whole, so that the distal region 14 of the fork head 10 integrally merges into the two legs 12.
  • the polyaxial screw 2 according to the invention is characterized by a very large angulation angle, which is limited by abutment of a neck region 40 in the transition between head 8 and threaded shaft 6 of the screw anchor 4 at a distal edge region 42 of the clevis, as best seen in Figure 2d.
  • the already mentioned clamping element 18 is provided for storage and clamping of the Head of the screw anchor 4, the already mentioned clamping element 18 is provided. It comprises a downwardly opening receiving space 44 for the head 8 of the screw anchor 4, which is formed approximately complementary to the head of the screw anchor.
  • the axial longitudinal direction 24 enclosing slots 46, the clamping element 18 is resilient, namely resiliently formed. I'm an example
  • the slots 46 extend
  • the clamping element 18 is preferably formed from a titanium alloy, although other materials, in particular plastic, are conceivable.
  • the above-mentioned receiving space 44 for the head of the screw anchor is extended by a recess 50 in a wall 52 of the clamping element 18 in the radial direction 26. This creates a space in which the
  • Screw anchor can pivot, as shown in Figure 2d. In the region of this recess 50, the screw anchor 4 is thus further pivotable than outside this recess 50.
  • the receiving space 44 is arranged and formed eccentrically to a center 54 of the tensioning element 18.
  • Figure 3a is the
  • Clamping element 18 indicated. This is the location of the Kopfs 8 and also the course of the first axial longitudinal direction 22 of the threaded shaft 6 with respect to the
  • Clamping element 18 fixed (see reference numeral 22 in Figure 3g).
  • the clamping element 18 is not arranged concentrically with the outer circumference 55 to the fork head 10 and to the second axial longitudinal direction 24 in the fork head but also eccentric thereto.
  • the clevis in its distal region 14 has a through opening 56 which opens out in the distal direction 30 and which is slightly conically tapered.
  • This passage opening 56 is offset or spaced by the eccentricity E2 of the longitudinal center axis 58 of the fork head, which is in the second axial longitudinal direction 24.
  • the eccentricity El is the same as E2, and in the illustrated in Figure 2d
  • Pivot point 60 of the screw anchor 4 corresponding to the longitudinal center axis 54 away.
  • one of the slots 46 is designed to be continuous in the axial longitudinal direction 24, so that the clamping element 18 is no longer torus-shaped in the actual sense but has a separating slot 62.
  • This separating slot 52 opens in the area of Recess 50, which is not mandatory, but preferred.
  • This separating slot 62 continues through an axial projection 64 on a proximal side 66 of the clamping element 18. In this way, it separates the axial projection 64 into two projections 68 on both sides of the separating slot 62. These two projections 68 form an instrument attachment point 70.
  • the two projections 68 can be pressed against each other in the circumferential direction 28, whereby due to the slotted formation of the clamping element 18 whose outer periphery
  • Clamping element can be reduced, so that the
  • Tensioning element 18 can rotate within the fork head in the azimuthal direction. This is also possible in an advantageous manner when the pressure piece 20 already
  • Clamping element 18 have cooperating with the Instrumentensetzstelle 70 interface.
  • the pressure piece 20 is inserted from above, ie in the distal direction 30 in the clevis until it rests against the proximal side 66 of the clamping element 18 from above.
  • the pressure piece 20 has, starting from his
  • FIG. 2 d shows the polyaxial screw 2 with maximum deflection of the
  • Screw anchor 4 pivot back, the first and the second axial longitudinal direction 22, 24 of the screw anchor 4 and the clevis 10 would be aligned with each other in the illustrated in Figure 2d rotational position of the clamping element 18 relative to the clevis 10. In another rotational position, for example, the illustrated in Figure lc

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Abstract

Polyaxialschraube (2) mit einem einen Gewindeschaft (6) und einen Kopf (8) aufweisenden Schraubanker (4), und mit einem in einer Seitenansicht U-förmigen und eine Aufnahmeöffnung (16) für ein Korrekturelement aufweisenden Gabelkopf (10), wobei der Kopf (8) des Schraubankers (4) in dem distal gelegenen Bereich (14) des Gabelkopfs (10) polyaxial verschwenkbar gelagert ist, und mit einem in dem distal gelegenen Bereich (14) des Gabelkopfs (10) angeordneten geschlitzten Spannelement (18), wobei das Spannelement einen Aufnahmeraum (44) zur Aufnahme des Kopfs (8) des Schraubankers begrenzt, wobei der durch das Spannelement begrenzte Aufnahmeraum für den Kopf des Schraubankers durch eine Ausnehmung (50) in einer Wandung (52) des Spannelements in radialer Richtung erweitert ist, so dass der Schraubanker in diese Ausnehmung einschwenken kann und dann bezüglich des Gabelkopfs weiter verschwenkbar ist als außerhalb dieser Ausnehmung, wobei der von dem Spannelement begrenzte Aufnahmeraum für den Kopf des Schraubankers exzentrisch zu einem Zentrum (54) des Spannelements ausgebildet ist.

Description

Titel: Polyaxialschraube
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyaxialschraube für chirurgische Zwecke mit einem einen Gewindeschaft und einen Kopf aufweisenden Schraubanker, wobei der
Gewindeschaft eine erste axiale Längsrichtung aufweist, und mit einem in einer Seitenansicht U-förmigen und eine
Aufnahmeöffnung für ein Korrekturelement, insbesondere einen Korrekturstab, aufweisenden Gabelkopf mit zwei
Schenkeln, wobei der Gabelkopf eine zweite axiale
Längsrichtung und eine hierzu radiale Richtung und eine Umfangsrichtung sowie eine in der zweiten axialen
Längsrichtung erstreckte Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Kopfs des Schraubankers sowie ein distales Ende benachbart zu dem Schraubanker und ein hiervon in der axialen
Längsrichtung abgewandtes proximales Ende aufweist, so dass auch eine distale Richtung und eine proximale Richtung definiert ist, wobei sich die Schenkel ausgehend von einem distal gelegenen Bereich des Gabelkopfs in proximaler
Richtung erstrecken und proximal frei enden und in
Umfangsrichtung zwischen sich die Aufnahmeöffnung für das Korrekturelement begrenzen, wobei der Kopf des
Schraubankers in dem distal gelegenen Bereich des
Gabelkopfs polyaxial verschwenkbar gelagert ist und der Gabelkopf in einer vom Chirurgen intendierten
Schwenkstellung bezüglich des Kopfs des im Knochen
festgelegten oder festlegbaren Schraubankers fixierbar ist, und mit einem in dem distal gelegenen Bereich des
Gabelkopfs angeordneten geschlitzten Spannelement zur klemmbaren Aufnahme des Kopfs des Schraubankers, wobei das Spannelement einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Kopfs des Schraubankers begrenzt und vorzugsweise mehrere Schlitze aufweist und hierdurch nachgiebig, vorzugsweise federnd nachgiebig ausgebildet ist und so bei Kraftbeaufschlagung in distaler Richtung auf das Spannelement eine Klemmung und Lagefixierung von Gabelkopf und Schraubanker in der vom Chirurgen intendierten Orientierung herbeiführt. Eine derartige Polyaxialschraube ist beispielsweise bekannt aus US 6,063,090. Bei Polyaxialschrauben besteht regelmäßig das Bestreben, die Verschwenkbarkeit des Schraubankers gegenüber dem Gabelkopf zu vergrößern. Hierfür wurde unter anderem vorgeschlagen, den Gabelkopf mehrteilig auszubilden und einen distalen Endbereich drehbar vorzusehen und mit einer seitlichen Ausnehmung auszubilden, um einen größeren sogenannten Angulationswinkel für den Schraubanker zu erreichen. Dies schränkt allerdings die Möglichkeiten der sicheren Klemmbarkeit des Gabelkopfs am Schraubanker ein. Eine Polyaxialschraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus US 2007/0118123 AI. Aus dieser Druckschrift und aus US 2005/0154391 AI ist es bekannt, eine Ausnehmung in einer Wandung des Spannelements vorzusehen, so dass der Schraubanker in diese Ausnehmung einschwenken kann und dann bezüglich des Gabelkopfs weiter verschwenkbar ist als außerhalb dieser Ausnehmung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polyaxialschraube hoher Angulation zu schaffen, die
gleichwohl einfach zu bedienen und betriebssicher ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Polyaxialschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der von dem Spannelement begrenzte Aufnahmeraum für den Kopf des Schraubankers exzentrisch zu einem Zentrum des Spannelements angeordnet und ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Aufnahmeraum und damit der Kopf des Schraubankers exzentrisch bezüglich einer Außenkontur oder Außengeometrie des Spannelements zu liegen kommt. Hierdurch wiederum wird erreicht, dass ein
Hals des Schraubankers, also ein Übergangsbereich zwischen dem Kopf und dem Gewindeschaft des Schraubankers erst ein wenig später in Anlage an ein distales Ende des Gabelkopfs gelangt. Auf diese Weise kann die Angulation weiter erhöht werden. Hiervon ausgehend erweist es sich ferner als vorteilhaft, wenn das Spannelement bezüglich des Gabelkopfs um die zweite axiale Längsrichtung drehbar ist. Durch die
Drehbarkeit des Spannelements bezüglich des Gabelkopfs um die axiale Längsrichtung des Gabelkopfs lässt sich der betreffende Bereich höherer Angulation relativ zum
Gabelkopf in beliebiger azimutaler Drehstellung anordnen oder ausrichten.
Im Hinblick auf eine einfache Herstellbarkeit des
Gabelkopfs erweist sich als vorteilhaft, wenn der distal gelegene Bereich des Gabelkopfs einstückig in die Schenkel des Gabelkopfs übergeht und insbesondere der gesamte
Gabelkopf einstückig ausgebildet ist.
Weiter erweist sich als vorteilhaft, wenn der Gewindeschaft des Schraubankers einstückig in den Kopf des Schraubankers übergeht und insbesondere der gesamte Schraubanker
einstückig ausgebildet ist.
Durch die hier praktizierte Verwendung eines nachgiebigen, vorzugsweise federnd nachgiebigen Spannelements, welches in den Gabelkopf eingesetzt wird und dort zunächst
spielbehaftet aufgenommen ist, lässt sich der Schraubanker von unten, also in proximaler Richtung, in den distal gelegenen Bereich des Gabelkopfs einführen. Dabei wird das Spannelement geringfügig geweitet und klipst über den Kopf des eingeführten Schraubankers. In dieser Position ist der Schraubanker bereits am Gabelkopf gehalten. Wenn auf das Spannelement in distaler Richtung ein Klemmdruck ausgeübt wird, so wird es - auch unterstützt durch die innere
Formgebung des Gabelkopfs - gegen den Kopf des
Schraubankers gedrückt und klemmt diesen ein. Vorzugsweise ist der Schraubanker auch formschlüssig gegen Herausziehen im Gabelkopf bzw. im Spannelement gesichert. Die
schlussendliche Orientierung des Gabelkopfs relativ zu dem in den Knochen eingebrachten Schraubanker wird dauerhaft festgelegt, indem ein Fixierelement, insbesondere in der Form einer Madenschraube, in den Gabelkopf eingeschraubt wird und hierbei in an sich bekannter Weise den
Korrekturstab in distaler Richtung gegen das Spannelement zwingt .
In weiterer Ausbildung der Erfindung, wird vorgeschlagen, dass das Spannelement selbst exzentrisch zu der zweiten axialen Längsrichtung des Gabelkopfs im Gabelkopf
angeordnet ist. Durch diese weitere Maßnahme kann dann erreicht werden, dass der Schraubanker trotz der
exzentrischen Ausbildung und Anordnung des Aufnahmeraums relativ zu dem Spannelement im Wesentlichen konzentrisch oder fluchtend zur axialen Längsrichtung des Gabelkopfs ausrichtbar ist. Insbesondere können sich in einer bestimmten Orientierung die beiden Exzentrizitäten exakt aufheben .
Es wird hierfür weiter vorgeschlagen, dass die
Exzentrizität der Anordnung des Aufnahmeraums zu einem Zentrum des Spannelements und die Exzentrizität der
Anordnung des Spannelements zu der zweiten axialen Längsrichtung des Gabelkopfs im Wesentlichen gleich groß sind und sich insbesondere um höchstens 10 %, insbesondere um höchstens 5 % unterscheiden, so dass in einer azimutalen Drehstellung von Gabelkopf, Spannelement und Schraubanker und bei axialer Ausrichtung des Gewindeschafts die erste und die zweite axiale Längsrichtung miteinander fluchten.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken wird vorgeschlagen, dass das Spannelement in distaler Richtung durch die
Durchgangsöffnung des Gabelkopfs über das distale Ende des Gabelkopfs vorsteht. Durch diese weitere Maßnahme lässt sich ein Mittelpunkt des Kopfs des Schraubankers weiter in distale Richtung bezüglich des Gabelkopfs verlagern. Auch dies unterstützt eine Vergrößerung der Angulation, da der Schraubankers hierdurch wiederum etwas später gegen ein distales Ende des Gabelkopfs anschlägt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Polyaxialschraube wird vorgeschlagen, dass zur Drehung des Spannelements bezüglich des Gabelkopfs das Spannelement eine
Instrumentenansetzstelle aufweist. Hierdurch lässt sich das Spannelement in einer gewünschten Drehstellung bezüglich des Gabelkopfs anordnen. In weiterer Ausbildung dieses Gedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn zur Drehung des Spannelements bezüglich des Gabelkopfs das Spannelement in der Umfangsrichtung zusammendrückbar ist. Hierdurch wird der Außenumfang oder der Durchmesser reduziert, und das Spannelement lässt sich leichter um die axiale Längsrichtung drehen und bezüglich des Gabelkopfs ausrichten.
Weiter wird vorgeschlagen, das Spannelement so auszubilden, dass es auf seiner proximalen Seite zwei einander
benachbarte Vorsprünge oder Vertiefungen aufweist, welche als Instrumentenansetzstelle dienen. In Weiterbildung dieses Gedankens erweist sich als vorteilhaft, dass die beiden Vorsprünge oder Vertiefungen durch einen Schlitz voneinander getrennt sind, der vorzugsweise durch einen gesamten Wandabschnitt des Spannelements durchgeht.
Vorzugsweise schließt die Schlitzebene die axiale
Längsrichtung des Gabelkopfs ein. Auch wenn die
Schlitzebene schräg ausgebildet ist, so umfasst sie
wenigstens eine in der axialen Längsrichtung verlaufende Komponente .
Es erweist sich weiter als vorteilhaft, wenn wenigstens ein Schlitz des Spannelements durch einen gesamten
Wandabschnitt des Spannelements durchgeht.
Weiter erweist es sich als vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Schlitz im Bereich der Ausnehmung des Spannelements mündet oder austritt. An dieser Stelle wäre aufgrund der den Aufnahmeraum für den Kopf des Schraubankers
erweiternden Ausnehmung ohnehin nur einen verkürzter
Schlitz möglich, der nur einen geringen Federweg mit sich bringen würde. Um eine Lagestabilisierung des in das Spannelement
eingefügten Schraubankers zu erreichen, schon bevor die Komponenten in ihre finale Klemmlage zueinander gebracht werden, erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein
Durchmesser des Kopfs des Schraubankers größer ausgebildet ist als ein Innendurchmesser des von dem Spannelement begrenzten Aufnahmeraums für den Kopf, und zwar
insbesondere um höchstens 5 %, insbesondere um höchstens 3 % und weiter insbesondere um wenigstens 1 % größer gewählt ist als der Innendurchmesser des Aufnahmeraums .
Es erweist sich weiter als vorteilhaft, wenn innerhalb des Gabelkopfs zwischen dem Spannelement und dem
Korrekturelement ein Druckstück angeordnet ist, das
einerseits auf dem Spannelement aufsitzt und andererseits durch das Korrekturelement belastbar ist. Hierzu wird weiter vorgeschlagen, dass das Druckstück in einer
bestimmungsgemäßen Montageposition innerhalb des Gabelkopfs fixierbar ist, so dass eine durch das Druckstück ausgeübte und in distaler Richtung auf das Spannelement wirkende Kraft ein Aufspreizen des Spannelements verhindert, sodass der darin eingesetzte Kopf des Schraubankers verliersicher in der Ausnehmung des Spannelements aufgenommen ist.
Hierdurch kann verhindert werden, dass der Kopf des
Schraubankers unbeabsichtigt aus dem Gabelkopf
herausrutscht, bevor die Komponenten in ihre finale
Klemmstellung gegeneinander gebracht sind.
Dies lässt sich vorzugsweise dadurch erreichen, dass das Druckstück in der bestimmungsgemäßen Montageposition innerhalb des Gabelkopfs durch eine Verformung des
Gabelkopfs verstemmt wird und dadurch vorfixiert ist.
Zu dieser Vorfixierung des Spannelements in der
Durchgangsöffnung des Gabelkopfs erweist es sich als vorteilhaft, wenn die in der zweiten axialen Längsrichtung erstreckte Durchgangsöffnung des Gabelkopfs in dem distal gelegenen Bereich zur Aufnahme des Schraubankers sich in distaler Richtung konisch verjüngend ausgebildet ist und das Spannelement unmittelbar aufnimmt.
Wie bereits vorstehend erwähnt erweist es sich als
vorteilhaft, wenn das Spannelement von unten, also in proximaler Richtung des Gabelkopfs durch die
Durchgangsöffnung des Gabelkopfs einsetzbar ist, wenn es in der Umfangsrichtung zusammengedrückt wird, und dass im eingesetzten Zustand des Spannelements in den Gabelkopf der Kopf des Schraubankers von unten, also in proximaler
Richtung des Gabelkopfs, in den Gabelkopf und in das darin aufgenommene Spannelement einsetzbar ist.
Des Weiteren wird Schutz beansprucht für ein Verfahren zum Montieren einer Polyaxialschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 20.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Polyaxialschraube . In den Zeichnungen zeigen :
Figuren la-c zwei Seitenansichten und eine
Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen
Polyaxialschraube ;
Figuren 2a-d eine explosionsartige Ansicht der
Komponenten der Polyaxialschraube nach Figur 1 und drei Längsschnittansichten;
Figuren 3a-g verschiedene Ansichten eines Spannelements der Polyaxialschraube nach Figuren 1 und 2 ;
Figuren 4a-c Darstellungen zur Verdeutlichung der Montage der Komponenten.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße
Polyaxialschraube 2, beispielhaft in Form einer
Polyaxialpedikelschraube . Die Polyaxialschraube 2 umfasst einen Schraubanker 4 mit Gewindeschaft 6 und Kopf 8 sowie einen Gabelkopf 10 mit zwei Schenkeln 12, die sich
ausgehend von einem distal gelegenen Bereich 14 des
Gabelkopfs 10 in proximaler Richtung, also von dem
Schraubanker 4 weg erstrecken und frei enden. Sie begrenzen eine U-förmige Aufnahmeöffnung 16 für ein nicht
dargestelltes Korrekturelement, insbesondere einen
Korrekturstab, das in an sich bekannter Weise in die
Aufnahmeöffnung 16 eingelegt wird und benachbarte oder gegebenenfalls mehrere Pedikelschrauben miteinander verbindet. Der Kopf 8 des Schraubankers 4 ist in dem distal gelegenen Bereich 14 des Gabelkopfs 10 auf noch näher zu beschreibende Weise polyaxial verschwenkbar gelagert. Hierfür ist weiter ein von dem Gabelkopf 10 separates geschlitztes Spannelement 18, das im Einzelnen in den
Figuren 3a-g dargestellt ist, in dem distal gelegenen
Bereich 14 des Gabelkopfs aufgenommen. Ferner ist ein
Druckstück 20 vorgesehen, welches das Spannelement 18 in distaler Richtung belastet. Bei Ausübung einer
hinreichenden Kraft auf das Druckstück 20 in Richtung auf den Kopf 8 kann der Gabelkopf 10 gegenüber dem Kopf 8 des Schraubankers 4 unverstellbar gestellt werden infolge der hierdurch erzeugten Klemmwirkung. Der Gewindeschaft 6 des Schraubankers 4 definiert eine erste axiale Längsrichtung 22. Der Gabelkopf 10 definiert des Weiteren eine zweite axiale Längsrichtung 24, eine hierzu radiale Richtung 26 sowie eine Umfangsrichtung 28. Ferner ist eine distale Richtung 30 und eine proximale Richtung 30 gegeben.
Der Gabelkopf 10 ist insgesamt einstückig ausgebildet, so dass der distal gelegenen Bereich 14 des Gabelkopfs 10 einstückig in die beiden Schenkel 12 übergeht. Die erfindungsgemäße Polyaxialschraube 2 zeichnet sich durch einen sehr großen Angulationswinkel aus, der durch Anschlag eines Halsbereichs 40 im Übergang zwischen Kopf 8 und Gewindeschaft 6 des Schraubankers 4 an einem distalen Randbereich 42 des Gabelkopfs begrenzt wird, was am besten aus Figur 2d ersichtlich. Zur Lagerung und Klemmung des Kopfs des Schraubankers 4 ist das schon erwähnte Spannelement 18 vorgesehen. Es umfasst einen nach unten öffnenden Aufnahmeraum 44 für den Kopf 8 des Schraubankers 4, der ungefähr komplementär zum Kopf des Schraubankers ausgebildet ist. Durch mehrere beispielhaft und
vorzugsweise die axiale Längsrichtung 24 einschließende Schlitze 46 ist das Spannelement 18 nachgiebig, und zwar federnd nachgiebig ausgebildet. Im beispielhaft
dargestellten Fall erstrecken sich die Schlitze 46
abwechselnd in distaler Richtung 30 und in proximaler
Richtung 32 in das Spannelement 18 hinein, welches selbst eine torusförmige Grundgeometrie aufweist. Das Spannelement 18 ist vorzugsweise aus einer Titanlegierung ausgebildet, wobei auch andere Materialien, insbesondere Kunststoff, denkbar sind.
Der vorstehend erwähnte Aufnahmeraum 44 für den Kopf des Schraubankers ist durch eine Ausnehmung 50 in einer Wandung 52 des Spannelements 18 in radialer Richtung 26 erweitert. Hierdurch wird ein Freiraum geschaffen, in den der
Schraubanker einschwenken kann, so wie dies in Figur 2d dargestellt ist. Im Bereich dieser Ausnehmung 50 ist der Schraubanker 4 also weiter verschwenkbar als außerhalb dieser Ausnehmung 50.
Wie man den Figuren weiter entnimmt ist der Aufnahmeraum 44 exzentrisch zu einem Zentrum 54 des Spannelements 18 angeordnet und ausgebildet. In Figur 3a ist die
Exzentrizität El bezüglich des Zentrums 54 des
Spannelements 18 angedeutet. Hierdurch ist die Lage des Kopfs 8 und auch der Verlauf der ersten axialen Längsrichtung 22 des Gewindeschafts 6 bezüglich des
Spannelements 18 festgelegt (vergleiche Bezugszeichen 22 in Figur 3g) . Allerdings ist das Spannelement 18 mit seinem Außenumfang 55 nicht konzentrisch zum Gabelkopf 10 und zu dessen zweiter axialer Längsrichtung 24 im Gabelkopf angeordnet sondern ebenfalls exzentrisch hierzu. Hierfür weist der Gabelkopf in seinem distal gelegenen Bereich 14 eine in distaler Richtung 30 ausmündende Durchgangsöffnung 56 auf, welche sich leicht konisch verjüngend ausgebildet ist. Diese Durchgangsöffnung 56 ist von der in der zweiten axialen Längsrichtung 24 erstreckten Längsmittelachse 58 des Gabelkopfs um die Exzentrizität E2 versetzt oder beabstandet. Im vorliegenden Fall ist die Exzentrizität El gleich groß wie E2, und in der in Figur 2d dargestellten
Drehstellung des Spannelements 18 im Gabelkopf 10 sind die beiden Exzentrizitäten exakt entgegengesetzt, so dass sich ein Schwenkpunkt 60 oder Mittelpunkt des Kopfs 8 gleichwohl auf der in der zweiten axialen Längsrichtung 24
verlaufenden Längsmittelachse 58 des Gabelkopfs 10
befindet. In einer anderen azimutalen Drehstellung des Spannelements 18 relativ zum Gabelkopf 10 wandert der
Schwenkpunkt 60 des Schraubankers 4 entsprechend von der Längsmittelachse 54 weg.
Wie man aus den Figuren 3a-g weiter sieht ist einer der Schlitze 46 in der axialen Längsrichtung 24 durchgehend ausgebildet, so dass das Spannelements 18 im eigentlichen Sinne nicht mehr torusförmig ist sondern einen Trennschlitz 62 aufweist. Dieser Trennschlitz 52 mündet im Bereich der Ausnehmung 50, was nicht zwingend, jedoch bevorzugt ist. Dieser Trennschlitz 62 verläuft weiter durch einen axialen Ansatz 64 auf einer proximalen Seite 66 des Spannelements 18. Auf diese Weise trennt er den axialen Ansatz 64 in zwei Vorsprünge 68 beidseits des Trennschlitzes 62. Diese beiden Vorsprünge 68 bilden eine Instrumentenansetzstelle 70.
Mittels eines insbesondere zangenartigen Instruments lassen sich die beiden Vorsprünge 68 in Umfangsrichtung 28 gegeneinanderdrücken, wodurch aufgrund der geschlitzten Ausbildung des Spannelements 18 dessen Außenumfang
reduziert wird. Wenn das Spannelement 18 in dem distal gelegenen Bereich 14 des Gabelkopfs aufgenommen ist, so können die Vorsprünge 68 durch ein solches Instrument zusammengedrückt und somit der Außenumfang des
Spannelements reduziert werden, so dass sich das
Spannelement 18 innerhalb des Gabelkopfs in azimutaler Richtung verdrehen lässt. Dies ist in vorteilhafter Weise auch noch möglich, wenn das Druckstück 20 bereits
eingesetzt ist, sofern die Vorsprünge 68 radial innerhalb des Druckstücks 20 vorgesehen sind. Allerdings ist ein Zusammendrücken nur so lange möglich bis der Kopf 8 des Schraubankers 4 in das Spannelement 18 eingesetzt ist. In diesem Zustand muss das Instrument zum Drehen des
Spannelements 18 eine mit der Instrumentenansetzstelle 70 zusammenwirkende Schnittstelle aufweisen.
Die Montage der Komponenten wird anhand der Figuren 4a-c erläutert: zunächst wird das Spannelement 18 in
Umfangsrichtung zusammengedrückt und von unten, also in proximaler Richtung 32 durch die Durchgangsöffnung 56 hindurch in den Gabelkopf 10 eingesetzt. Es ist dann in axialer Richtung 24 spielbehaftet in dem distal gelegenen Bereich 14 des Gabelkopfs aufgenommen. Sodann wird der Schraubanker 4 ebenfalls von unten in proximaler Richtung 32 in den Aufnahmeraum 44 des Spannelements 18 gedrückt. Dabei weitet sich das Spannelement 18, und es wird in proximaler Richtung 32 gegen einen im Inneren des
Gabelkopfs ausgebildeten Axialanschlag 72 als Gegenlager gedrückt. Bei dem in Figur 4b dargestellten Zustand kann noch nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden, dass sich der Schraubanker wieder in distaler Richtung 30 vom
Gabelkopf und von dem Spannelement 18 löst. Um dies
auszuschließen, wird das Druckstück 20 von oben, also in distaler Richtung 30 in den Gabelkopf eingesetzt bis es von oben gegen die proximale Seite 66 des Spannelements 18 anliegt. Das Druckstück 20 weist ausgehend von seinem
Außenumfang zwei radiale Öffnungen oder Vertiefungen 74 auf. Im Bereich dieser Öffnungen oder Vertiefungen 74 weisen die Schenkel 12 des Gabelkopfs eine
Wanddickenreduzierung auf und sind dort für eine
Verstemmung nach radial innen ausgebildet. Im Zuge dieser Verstemmung, die in Figur 4c durch beidseitige Pfeile 76 angedeutet ist, wird das Druckstück 20 in der
Montageposition gegenüber dem Gabelkopf 10 fixiert. Dabei belastet das Druckstück 20 das Spannelement 18 in distaler Richtung 30, so dass das Spannelement gegen die
konusförmige Durchgangsöffnung 56 des Gabelkopfs gedrückt wird und mit seinem distalen Ende 78 über den distalen Randbereich 42 des Gabelkopfs vorsteht. In dieser Stellung ist eine radiale Aufweitung des Spannelements 18 unmöglich, und der Schraubanker 4 ist unverlierbar am Gabelkopf 10 klemmschlüssig und formschlüssig gehalten.
Es wird schließlich nochmals auf Figur 2d verwiesen, welche die Polyaxialschraube 2 mit maximaler Auslenkung des
Schraubankers 4 relativ zum Gabelkopf 10 zeigt. In dieser maximalen Auslenkung oder Angulation liegt der Schraubanker 4 mit seinem Halsbereich 40 unter maximaler Ausnutzung des durch die Ausnehmung 50 begrenzten Schwenkraums gegen die Wandung 52 des Spannelements 18 und auch gegen den distalen Randbereich 42 des Gabelkopfs 10 an. Würde man den
Schraubanker 4 zurück verschwenken, so würde bei der in Figur 2d dargestellten Drehstellung des Spannelements 18 relativ zum Gabelkopf 10 die erste und die zweite axiale Längsrichtung 22, 24 des Schraubankers 4 und des Gabelkopfs 10 miteinander fluchten. In einer anderen Drehstellung könnte beispielsweise die in Figur lc dargestellte
Situation auftreten, bei der sich die Exzentrizitäten El und E2 addieren, was im Hinblick auf bestimmte Anwendungen durchaus erwünscht sein kann.

Claims

Patentansprüche
Polyaxialschraube (2) für chirurgische Zwecke mit einem einen Gewindeschaft (6) und einen Kopf (8) aufweisenden Schraubanker (4), wobei der Gewindeschaft eine erste axiale Längsrichtung (22) aufweist, und mit einem in einer Seitenansicht U-förmigen und eine
Aufnahmeöffnung (16) für ein Korrekturelement, insbesondere einen Korrekturstab, aufweisenden
Gabelkopf (10) mit zwei Schenkeln (12), wobei der Gabelkopf (10) eine zweite axiale Längsrichtung (24) und eine hierzu radiale Richtung (26) und eine
Umfangsrichtung (28) sowie eine in der zweiten axialen Längsrichtung (24) erstreckte Durchgangsöffnung (56) zur Aufnahme des Kopfs (8) des Schraubankers (4) sowie ein distales Ende benachbart zu dem Schraubanker (4) und ein hiervon in der axialen Längsrichtung (24) abgewandtes proximales Ende aufweist, so dass auch eine distale Richtung (30) und eine proximale Richtung (32) definiert sind,
wobei sich die Schenkel (12) ausgehend von einem distal gelegenen Bereich (14) des Gabelkopfs (10) in proximaler Richtung (32) erstrecken und proximal frei enden und in Umfangsrichtung (28) zwischen sich die Aufnahmeöffnung (16) für das Korrekturelement
begrenzen,
wobei der Kopf (8) des Schraubankers (4) in dem distal gelegenen Bereich (14) des Gabelkopfs (10) polyaxial verschwenkbar gelagert ist und der Gabelkopf (10) in einer vom Chirurgen intendierten Schwenkstellung bezüglich des Kopfs (8) des im Knochen festgelegten oder festlegbaren Schraubankers (4) fixierbar ist, und mit einem in dem distal gelegenen Bereich (14) des Gabelkopfs (10) angeordneten geschlitzten Spannelement
(18) zur klemmbaren Aufnahme des Kopfs (8) des
Schraubankers, wobei das Spannelement (18) einen
Aufnahmeraum (44) zur Aufnahme des Kopfs (8) des
Schraubankers begrenzt und vorzugsweise mehrere
Schlitze (46) aufweist und hierdurch nachgiebig, vorzugsweise federnd nachgiebig ausgebildet ist und so bei Kraftbeaufschlagung in distaler Richtung (30) auf das Spannelement (18) eine Klemmung und Lagefixierung von Gabelkopf (10) und Schraubanker (4) in der vom Chirurgen intendierten Orientierung herbeiführt, wobei der durch das Spannelement (18) begrenzte
Aufnahmeraum (44) für den Kopf des Schraubankers (4) durch eine Ausnehmung (50) in einer Wandung (52) des Spannelements (18) in radialer Richtung (26) erweitert ist, so dass der Schraubanker (4) in diese Ausnehmung
(50) einschwenken kann und dann bezüglich des
Gabelkopfs (10) weiter verschwenkbar ist als außerhalb dieser Ausnehmung (50), dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Spannelement (18) begrenzte Aufnahmeraum
(44) für den Kopf des Schraubankers (4) exzentrisch zu einem Zentrum (54) des Spannelements (18) angeordnet und ausgebildet ist.
2. Polyaxialschraube nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Spannelement (18) bezüglich des Gabelkopfs (10) um die zweite axiale Längsrichtung (24) drehbar ist.
Polyaxialschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der distal gelegene Bereich (14) des Gabelkopfs (10) einstückig in die Schenkel (12) des Gabelkopfs übergeht und insbesondere der gesamte Gabelkopf einstückig ausgebildet ist.
Polyaxialschraube nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (6) des
Schraubankers (4) einstückig in den Kopf (8) des
Schraubankers übergeht und insbesondere der gesamte Schraubanker einstückig ausgebildet ist.
Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (18) exzentrisch zu der zweiten axialen Längsrichtung (24) des Gabelkopfs (10) im Gabelkopf angeordnet ist.
Polyaxialschraube nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Exzentrizität El der
Anordnung des Aufnahmeraums (44) zu einem Zentrum (54) des Spannelements (18) und die Exzentrizität E2 der Anordnung des Spannelements (18) zu der zweiten axialen Längsrichtung (24) des Gabelkopfs (10) im Wesentlichen gleich groß sind und sich insbesondere um höchstens 10 %, insbesondere um höchstens 5 %
unterscheiden, so dass in einer azimutalen
Drehstellung von Gabelkopf (10), Spannelement (18) und Schraubanker (4) und bei axialer Ausrichtung des
Gewindeschafts (6) die erste und die zweite axiale Längsrichtung (22, 24) miteinander fluchten.
Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (18) in distaler Richtung (30) durch die Durchgangsöffnung (56) des Gabelkopfs über das distale Ende des Gabelkopfs vorsteht.
Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehung des Spannelements (18) bezüglich des
Gabelkopfs (10) das Spannelement eine
Instrumentenansetzstelle (70) aufweist.
Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehung des Spannelements (18) bezüglich des
Gabelkopfs (10) das Spannelement in der
Umfangsrichtung zusammendrückbar ist.
Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (18) auf seiner proximalen Seite (66) zwei einander benachbarte Vorsprünge (68) oder
Vertiefungen aufweist, welche als
Instrumentenansetzstelle (70) dienen. 11. Polyaxialschraube nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Vorsprünge (68) oder Vertiefungen durch einen Schlitz (62) voneinander getrennt sind, der vorzugsweise durch einen gesamten Wandabschnitt des Spannelements durchgeht.
12. Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schlitz (62) des Spannelements (18) durch einen gesamten Wandabschnitt des Spannelements durchgeht .
13. Polyaxialschraube nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schlitz (62) im Bereich der Ausnehmung (50) des Spannelements (18) mündet oder austritt.
14. Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des Kopfs (8) des Schraubankers (4) größer ausgebildet ist als ein Innendurchmesser des von dem Spannelement (18) begrenzten Aufnahmeraums (44) für den Kopf, und zwar insbesondere um höchstens 5 %, insbesondere um höchstens 3 % und weiter
insbesondere um wenigstens 1 % größer gewählt ist als der Innendurchmesser des Aufnahmeraums .
15. Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein innerhalb des Gabelkopfs (12) zwischen dem
Spannelement (18) und dem Korrekturelement
anordenbares Druckstück (20), das einerseits auf dem Spannelement (18) aufsitzt und andererseits durch das Korrekturelement belastbar ist, und dadurch, dass das Druckstück (20) in einer bestimmungsgemäßen Montageposition innerhalb des Gabelkopfs fixierbar ist, so dass eine durch das Druckstück (20) ausgeübte und in distaler Richtung auf das Spannelement (18) wirkende Kraft ein Aufspreizen des Spannelements (18) verhindert, sodass der Kopf (8) des Schraubankers (4) verliersicher in der Ausnehmung (44) des Spannelements aufgenommen ist.
16. Polyaxialschraube nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass das Druckstück (20) in der bestimmungsgemäßen Montageposition innerhalb des
Gabelkopfs (10) durch eine Verformung des Gabelkopfs verstemmt und dadurch fixiert ist.
17. Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der zweiten axialen Längsrichtung (24)
erstreckte Durchgangsöffnung (56) des Gabelkopfs (10) in dem distal gelegenen Bereich (14) zur Aufnahme des Schraubankers sich in distaler Richtung konisch verjüngend ausgebildet ist und das Spannelement (18) unmittelbar aufnimmt.
18. Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (18) von unten, also in proximaler Richtung (32) des Gabelkopfs (10) durch die
Durchgangsöffnung (56) des Gabelkopfs (10) einsetzbar ist, wenn es in der Umfangsrichtung (28)
zusammengedrückt wird, und dass im eingesetzten Zustand des Spannelements (18) in den Gabelkopf der Kopf (8) des Schraubankers (4) von unten, also in proximaler Richtung (32) des Gabelkopfs (10), in den Gabelkopf und in das darin aufgenommene Spannelement (18) einsetzbar ist.
Verfahren zum Montieren einer Polyaxialschraube nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei zunächst das Spannelement (18) in Umfangsrichtung (28) zusammengedrückt wird und von unten, also in
proximaler Richtung (32) durch die Durchgangsöffnung
(56) hindurch in den Gabelkopf (10) eingesetzt wird, wobei das Spannelement (18) dann in axialer Richtung
(24) spielbehaftet in dem distal gelegenen Bereich 14 des Gabelkopfs aufgenommen ist, wobei dann der
Schraubanker (4) ebenfalls von unten in proximaler Richtung (32) in den Aufnahmeraum (44) des
Spannelements (18) gedrückt wird, wobei das
Spannelement (18) geweitet und in proximaler Richtung
(32) gegen einen im Inneren des Gabelkopfs
ausgebildeten Axialanschlag (72) als Gegenlager gedrückt wird, wobei dann ein Druckstück (20) von oben, also in distaler Richtung (30) in den Gabelkopf
(10) eingesetzt wird, so dass es von oben gegen eine proximale Seite (66) des Spannelements (18) anliegt und das Spannelement in distaler Richtung (30) gegen den Gabelkopf drückt, und wobei das Druckstück (20) fixiert wird, indem eine Wandung des Gabelkopfs nach radial innen verformt wird.
PCT/EP2018/078912 2017-10-23 2018-10-22 Polyaxialschraube WO2019081438A1 (de)

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